ITFI980264A1

ITFI980264A1 - CONTROL SYSTEM OF A LIGHTING OR LIGHT SIGNALING SYSTEM WITH A MULTIPLICITY OF LED LIGHT POINTS OR SIMILAR

Info

Publication number: ITFI980264A1
Application number: IT1998FI000264A
Authority: IT
Inventors: Paolo Redi; Lorenzo Lori
Original assignee: S E I Sistemi Energetici Integ
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2000-06-05
Also published as: DE69925092T2; EP1006759B1; ES2248977T3; EP1006759A2; IT1305051B1; EP1006759A3; ITFI980264A0; DE69925092D1

Description

L'invenzione ha per oggetto un sistema di controllo a sicurezza intrinseca per la funzionalità di impianti di illuminazione o segnalazione in genere, comprendente una pluralità di punti luce, ad esempio di led. Una possibile applicazione di detto sistema è quella per il controllo di lampade di segnalazione per la navigazione aerea, come quelle con illuminazione a 360°, comprendente matrici di led sviluppate sopra una superficie ideale troncopiramidale o simile. Un'altra applicazione è quella dei segnali a led per impiego ferroviario. In questi casi frequentemente i led sono suddivisi in gruppi (o "stringhe"), in ciascuno dei quali i led sono collegati in serie fra loro; i vari gruppi di led possono essere alimentati in parallelo fra loro mediante un circuito stabilizzatore. The invention relates to an intrinsically safe control system for the functionality of lighting or signaling systems in general, comprising a plurality of light points, for example LEDs. A possible application of said system is that for the control of signal lamps for air navigation, such as those with 360 ° lighting, comprising LED arrays developed on an ideal truncated pyramidal or similar surface. Another application is that of LED signals for railway use. In these cases the LEDs are frequently divided into groups (or "strings"), in each of which the LEDs are connected in series with each other; the various groups of LEDs can be powered in parallel with each other by means of a stabilizer circuit.

L'invenzione consente di attuare un controllo dell'integrità di emettitori realizzati con un elevato numero di led, tale controllo essendo a sicurezza intrinseca The invention makes it possible to check the integrity of emitters made with a high number of LEDs, this control being intrinsically safe.

Le applicazioni possono riguardare lampade di segnalamento ostacoli alla navigazione aerea ma anche altri tipi di segnalatori per applicazioni, ad esempio in campo stradale ferroviario o marittimo. The applications may concern air navigation obstacle warning lamps but also other types of warning lights for applications, for example in the road, rail or maritime field.

L'invenzione riguarda un sistema di controllo della regolarità di funzionamento di un impianto di illuminazione o segnalazione luminosa del tipo comprendente almeno un gruppo di punti luminosi a led o simili, alimentati in serie con corrente continua. Detto sistema secondo l'invenzione comprende: The invention relates to a system for controlling the regularity of operation of a lighting or light signaling system of the type comprising at least one group of LED lights or the like, fed in series with direct current. Said system according to the invention comprises:

- un microprocessore, un cui ingresso è connesso ad un punto intermedio della serie di punti luminosi o led, per cui una interruzione di corrente nella serie dei punti luminosi o led od il cortocircuito in un punto luminoso o led provoca una alterazione del valore della tensione al microprocessore; - a microprocessor, whose input is connected to an intermediate point of the series of light points or LEDs, so that a power cut in the series of light points or LEDs or a short circuit in a light point or LED causes an alteration of the voltage value to the microprocessor;

- ed all'uscita di detto microprocessore un rivelatore che segnala tale alterazione. - and at the output of said microprocessor a detector which signals this alteration.

In una pratica attuazione, il sistema di controllo è applicabile ad un impianto di illuminazione o segnalazione luminosa del tipo comprendente più gruppi o "stringhe" cioè serie di punti luminosi a led o simili, i punti luminosi o led di ciascuno dei gruppi essendo connessi in serie fra loro. In questo caso il sistema comprende: In a practical embodiment, the control system can be applied to a lighting or light signaling system of the type comprising several groups or "strings", that is a series of LED light points or the like, the light points or LEDs of each of the groups being connected in series with each other. In this case the system includes:

- una alimentazione a corrente continua anche - eventualmente e vantaggiosamente - indipendente per ciascun gruppo o "stringa"; - a direct current power supply also - optionally and advantageously - independent for each group or "string";

- un microprocessore, con un'uscita e più ingressi, ciascuno degli ingressi essendo connesso ad un punto intermedio di una delle serie di punti luminosi o led, per cui una interruzione di corrente in una delle serie dei punti luminosi o led o il cortocircuito in un punto luminoso o led provoca una alterazione del valore della tensione al relativo ingresso del microprocessore; - a microprocessor, with one output and several inputs, each of the inputs being connected to an intermediate point of one of the series of light points or LEDs, so that a power cut in one of the series of light points or LEDs or the short circuit in a light point or LED causes an alteration of the voltage value at the relative microprocessor input;

- un mezzo di scansione per il controllo a scansione dei singoli ingressi; - a scanning means for scanning the individual inputs;

- ed all'uscita di detto microprocessore un rivelatore che segnala tale alterazione, durante la scansione. - and at the output of said microprocessor a detector which signals this alteration, during scanning.

All'uscita il microprocessore è atto a generare impulsi a frequenza prefissata, con una interruzione in casi di alterazione ad uno degli ingressi; a sua volta il rivelatore comprende un relè associato ad un raddrizzatore e ad un trasformatore; il relè commuta di assetto in caso di una interruzione degli impulsi a frequenza prefissata e ciò determina un opportuno allarme. Più particolarmente il relè può operare l'apertura di un circuito di allarme, in caso di una interruzione degli impulsi alla frequenza prefissata o di una qualsiasi altra anomalia, compreso la interruzione di energia ai punti luminosi e/o al microprocessore. At the output, the microprocessor is able to generate pulses at a predetermined frequency, with an interruption in the event of alteration at one of the inputs; in turn, the detector comprises a relay associated with a rectifier and a transformer; the relay switches over in the event of an interruption of the pulses at a predetermined frequency and this determines an appropriate alarm. More particularly, the relay can open an alarm circuit in the event of an interruption of the pulses at the predetermined frequency or of any other anomaly, including the interruption of energy to the light points and / or to the microprocessor.

Il sistema di controllo in oggetto può anche comprendere almeno due microprocessori, ciascuno dei quali controlla una parte dei gruppi cioè stringhe di punti luminosi; in questo caso i relè connessi ai detti microprocessori possono essere disposti in serie in un unico circuito, che viene aperto con la caduta di uno qualsiasi dei relè. The control system in question can also comprise at least two microprocessors, each of which controls a part of the groups, ie strings of luminous points; in this case the relays connected to said microprocessors can be arranged in series in a single circuit, which is opened with the fall of any one of the relays.

In definitiva la sicurezza intrinseca è ottenuta con il circuito, connesso al microprocessore, che controlla l'integrità delle stringhe di led mantenendo eccitato il relè elettromeccanico solo se i led sono integri e/o se anche lo stesso circuito di controllo è integro. Ultimately, intrinsic safety is obtained with the circuit, connected to the microprocessor, which checks the integrity of the LED strings by keeping the electromechanical relay energized only if the LEDs are intact and / or if the control circuit itself is also intact.

II trovato verrà meglio compreso seguendo la descrizione e l'unito disegno, il quale mostra una pratica esemplificazione non limitativa del trovato stesso. Nel disegno è illustrato uno schema di circuito che attua il controllo di una pluralità (stringhe) di punti luminosi, ad esempio a led. The invention will be better understood by following the description and the attached drawing, which shows a practical non-limiting example of the same invention. The drawing illustrates a circuit diagram which controls a plurality (strings) of luminous points, for example LEDs.

Nel disegno con 1, 3, 5, 7 etc. sono indicati più gruppi o "stringhe" di punti luce, in pratica di led o simili; nel disegno ciascun gruppo comprende rispettivi led 1A, 3A, 5A, etc., esemplificativamente in numero di otto; con 1B, 3B, 5B etc. sono indicati rispettivi singoli generatori di corrente costante per i singoli gruppi, che sono poi connessi ad una massa. In posizione intermedia nella serie di led di ciascun gruppo, da un punto 1C, 3C, 5C rispettivamente sono derivate linee 1E, 3E, 5E, 7E etc., che raggiungono altrettanti ingressi di un microprocessore 9. Il programma del microprocessore 9, tramite convertitore analogico/digitale, controlla a scansione la alimentazione proveniente dalle varie linee 1E, 3E, 5E, 7E, etc. Il microprocessore 9 è programmato per fornire all'uscita 10 un segnale alternato - come ad esempio indicato con SA, che è inviato ad un rivelatore genericamente indicato con 12. Secondo il disegno, questo rivelatore 12 comprende un trasformatore elevatore 12A, un raddrizzatore 12B ed un relè 12C; i contatti del relè assicurano la continuità di un circuito di segnalazione o di allarme 14, che viene aperto quando il relè non è eccitato, ed in pratica quando si ha una interruzione del segnale alternato SA oppure quando il segnale SA diventa statico a causa di guasto al microprocessore, a seguito di cortocircuito o di interruzione di un led. In the drawing with 1, 3, 5, 7 etc. several groups or "strings" of light points are indicated, in practice LEDs or the like; in the drawing each group comprises respective LEDs 1A, 3A, 5A, etc., by way of example eight in number; with 1B, 3B, 5B etc. respective single constant current generators are indicated for the single groups, which are then connected to a ground. In an intermediate position in the series of LEDs of each group, from a point 1C, 3C, 5C respectively lines 1E, 3E, 5E, 7E etc. are derived, which reach as many inputs of a microprocessor 9. The program of the microprocessor 9, by means of a converter analog / digital, it controls by scanning the power supply coming from the various lines 1E, 3E, 5E, 7E, etc. The microprocessor 9 is programmed to supply at the output 10 an alternating signal - as indicated for example by SA, which is sent to a detector generally indicated by 12. According to the drawing, this detector 12 comprises a step-up transformer 12A, a rectifier 12B and a relay 12C; the relay contacts ensure the continuity of a signaling or alarm circuit 14, which is opened when the relay is not energized, and in practice when there is an interruption of the alternating signal SA or when the signal SA becomes static due to a fault to the microprocessor, following a short circuit or interruption of a LED.

Volendo realizzare una lampada od altro emettitore a led costituito da punti luce (led), questi sono in generale suddivisi in Y = N/X gruppi, ciascuno di X led, i quali gruppi vengono chiamati "stringhe" di led; gli X led di ciascuna "stringa" sono disposti in serie. In un emettitore si utilizzano le Y stringhe in parallelo, alimentate a corrente costante in maniera indipendente. Nel disegno ogni gruppo o stringa 1, 3, 5 etc. comprende otto led (X = 8) 1A, 3A, 5A etc., con alimentazioni 1B, 3B, 5B, etc. Wanting to create a lamp or other LED emitter consisting of light points (LEDs), these are generally divided into Y = N / X groups, each of X LEDs, which groups are called "strings" of LEDs; the X LEDs of each "string" are arranged in series. In an emitter, the Y strings are used in parallel, supplied with constant current independently. In the drawing each group or string 1, 3, 5 etc. includes eight LEDs (X = 8) 1A, 3A, 5A etc., with power supplies 1B, 3B, 5B, etc.

Con questa disposizione se si interrompe un led viene a mancare 1'alimentazione a tutti gli altri led della medesima "stringa". In un sistema con Y "stringhe" in caso di rottura di un led su una "stringa" restano in funzione le residue Y-l "stringhe". With this arrangement, if a LED is interrupted, the power supply to all the other LEDs of the same "string" fails. In a system with Y "strings", in the event of a LED break on a "string", the residual Y-l "strings" remain in operation.

Nella soluzione illustrata in disegno, viene utilizzato il microprocessore 9, che tramite convertitore analogico/digitale controlla a scansione che si abbia la continuità nell'alimentazione di ciascuna delle stringhe 1, 3, 5 etc. In queste condizioni, il microprocessore 9 emette alla sua uscita 10 un segnale logico SA alto (ad esempio una tensione di 5V che viene periodicamente portata al valore zero dal programma); questo segnale SA alternato alimenta - con impulsi di frequenza prefissata dal programma residente - il primario del trasformatore 12A. Ai capi del secondario del trasformatore 12A si induce in tal modo una tensione alternata che viene raddrizzata a mezzo del raddrizzatore 12B a diodo, per così alimentare in corrente sostanzialmente continua la bobina del relè elettromeccanico 12C. In the solution illustrated in the drawing, the microprocessor 9 is used, which by means of an analog / digital converter checks by scanning that there is continuity in the power supply of each of the strings 1, 3, 5 etc. Under these conditions, the microprocessor 9 emits at its output 10 a high logic signal SA (for example a voltage of 5V which is periodically brought to zero by the program); this alternating signal SA feeds - with pulses of frequency preset by the resident program - the primary of the transformer 12A. In this way an alternating voltage is induced at the ends of the secondary of the transformer 12A which is rectified by means of the diode rectifier 12B, in order to supply the coil of the electromechanical relay 12C with substantially direct current.

In condizioni regolari il relè 12C resta eccitato ed il circuito 14 non viene interrotto. Under regular conditions the relay 12C remains energized and the circuit 14 is not interrupted.

Quando si interrompa la corrente in una qualsiasi "stringa" di led o quando varia la tensione alimentata al microprocessore da una delle linee 1E, 3E, 5E etc. ciò viene immediatamente verificato dal microprocessore, che cessa di inviare al primario del trasformatore il segnale logico SA impulsato a programma, determinando la conseguente caduta del relè. In caso di guasto al microprocessore, questo non è più in condizione di eseguire il programma e perciò viene ancora a mancare il segnale impulsivo. When the current is interrupted in any "string" of LEDs or when the voltage supplied to the microprocessor varies from one of the lines 1E, 3E, 5E etc. this is immediately verified by the microprocessor, which stops sending the logic signal SA pulsed by program to the primary of the transformer, causing the consequent fall of the relay. In case of failure of the microprocessor, this is no longer in a position to execute the program and therefore the pulse signal is still missing.

Questo consente di ottenere una sicurezza intrinseca. This allows for intrinsic safety to be achieved.

Il modo con cui il microprocessore individua un guasto ai led può essere: (I) un led guasto che può interrompersi (condizione la più frequente in assoluto) o andare in cortocircuito (condizione assai rara(). In ogni caso si ha una alterazione ad un ingresso del microprocessore. The way in which the microprocessor identifies a fault with the LEDs can be: (I) a faulty LED that can interrupt (the most frequent condition of all) or go into short-circuit (very rare condition (). In any case there is an alteration to a microprocessor input.

Una stringa composta, secondo l'esempio, da otto led posti in serie alimentati a corrente costante di 20mA, presenta in condizioni normali una tensione di circa 12V al punto 1C o 3C o 5C, a metà stringa. Se si interrompe un qualsiasi led della stringa considerata, questa tensione assume un valore permanente. Se invece un led va in cortocircuito, la tensione aumenta a circa 14V. Il microprocessore 9 misura in continuità con scansione regolare a ciclo prefissato, la tensione presente a metà stringa (punti 1C, 3C, 5C etc.); se la tensione assume un valore diverso rispetto a 12V, come OV o 14V, il microprocessore rileva il guasto, e viene a cessare l'alimentazione al primario del trasformatore 12A. A string composed, according to the example, of eight LEDs placed in series powered at a constant current of 20mA, has a voltage of about 12V at point 1C or 3C or 5C, in the middle of the string, under normal conditions. If any led of the considered string is interrupted, this voltage assumes a permanent value. If, on the other hand, a LED is short-circuited, the voltage increases to about 14V. The microprocessor 9 continuously measures the voltage present in the middle of the string (points 1C, 3C, 5C etc.) with regular scanning at a predetermined cycle; if the voltage assumes a different value than 12V, such as OV or 14V, the microprocessor detects the fault, and the power supply to the primary of the 12A transformer ceases.

L'alimentazione al primario del trasformatore 12A viene generata da un segnale logico in uscita dal microprocessore che - in condizioni di funzionamento regolare - varia da alto a basso con una frequenza che viene fissata dal programma residente, che governa il funzionamento del microprocessore. E' il programma che varia in continuità lo stato del segnale logico che è alto se i led sono buoni e diventa basso se un qualsiasi led va fuori servizio. Un qualsiasi guasto al microprocessore determina il blocco nell'esecuzione del programma e di conseguenza impedisce la commutazione dello stato logico in uscita da alto a basso. L'uscita logica del microprocessore, in caso di guasto, può restare permanentemente ad uno stato alto o basso, ma non può variare con la medesima frequenza che si ha se il componente è integro. The power supply to the primary of the transformer 12A is generated by a logic output signal from the microprocessor which - in regular operating conditions - varies from high to low with a frequency that is set by the resident program, which governs the operation of the microprocessor. It is the program that continuously varies the state of the logic signal which is high if the LEDs are good and becomes low if any LED goes out of service. Any failure of the microprocessor determines the block in the execution of the program and consequently prevents the switching of the output logic state from high to low. In the event of a fault, the logic output of the microprocessor can remain permanently at a high or low state, but it cannot vary with the same frequency as if the component is intact.

In ogni caso, se il segnale in uscita dal microprocessore 9 resta al valore 0 o a 5V, nessuna tensione si induce sul secondario del trasformatore; allora la bobina del relè resta non alimentata ed apre il circuito 14, il quale genera una desiderata segnalazione di allarme e/o altra operazione opportuna. In any case, if the output signal from the microprocessor 9 remains at 0 or 5V, no voltage is induced on the secondary of the transformer; then the relay coil remains unpowered and opens the circuit 14, which generates a desired alarm signal and / or other suitable operation.

E' anche possibile realizzare sistemi con più di un microprocessore, ciascuno dei quali si dedica al controllo di un certo numero di "stringhe" di led. In questo caso i contatti dei singoli relè saranno posti in serie in un circuito 14, in maniera da determinare la condizione logica di prodotto logico (AND) che è in ogni caso in condizione di rispettare le prescrizioni della sicurezza intrinseca, dato che in caso di diseccitazione di un relè, i contatti resteranno aperti, ed il circuito 14 si interrompe. It is also possible to create systems with more than one microprocessor, each of which is dedicated to the control of a certain number of "strings" of LEDs. In this case the contacts of the individual relays will be placed in series in a circuit 14, so as to determine the logical condition of the logic product (AND) which is in any case in a position to comply with the requirements of intrinsic safety, given that in the event of de-energization of a relay, the contacts will remain open, and the circuit 14 is interrupted.

E' inteso che il disegno non mostra che una esemplificazione data solo quale dimostrazione pratica del trovato, potendo detto trovato variare nelle forme e disposizioni senza peraltro uscire dall'ambito del concetto che informa il trovato stesso. It is understood that the drawing shows only an exemplification given only as a practical demonstration of the invention, since said invention may vary in forms and arrangements without however departing from the scope of the concept that informs the invention itself.

Claims

1. Control system of the regularity of operation of a lighting or light signaling system comprising at least one group of LED lights or the like, fed in series with direct current, characterized in that it comprises: a microprocessor, whose input is connected in an intermediate point of the series of light points or LEDs, whereby a power cut in the series of light points (or LEDs) or the short circuit in a light point (or LED) causes an alteration of the voltage value to the microprocessor; and at the output of said microprocessor a detector which signals this alteration.

2. System for controlling the regularity of operation of a lighting or light signaling system comprising several groups or "strings" that is a series of LED light points or the like, the light points or LEDs of each of the groups being connected in series to each other, characterized in that it comprises: a stable direct current power supply for each group or "string"; a microprocessor, with one output and several inputs, each of the inputs being connected at an intermediate point of one of the series of light points or LEDs, so that a power cut in one of the series of light points or LEDs or a short circuit in a light point or led causes an alteration of the voltage value at the relative microprocessor input; a scanning means for scanning the individual inputs; and at the output of said microprocessor a detector which signals this alteration, during scanning.

3. Control system as per claim 2 at least, characterized by the fact: that at the output the microprocessor is able to generate pulses at a predetermined frequency, with an interruption in case of alteration to one of the inputs; and that said detector comprises a relay associated with a rectifier and a transformer, the relay commuting in the event of an interruption of the pulses at a predetermined frequency.

4. Control system as per claim 3, characterized by the fact that the relay operates the opening of an alarm circuit, in the event of an interruption of the pulses at the preset frequency or of any other anomaly, including the interruption of energy to the light points and / or to the microprocessor.

5. Control system as per claim 4, characterized in that for any anomaly in the rectifier diode located on the secondary side of the transformer, the signaling relay is de-energized.

6. Control system as at least of claim 1, characterized in that it comprises at least two microprocessors, each of which controls a part of the groups, ie strings of luminous points.

7. Control system as per claim 6 at least, characterized in that the relays connected to said microprocessors are arranged in series in a single circuit, which is opened with the fall of any one of the relays.

8. Control system of a lighting or light signaling system having a plurality of LED light points or the like; all as described above and represented by way of example in the attached drawing.