用於交通燈的安全閃爍檢測器的製作方法

2024-03-21 22:54:05 1

專利名稱：：用於交通燈的安全閃爍檢測器的製作方法
技術領域：
：本發明示範實施例一般涉及信號照明。它們發現了結合發光二極體(LED)交通燈的具體應用，並且將具體參考發光二極體(LED)交通燈來進行描述。但是，要意識到，本發明示範實施例還適用於其他類似應用。
背景技術：
：交通信號通常沿著道路設置以控制交通流和/或使交叉路ロ更具可視性。還可以採用交通信號在例如鐵路道ロ處向駕車者提供警示。交通信號可以包括ー個或多個交通燈，每個交通燈具有設在其中的ー個或多個光源，如LED。交通燈中使用的典型顏色包括紅色、黃色和綠色。傳統LED交通燈的ー個問題是，一般難以診斷故障。即，可能由於交通燈的操作參數中的失效而出現ー些故障。在交通信號內存在可能造成交通系統的不安全狀況的ー些故障模式。一種此類故障模式是信號閃爍(但是此時它應該處於常亮或常滅)。本發明公開設想新的和改進的系統和/或方法，用於修補這種和其他問題。
發明內容下文概述本發明公開的多種細節以提供基本理解。此概述並非本公開的廣泛綜述，並且無意標識本發明公開的某些要素，也無意描繪本發明公開的範圍。相反，此
發明內容的主要目的在幹，在下文呈示更詳細的描述之前，以簡化的形式呈示本發明公開的某些概念。在一個實施例中，提供ー種LED交通燈。該LED交通燈一般包括為交通燈生成光線的至少ー個LED燈引擎和LED電流感測電路。該LED電流感測電路可以配置成監視經過LED燈引擎的電流並將ー個或多個輸出信號饋送到安全閃爍檢測器和/或保險絲熔斷電路。安全閃爍檢測器可以配置成檢測LED燈引擎電流和/或頻率應該穩定於預定的閾值處時此類電流和/或頻率中的一個或多個異常波動以及關閉LED燈引擎。在另ー個實施例中，提供ー種LED交通燈。該LED交通燈一般包括為交通燈生成光線的至少ー個LED燈引擎和LED電壓控制電路。該LED電壓控制電路可以配置成控制到LED燈引擎的功率以確保交通燈的適當操作，其中交通燈在應該處於開啟時開啟，應該處於關閉時關閉和/或應該處於穩定時穩定，以及其中當交通燈內的非本意閃爍和/或故障導致錯誤信號狀態時。該LED電壓控制電路還可以配置成將LED燈引擎關閉並將交通燈置於安全狀態。在又一個實施例中，提供ー種LED交通燈。該LED交通燈一般包括為交通燈生成光線的至少ー個LED燈引擎和LED電流感測電路。該LED電流感測電路可以配置成監視經過LED燈引擎的電流並將ー個或多個輸出信號饋送到安全閃爍檢測器和/或保險絲熔斷電路。安全閃爍檢測器可以配置成檢測LED燈引擎電流和/或頻率應該穩定於預定的閾值處時此類電流和/或頻率中的一個或多個異常波動以及關閉LED燈引擎。該LED交通燈還可以包括為交通燈生成光線的至少ー個LED燈引擎和LED電壓控制電路。該LED電壓控制電路可以配置成控制到LED燈引擎的功率以確保交通燈的適當操作，其中交通燈在應該處於開啟時開啟，而在應該處於關閉時關閉和/或應該處於穩定時穩定，以及其中當交通燈內的非本意閃爍和/或故障導致錯誤信號狀態時。該LED電壓控制電路還可以配置成將LED燈引擎關閉並將交通燈置於安全狀態。下文描述和附圖詳細地闡述本發明公開的某些說明性實現，它們表示可以執行本發明公開的多種原理的若干示範方式。但是，這些說明性示例並非本發明公開的多個可能實施例的窮舉。當結合附圖考慮吋，在下文對本發明的詳細描述中，將闡明本發明公開的其他目的、優點和創新特徵，在附圖中圖1是交通燈的透視圖；圖2是併入根據本發明公開的方面的安全閃爍檢測器的交通燈的電子裝置的框圖；圖3是根據本發明公開的方面的安全閃爍檢測器的框圖；圖4是根據本發明公開的方面的閃爍檢測器時鐘源的框圖；以及圖5是根據本發明公開的方面的閃爍檢測器時鐘啟用的框圖。具體實施例方式下文結合附圖描述一個或多個實施例或實現，其中通篇相似的引用數字用於指代相似的元件，以及其中多種特徵部件不一定按比例繪製。參考圖1，提供了根據本發明公開的方面的tramp燈100的說明性實施例。圖示的交通燈100常見於懸掛在交叉路ロ。但是，可設想交通燈100的其他實施例。交通燈100包括殼體101和一個或多個連接器102。提供連接器102以接收電功率，以及在某些實施例中，接收來自如交通控制器的外部源(未示出)的控制命令。交通燈100包括設在殼體101內的、用於監視操作參數的交通燈電子裝置(圖2中示出為引用數字103)。參考圖2，示出了交通燈電子裝置103。交通燈電子裝置103—般由輸入級104、電源級106、控制級108、多個板載附件(如一個或多個傳感器110)、存儲器112、和一個或多個選項板114、ー個或多個LED驅動器116、LED燈引擎118、多個硬體安全電路(如安全閃爍檢測器122)、LED電流感測電路124、以及保險絲熔斷(FBO)電路126和LED電壓控制電路128。輸入級104可以從外部電源接收功率，並將功率配送到交通燈電子裝置103的組成部件。至輸入級104的輸入電壓通常是交流(AC)電壓，但是可設想接收的輸入電壓可以是直流(DC)電壓。另外，就接收的輸入電壓是AC而言，輸入電壓的範圍通常從OV到和/或輸入頻率的範圍通常從OHz到150Hz。輸入級104可以包括一個或多個高電壓電湧保護、輸入保險絲保護、電磁幹擾(EMI)濾波器、全波橋式整流器等。在某些實施例中，輸入級104可以包括功率因子校正電源。電源級106得到來自輸入級104的全波橋式整流器(未示出)的輸出，並將其轉換成兼容的DC電平，用於控制級108、LED驅動器116和交通燈電子裝置103的其他組成部件。LED燈引擎118可以為交通燈100生成光線。適合地，LED燈引擎118—般包括一個或多個LED。LED燈引擎118可以選為控制相關色溫(CCT)、顯色指數(CRI)和光的其他類似特性。在某些實施例中，LED燈引擎118的顏色可以是黃色、緑色和紅色的其中ー種或多種。控制級108就開啟或關閉LED燈引擎118的方面來控制LED驅動器116，以及基於如輸入電壓振幅、溫度、LED標稱電流、調光選項等的ー組參數來對LED燈引擎118調光。除了控制LED驅動器116和LED燈引擎118タト，控制級108還具有控制附屬的選項板的能力。當需要吋，控制級108可以在交通燈電子裝置103中檢測到ー個或多個故障的情況下禁用LED燈引擎118，並且FBO電路1將熔斷保險絲。控制級108還可以就要提供到LED燈引擎118的適合輸出電流指令LED驅動器116，以便考慮到退化因素。退化因素涉及LED燈引擎118的光輸出，並且可以包括LED燈引擎118的操作時間、交通燈100內的溫度等的ー個或多個。有關交通控制器調光(當啟用吋)，LED燈引擎118的光輸出可以隨輸入電壓而變化。控制級108還監視交通信號操作狀況(例如，溫度、電壓、電流等)，與外部設備(例如存儲器112、選項板114和其他)通信，並執行交通燈電子裝置103內的任何數字或模擬功能。控制級108可以包括數字/電子處理器，如微處理器、微控制器、圖形處理單元(GPU)等。在此類實施例中，該控制器適合地執行存儲在交通燈電子裝置103中的存儲器(未示出)上的指令。在其他實施例中，該存儲器位於控制級108本地，並且是ROM、EPROM、EEPR0M、快閃記憶體等的其中之一。傳感器110—般測量交通燈100的ー個或多個操作參數，如輸入電壓、輸入頻率等。但是，適合地，傳感器110測量交通燈100的至少操作(即，內部)溫度。溫度是交通燈100的重要操作參數。即，溫度可影響光源118的光輸出。在某些實施例中，傳感器110包括無源和/或有源電子電路、熱敏電阻、溫度傳感器等的其中ー種或多種。存儲器112—般存儲與LED退化補償相關聯的數據。存儲器112還包含諸如標稱LED電流、調光選項、操作電壓、選項板等的交通燈100的操作參數。存儲器112還可以負責記錄交通燈電子裝置103的狀況。選項板114適合地擴展交通燈100的功能性。選項板114可以包括用於對交通燈100加熱、模擬虛負載、將電流脈衝發生器與交通燈控制器實現接ロ等的適合硬體。但是，其他選項板同樣是適用的。交通燈電子裝置103還包括位於控制級108外部的硬體安全電路，該硬體安全電路在交通燈電子裝置103內發生危害性故障(例如來自電源級106、控制級108、LED驅動器116,LED燈引擎118和/或LED電壓控制電路128的故障)時保護系統。具體來說，LED電流感測1監視燈引擎狀況並將輸出信號饋送到安全閃爍檢測器122和/或DBO電路126。在一個實施例中，該LED電壓控制電路1可以配置成控制到LED燈引擎118的，功率以確保交通燈100的適當操作，其中交通燈100在應該處於開啟時開啟，在應該處於關閉時關閉和/或應該處於穩定時穩定。因此，當交通燈100內的非本意閃爍和/或故障導致錯誤信號狀態時，LED電壓控制電路128可以關閉LED燈引擎118，並將交通燈100置幹「安全」狀態。在操作中，安全閃爍檢測器122可以檢測LED電流和/或頻率應該處於穩定時此類電流和/或頻率的一個或多個異常波動。在該情況中，安全閃爍檢測器122可以關閉LED電壓控制電路128，以便禁用至LED的功率路徑，並由此關閉LED燈引擎118。此類動作一般將具有停止電流流經LED的效果，並由此防止交通燈100在其應該常亮或常滅時閃爍。因此，重要的是在啟動LED燈引擎118過程的去激活之前確定電流的波動是真實的。當輸入電壓位於其正常操作範圍內吋，如果再沒有電流流經LED燈引擎118，則FBO電路1通常熔斷輸入保險絲，並永久性地將交通燈100與交通控制器斷開連接。控制級108通過LED驅動器116直接控制LED燈引擎118中的電流電平。如果控制級108的軟體或內部硬體和/或LED驅動器116中有故障，以致LED電流以低頻率波動，則交通燈100可能在其應該常亮時變為閃爍信號。如果此狀況的確發生，則閃爍檢測器122可以去除此狀況，並將交通燈100置於安全狀態。現在參考圖3，更詳細地示出交通燈的安全閃爍檢測器122。交通燈的安全閃爍檢測器122—般包括諸如閃爍監視器302、復位電路304、時鐘源306、時鐘啟用電路308和LED燈引擎功率控制電路310的數字裝置。數字裝置302—般包括微控制器、計數器和/或除法器。數字裝置302可以描述為閃爍檢測器122的心臟。它一般監視如從LED電流感測電路124接收的燈引擎電流314的振幅和/或頻率，在檢測到LED電流314中的異常波動時禁用至LED燈引擎118的功率路徑以將該LED燈引擎關閉。復位電路304是加電復位的，其用作對數字裝置302的輸入以在加電時初始化和確保適當操作。即，供電電壓(例如，5V)是復位電路的輸入信號。在一個實施例中，數字裝置302包括十進位計數器。十進位計數器(或mod計數器)是以十進位數字而非ニ進位計數的計數器。十進位計數器可使各數字ニ進位編碼(即，它可以按ニ進位編碼的十進位計數)或其他ニ進位編碼。復位信號確保在QO或該十進位計數器的第一個計數處為高輸出電平。在另ー個實施例中，數字裝置302包括微控制器302。在此情況中，加電復位信號確保加電時微控制器的適當硬體和軟體初始化。時鐘源306通常將LED電流214轉換成用於數字裝置302的數字時鐘。如圖4所示，時鐘源306通常包括振幅/頻率監視器電路402和電平轉換器電路404。振幅/頻率監視器電路幫助確保在產生輸出信號之前滿足正確的LED電流電平和/或頻率。電平轉換器電路404得到來自振幅/頻率監視器電路402的輸出信號，並將較高振幅轉換成對於數字裝置302為安全的兼容電壓電平(例如，5V)。來自LED電流感測電路124的頻率與饋送數字裝置302的時鐘信號成正比。當LED燈引擎電流振幅和/或頻率波動低於預定閾值(例如，振幅上為50mA，頻率上為120Hz)吋，數字裝置302基於失效的(faulty)交通信號的「閃爍」頻率啟動閃爍檢測過程。參考圖5，當加電時，時鐘啟用調節電路408可以選擇預設時鐘啟用電路308，以使數字裝置302能夠在時鐘信號的上升沿和/或下降沿上從Q(KQ1、Q2...等)前進到下ー個輸出。當來自數字裝置302的「閃爍檢測」輸出(例如，Q4)是有效的時，時鐘去激活電路406可以通過時鐘調節電路408接管並去激活時鐘啟用信號。數字裝置302可以永久地保持其最後ー個輸出電平，而不管時鐘輸入。為了避免隨機噪聲拾取和降低系統的靈敏度，可以允許預定次數的閃爍(例如，2次閃爍)之後，數字裝置302才啟用時鐘去激活電路406來禁用輸入到數字裝置302的時鐘啟用信號，並永久性地「鎖存」數字裝置302的閃爍檢測輸出(即，輸出Q4)。鎖存器是雙穩態多諧振蕩器(bi-stablemulti-vibrator)的示例，即，具有確切的兩個穩定狀態的裝置。這兩個狀態是高輸出和低輸出。鎖存器具有反饋路徑，所以該裝置能夠保留信息。因此，鎖存器可以是存儲器裝置，並且只要該裝置加電，則能夠存儲一位的數據。顧名思義，鎖存器用幹「鎖存」信息和保持到位。—旦將數字裝置輸出鎖存，則來自數字裝置302的閃爍檢測輸出0H)信號通過燈引擎功率控制310將至LED燈引擎118的功率路徑去激活。當LED燈引擎118的供電路徑被禁用吋，電流將停止流入LED，從而LED燈引擎188將關閉。一旦LED燈引擎關閉，則FBO電路1將激活並熔斷輸入保險絲。本發明公開是參考優選實施例來進行的。顯然，在閱讀和理解前文的詳細描述時本領域技術人員將設想出修改和替換。這些優選實施例應解釋為包含落入所附權利要求或其等效物的範圍內的所有此類修改和替代。權利要求1.ー種LED交通燈，包括至少ー個LED燈引擎，其為所述交通燈生成光線；以及LED電流感測電路，其配置成監視經過所述LED燈引擎的電流並將ー個或多個輸出信號饋送到安全閃爍檢測器和/或保險絲熔斷電路，其中所述安全閃爍檢測器配置成檢測所述LED燈引擎電流和/或頻率應該穩定於預定的閾值處時此類電流和/或頻率中的ー個或多個異常波動以及關閉所述LED燈引擎。2.根據權利要求1所述的交通燈，還包括控制級，其配置成通過ー個或多個LED驅動器來控制所述LED燈引擎中的電流電平。3.根據權利要求1所述的交通燈，其中，所述安全閃爍檢測器還包括數字裝置、復位電路、時鐘源、時鐘啟用電路、以及LED燈引擎功率控制電路。4.根據權利要求3所述的交通燈，其中，所述數字裝置包括微控制器、計數器和除法器的其中ー個或多個。5.根據權利要求3所述的交通燈，其中，所述時鐘源配置成將LED電流轉換成用於所述數字裝置的數字時鐘。6.根據權利要求5所述的交通燈，其中，所述時鐘源包括振幅/頻率監視器電路和電平轉換器電路，其中所述振幅/頻率監視器電路配置成確保在產生輸出信號之前滿足正確的LED電流電平和/或頻率，以及所述電平轉換器電路配置成取得來自所述振幅/頻率監視器電路的輸出信號，並將較高振幅轉換成對於所述數字裝置為安全的兼容電壓電平。7.ー種LED交通燈，包括至少ー個LED燈引擎，其為所述交通燈生成光線；以及LED電壓控制電路，其配置成控制到所述LED燈引擎的功率以確保所述交通燈的適當操作，其中所述交通燈應該處於開啟時開啟，應該處於關閉時關閉和/或應該處於穩定時穩定，以及其中當所述交通燈內的非本意閃爍和/或故障導致錯誤信號狀態時，所述LED電壓控制電路還配置成將所述LED燈引擎關閉並將所述交通燈置於安全狀態。8.ー種LED交通燈，包括至少ー個LED燈引擎，其為所述交通燈生成光線；LED電流感測電路，其配置成監視經過所述LED燈引擎的電流並將ー個或多個輸出信號饋送到安全閃爍檢測器和/或保險絲熔斷電路，其中所述安全閃爍檢測器配置成檢測所述LED燈引擎電流和/或頻率應該穩定於預定的閾值處時此類電流和/或頻率中的ー個或多個異常波動以及關閉所述LED燈引擎；以及LED電壓控制電路，其配置成控制到所述LED燈引擎的功率以確保所述交通燈的適當操作，其中所述交通燈應該處於開啟時開啟，應該處於關閉時關閉和/或應該處於穩定時穩定，以及其中當所述交通燈內的非本意閃爍和/或故障導致錯誤信號狀態時，所述LED電壓控制電路還配置成將所述LED燈引擎關閉並將所述交通燈置於安全狀態。9.根據權利要求8所述的交通燈，還包括控制級，其配置成通過ー個或多個LED驅動器來控制所述LED燈引擎中的電流電平。10.根據權利要求8所述的交通燈，其中所述安全閃爍檢測器還包括數字裝置、復位電路、時鐘源、時鐘啟用電路、以及LED燈引擎功率控制電路。11.根據權利要求10所述的交通燈，其中，所述數字裝置包括微控制器、計數器和除法器的其中ー個或多個。12.根據權利要求10所述的交通燈，其中，所述時鐘源配置成將LED電流轉換成用於所述數字裝置的數字時鐘。13.根據權利要求12所述的交通燈，其中，所述時鐘源包括振幅/頻率監視器電路和電平轉換器電路，其中所述振幅/頻率監視器電路配置成確保在產生輸出信號之前滿足正確的LED電流電平和/或頻率，以及所述電平轉換器電路配置成取得來自所述振幅/頻率監視器電路的輸出信號，並將較高振幅轉換成對於所述數字裝置為安全的兼容電壓電平。全文摘要本發明名稱為「用於交通燈的安全閃爍檢測器」。提供一種安全閃爍檢測器，其適於檢測交通燈中的LED燈引擎的非本意閃爍。該LED燈引擎可能在交通燈內有故障(硬體或軟體)時非本意地閃爍。在某些實施例中，可以使用電流傳感器來檢測非本意閃爍。如果檢測到非本意閃爍，則閃爍檢測器可以激活並關閉LED燈引擎，以去除危害性故障，並在最後觸發保險絲熔斷電路。適於採用硬體電路來同時實現可靠性目的和安全性目的，但是也可以採用軟體。文檔編號H05B37/03GK102548159SQ201110462029公開日2012年7月4日申請日期2011年12月28日優先權日2010年12月28日發明者B·埃西安布雷,C·普瓦裡耶,T-K·阮申請人:通用電氣照明解決方案有限責任公司