一種脈衝氙燈光源裝置及具有其的航空障礙燈的製作方法
2023-05-31 10:28:31 3
一種脈衝氙燈光源裝置及具有其的航空障礙燈的製作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種脈衝氙燈光源裝置及具有其的航空障礙燈，包括：第一和第二分壓電阻、第一和第二比較器、與門、第一和第二或門、延時器、計數解碼器、多個升壓電路、多個脈衝氙燈和儲能電容，其中，第一分壓電阻的一端接恆流源；第一比較器的輸入端連接至第一分壓電阻的另一端；與門的第一輸入端連接至第二比較器的輸出端；第一或門的第一輸入端接入觸發脈衝信號；計數解碼器的計數端連接至第二或門的輸出端；多個升壓電路的輸入端分別與計數解碼器的多個輸出端一一對應相連，多個升壓電路的輸出端分別與多個脈衝氙燈一一對應相連；多個脈衝氙燈分別與儲能電容並聯連接。本實用新型延長了脈衝氙燈的使用壽命，減少了人力和物力的維護成本。
【專利說明】一種脈衝氙燈光源裝置及具有其的航空障礙燈
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及航空障礙燈【技術領域】，特別涉及一種脈衝氙燈光源裝置及具有其的航空障礙燈。
【背景技術】
[0002]氙燈是一種利用氙氣放電發光的光源。氙燈分為連續發光(主要用於廣場照明、汽車前大燈、火車前大燈等，通常用直流電源供電)和頻閃發光(如照相機閃光燈、航標燈、航空障礙燈、飛機防撞燈等，通常由儲能電容供電)兩種工作模式。脈衝氙燈是一個內部充有氙氣的玻璃管。燈管兩端各引出一個金屬電極與儲能電容相連。燈管外部繞有金屬絲作為觸發電極。在靜態下，燈管內的氙氣不導電，脈衝氙燈不發光。只有在觸發電極上加上8000?10000V的直流高壓，才能使燈管內的氙氣電離變為導體，儲能電容儲存的電荷通過電離後的氙氣放電激發氙氣發光。由於是儲能電容給燈管供電，因此每次發光時間的長短主要取決於儲能電容的容量、閃光周期以及燈管的平均功率。通常脈衝氙燈每次發光的持續時間約為I?2毫秒。平均功率10?20瓦的脈衝氙燈，儲能電容的放電電流可達100安培，其脈衝功率可達到30千瓦左右。而連續發光的氙燈功率只有幾十瓦到幾百瓦(，顯然脈衝氙燈的脈衝功率要比連續發光氙燈的功率大2到3個數量級。
[0003]隨著空域的逐步放開，低空飛行的小型航空器也會日漸增多。飛行器一旦與建築物相撞，必然產生災難性後果，因此航空障礙燈在保證飛行安全方面的作用是非常重要的。對於高度超過150米的建築物，必須安裝高光強的航空障礙燈。只有脈衝氙燈光源的航空障礙燈才能滿足高光強亮度的要求。由於建築物太高(例如，發電廠的煙囪高度均在200米以上，相當於70層樓，徒手從外部攀上，對於一般人來說是不可想像的)，安裝和拆卸航空障礙燈都十分困難，因此，要求航空障礙燈必須有足夠長的壽命和較高的可靠性。要滿足對光源的壽命和可靠性的要求，通常是靠提高脈衝氙燈自身的壽命和可靠性。然而單個脈衝氙燈的壽命和可靠性都是有限的。有的廠家採用2支或多支脈衝氙燈並聯工作的方式，也有的廠家採用2支或多支脈衝氙燈輪流工作的方式，希望以此達到提高脈衝氙燈自身的壽命和可靠性的目的。但是，實踐和理論都證明了脈衝氙燈並聯工作的方式和簡單的脈衝氙燈輪流工作的方式都難以達到延長航空障礙燈壽命和提高可靠性的目的。
[0004]現有的脈衝氙燈的工作方式存在以下缺點:
[0005](I)單支燈管工作，壽命和可靠性都難以滿足使用要求。
[0006](2)採用將2支或多支脈衝氙燈並聯方式工作時，燈管的總體壽命並不是所並聯的每支燈管壽命的疊加之和，燈管的總體壽命只能達到壽命最長的那支燈管的壽命，難以達到提高脈衝氙燈壽命的目的，只是提高了燈管的總體可靠性。脈衝氙燈的功率取決於儲能電容所儲存的能量，因此，單純並聯燈管，也不能提高亮度。
[0007](3)如果採用2支或多支燈管簡單輪流工作的模式，雖然可以大幅度提高燈管的總體壽命(燈管的總體壽命為所有燈管的壽命之和)，但是降低了燈管的整體可靠性。主要是當參與輪流工作的某支燈管失效(故障)時，就會出現「缺崗」現象，導致閃光周期改變。以閃光周期3秒，4支脈衝氙燈輪流工作為例，當I支燈管故障，閃光方式就變為，2次閃光周期為3秒加I次閃光周期6秒；當2支燈管故障，就會變為每6秒閃光I次，或者3秒閃光I次然後間隔9秒閃光I次；當3支燈管故障，就變為12秒閃光一次。閃光周期過長，就會嚴重影響警示效果。
實用新型內容
[0008]本實用新型的目的旨在至少解決所述技術缺陷之一。
[0009]為此，本實用新型的一個目的在於提出一種脈衝氙燈光源裝置，該裝置可以延長了脈衝氙燈的使用壽命，減少了人力和物力的維護成本。
[0010]為了實現上述目的，本實用新型一方面的實施例提供一種脈衝氙燈光源裝置，包括:第一和第二分壓電阻、第一和第二比較器、與門、第一和第二或門、延時器、計數解碼器、多個升壓電路、多個脈衝氙燈和儲能電容，其中，所述第一分壓電阻的一端接恆流源，所述第一分壓電阻的另一端連接至所述第二分壓電阻的一端，所述第二分壓電阻的另一端接地；所述第一比較器的輸入端連接至所述第一分壓電阻的另一端，所述第一比較器和所述第二比較器串聯連接；所述與門的第一輸入端連接至所述第二比較器的輸出端；所述第一或門的第一輸入端接入觸發脈衝信號，並且所述觸發脈衝信號進一步接入至所述第二或門的第一輸入端，所述第一或門的第二輸入端連接至所述第二或門的輸出端，所述第一或門的輸出端連接至所述延時器的一端，所述延時器的另一端連接至所述與門的第二輸入端，所述與門的輸出端連接至所述第二或門的第二輸入端；所述計數解碼器的計數端連接至所述第二或門的輸出端；所述多個升壓電路的輸入端分別與所述計數解碼器的多個輸出端一一對應相連，所述多個升壓電路的輸出端分別與所述多個脈衝氙燈一一對應相連；所述多個脈衝氙燈分別與儲能電容並聯連接。
[0011]在本實用新型的一個實施例中，所述升壓電路和脈衝氙燈的數量相等。
[0012]在本實用新型的另一個實施例中，所述升壓電路和脈衝氙燈的數量均為2個或4個。
[0013]在本實用新型的再一個實施例中，當所述脈衝氙燈的數量為4個時，所述計數解碼器為具有4個輸出端的計數解碼器。
[0014]在本實用新型的一個實施例中，當所述脈衝氙燈的數量為2個時，所述計數解碼器為D觸發器。
[0015]在本實用新型的另一個實施例中，所述第一和第二比較器分別為施密特輸入的反相器。
[0016]根據本實用新型實施例的脈衝氙燈光源裝置，利用串聯連接的反相器作為比較器，並將比較器的輸出信號接入至與門，從而由與門根據比較器輸出信號判斷是否允許輸出延時後的觸發脈衝信號，進而第二或門根據與門輸出信號將觸發脈衝信號和延時後的觸發脈衝信號輸出的計數解碼器。由計數解碼器實現多個脈衝氙燈輪流工作(發光)模式，通過在線檢測儲能電容的電壓判斷脈衝氙燈工作狀況，並且可以自動剔除(跳過)故障的脈衝氙燈，從而延長了脈衝氙燈的使用壽命，減少了人力和物力的維護成本。
[0017]本實用新型的實施例還提出一種航空障礙燈，包括:上述實施例提供的脈衝氙燈光源裝置。
[0018]根據本實用新型的航空障礙燈，採用上述脈衝氙燈光源裝置可以提高航空障礙燈的可靠性，延長其壽命，避免或減少更換維修航空障礙燈所產生的人力、物力方面的投入。
[0019]本實用新型附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0021]圖1為根據本實用新型實施例的脈衝氙燈光源裝置的電路圖；
[0022]圖2為根據本實用新型實施例的觸發脈衝信號的時間關係示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0024]本實用新型提供一種脈衝氙燈光源裝置，該裝置提供對燈管的自適應控制模式，可以輪流工作自動剔除故障燈管。
[0025]本實用新型實施例的脈衝氙燈光源裝置，包括:第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2、第一比較器1、第二比較器2、與門3、第一或門4、第二或門5、延時器6、計數解碼器7、多個升壓電路8、多個脈衝氙燈9和儲能電容C。圖1為根據本實用新型實施例的脈衝氙燈光源裝置。需要說明的是，圖1僅示出了具有4個輸出端的計數解碼器、4個升壓電路和4個脈衝氙燈所組成的基本電路，其他數量的脈衝氙燈組成脈衝氙燈光源裝置的電路結構依此類推，不再贅述。
[0026]具體地，第一分壓電阻Rl的一端接恆流源，第一分壓電阻Rl的另一端連接至第二分壓電阻R2的一端，第二分壓電阻R2的另一端接地。其中，恆流源可以輸出電壓為300V電源，經過Rl和R2的分壓後，降壓為滿足後續第一比較器I輸出所要求的電壓。
[0027]第一比較器I的輸入端連接至第一分壓電阻Rl的另一端，第一比較器I和第二比較器2串聯連接。
[0028]在本實用新型的一個實施例中，第一比較器I和第二比較器2可以為施密特輸入的反相器。該反相器相當於內置基準、帶有滯回特性、反相輸出的比較器。將2個施密特輸入的反相器串聯使用，可以滿足同相輸出的相位關係，相當於一個同相輸出的比較器。串聯連接的第一和第二比較器，可以控制與門3是否允許延時器6延時後的觸發脈衝通過。此夕卜，儲能電容C放電，第二比較器2輸出低電平；儲能電容C不放電，第二比較器2輸出高電平。
[0029]與門3的第一輸入端連接至第二比較器2的輸出端，用於根據第二比較器2輸出電平的高低，決定是否應許延時器6延時的觸發脈衝信號通過。其中，儲能電容C不放電，第二比較器2輸出高電平，與門3打開，輸出端將延時器延時後的觸發脈衝送到第二或門5的輸入端；儲能電容C放電後，第二比較器2輸出低電平，與門3被封死，輸出始終為低電平。
[0030]第一或門4的第一輸入端接入觸發脈衝信號，且觸發脈衝信號進一步接入至第二或門5的第一輸入端。第一或門4的第二輸入端連接至第二或門5的輸出端，第一或門4的輸出端連接至延時器6的一端，延時器6的另一端連接至與門3的第二輸入端，與門3的輸出端連接至第二或門5的第二輸入端。
[0031]第一或門4可以將輸入的觸發脈衝信號和延時3毫秒的觸發脈衝信號輸出至延時器6。其中，延時器6為3毫秒延時電路。第二或門5可以將觸發脈衝信號和經延時器6延時3毫秒的觸發脈衝信號輸出到計數解碼器7的計數(CLK)端。同時，第二或門5輸出端將延時3毫秒的觸發脈衝信號送到第一或門4的一個輸入端。
[0032]需要說明的是，上述實施例中的與門3、第一或門4和第二或門5可以經過等量代換後統一置換為與非門。
[0033]計數解碼器7的計數端連接至第二或門5的輸出端，多個升壓電路8的輸入端分別與計數解碼器7的多個輸出端對應相連，多個升壓電路8的輸出端分別與多個脈衝氙燈9 一一對應相連。
[0034]計數解碼器7將觸發脈衝信號分配給多個升壓電路8，計數解碼器7每接收到一個觸發脈衝信號，變換一路輸出。需要說明的是，未延時的觸發脈衝和延時3毫秒的觸發脈衝是等價的。
[0035]多個脈衝氙燈9分別與儲能電容C並聯連接，儲能電容C用於為對應相連的脈衝氙燈9提供能量。具體地，脈衝氙燈9與儲能電容C並聯，通過限壓恆流源(恆流或近似恆流給電容充電，最高電壓限制在300?330V之間)給儲能電容C充上約300V電壓。不加觸發電壓，脈衝氙燈9不發光，儲能電容C不放電，300V電壓維持不變。當給某一支脈衝氙燈加上高壓觸發脈衝，該燈管就導通放電發光，儲能電容C上的電壓就迅速下降，通過檢測儲能電容C上的電壓即可判斷該燈管是否工作。脈衝氙燈9的發光(儲能電容C放電)時間通常在I?2毫秒，當給脈衝氙燈9加上高壓觸發脈衝後延時3毫秒檢查儲能電容C的電壓，如果儲能電容C的電壓不下降，則說明該燈管沒有工作，此時給下一個脈衝氙燈9加上高壓觸發脈衝令其工作。即，不加高壓觸發信號，脈衝氙燈9不工作，只有加上高壓觸發信號，脈衝氙燈9才工作。
[0036]在本實用新型的一個實施例中，升壓電路8和脈衝氙燈9的數量相等。
[0037]優選的，升壓電路8和脈衝氙燈9的數量均為2個或4個。
[0038]當脈衝氙燈9的數量為4個時，計數解碼器7為具有4個輸出端的計數解碼器。在本實用新型的一個實施例中，具有4個輸出端的計數解碼器可以採用以下兩隻方式實現:
[0039](I)計數器控制4選I模擬開關作為計數解碼器。具體地，用計數器的QO和Ql輸出端控制4選I模擬開關作為計數解碼器時，觸發脈衝信號在送往解碼計數器7的CLK端的同時，也送往模擬開關的輸入端。解碼計數器7的QO和Ql分別為00?11時，模擬開關的輸入信號則分別通過第I路?第4路輸出。解碼計數器7的CLK端每接收一個觸發脈衝信號，模擬開關就變換一路輸出。
[0040](2)將具有8個解碼輸出端的計數解碼器變為具有4個解碼輸出端的計數解碼器。具體地，有8個解碼輸出端的計數解碼器自身的特性是，復位後立即自動變為第I路輸出。因此，只要將復位(RST)端(低電平計數解碼，高電平復位)與第5路輸出相連接，當第5個觸發脈衝信號到來時，第5路輸出變為高電平的同時將計數解碼器復位變為第I路輸出，同時第5路輸出返回低電平。將具有8個輸出端的計數解碼器的Q4與復位(RST)端相連，變為只有(QO、Ql、Q2、Q3) 4個輸出端的計數解碼器。
[0041]當脈衝氙燈9的數量為2個時，脈衝氙燈光源裝置包括2個升壓電路和2支脈衝氙燈，計數解碼器7為D觸發器。
[0042]本實用新型的脈衝氙燈光源裝置的電路工作過程如下:
[0043]首先，控制脈衝氙燈工作的觸發脈衝分別送到第一或門4的輸入端和第二或門5的輸入端。送往第一或門4輸入端的觸發脈衝由其輸出端輸出至延時器6，延時3毫秒後再送到與門3的輸入端(引腳I)。送往第二或門5輸入端的觸發脈衝由其輸出端，輸出至具有4路輸出計數解碼器7的計數端，然後由具有4路輸出端的計數解碼器7的4個輸出端分別控制4支脈衝氙燈9輪流發光。
[0044]如果脈衝氙燈9正常工作，儲能電容C放電(2毫秒放電結束)，第二比較器2輸出低電平。由於與門3的輸入端(引腳2)為低電平，因此與門3的輸出端(引腳3)維持低電平。
[0045]如果第N支脈衝氙燈不工作，儲能電容C不放電，第二比較器2輸出高電平，對應的與門3的一個輸入端(引腳2)為高電平，允許另一個輸入端(引腳I)的信號通過。延時3毫秒的觸發脈衝信號經過第二或門5送往具有4路輸出端計數解碼器7的計數端，具有4路輸出端計數解碼器7的第N+1個輸出端控制第N+1支脈衝氙燈發光。從而實現了跳過(剔除)故障的燈管的功能。此時脈衝氙燈的閃光時間比觸發脈衝信號延時了 3毫秒(千分之三秒)。
[0046]延時3毫秒的觸發脈衝信號經過第二或門5送往具有4路輸出端計數解碼器7的同時也送往第二或門5的一個輸入端，再通過輸出端(第二或門5的引腳3)送往延時器6。
[0047]如果第N+1支脈衝氙燈不工作，則控制第N+2支脈衝氙燈發光。此時脈衝氙燈的閃光時間比觸發脈衝信號延時了 6毫秒(千分之六秒)。
[0048]如果有3支脈衝氙燈不工作，剩餘的I支脈衝氙燈仍可正常工作。此時脈衝氙燈的閃光時間比觸發脈衝信號延時了 9毫秒(千分之九秒)。
[0049]由於控制脈衝氙燈工作的觸發脈衝的重複周期不變，航空障礙燈的閃光周期也不會改變。只是正常工作的脈衝氙燈的閃光時間比觸發脈衝信號的時間有少許延時。
[0050]參考圖2，當第一個觸發脈衝信號到來時，脈衝氙燈9工作。儲能電容C放電，與門3的輸入端為低電平，送到與門3輸入端的延時了 3毫秒的觸發脈衝信號被封住，與門3的輸出端無輸出。
[0051]當第二個觸發脈衝信號到來時，脈衝氙燈9不工作，儲能電容C不放電，當延時了3毫秒的觸發脈衝信號送到與門3輸入端時，與門3的輸出端為高電平，延時了 3毫秒的觸發脈衝信號由與門3的輸出端送到第二或門5的一個輸入端。由第二或門5的輸出端送出間隔3毫秒的兩個觸發脈衝信號。前一個觸發脈衝信號控制的脈衝氙燈沒有工作，後一個觸發脈衝信號控制的脈衝氙燈在3毫秒後工作，實現了跳過故障燈管的功能。
[0052]綜上可知，多支脈衝氙燈9輪流工作，隨時在線檢測脈衝氙燈的工作狀況，自動剔除(跳過)故障燈管。由於檢測脈衝氙燈9的工作狀況需要佔用3毫秒時間，因此剔除(跳過)故障燈管讓下一個燈管工作，每剔除I支故障燈管必然要產生3毫秒(千分之三秒)延時。對於3秒的閃光周期，3毫秒可以忽略不計。採用這一技術能夠達到既能延長航空障礙燈的壽命又能提高可靠性的目的。
[0053]根據本實用新型實施例的脈衝氙燈光源裝置，利用串聯連接的反相器作為比較器，並將比較器的輸出信號接入至與門，從而由與門根據比較器輸出信號判斷是否允許輸出延時後的觸發脈衝信號，進而第二或門根據與門輸出信號將觸發脈衝信號和延時後的觸發脈衝信號輸出的計數解碼器。由計數解碼器實現多個脈衝氙燈輪流工作(發光)模式，通過在線檢測儲能電容的電壓判斷脈衝氙燈工作狀況，並且可以自動剔除(跳過)故障的脈衝氙燈，從而延長了脈衝氙燈的使用壽命，減少了人力和物力的維護成本。
[0054]本實用新型還提供一種航空障礙燈，包括上述實施例提供的脈衝氙燈光源裝置。
[0055]根據本實用新型實施例的航空障礙燈，採用上述脈衝氙燈光源裝置可以提高航空障礙燈的可靠性，延長其壽命，避免或減少更換維修航空障礙燈所產生的人力、物力方面的投入。
[0056]在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0057]儘管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下在本實用新型的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。本實用新型的範圍由所附權利要求極其等同限定。
【權利要求】
1.一種脈衝氙燈光源裝置，其特徵在於，包括:第一和第二分壓電阻、第一和第二比較器、與門、第一和第二或門、延時器、計數解碼器、多個升壓電路、多個脈衝氙燈和儲能電容，其中， 所述第一分壓電阻的一端接恆流源，所述第一分壓電阻的另一端連接至所述第二分壓電阻的一端，所述第二分壓電阻的另一端接地； 所述第一比較器的輸入端連接至所述第一分壓電阻的另一端，所述第一比較器和所述第二比較器串聯連接； 所述與門的第一輸入端連接至所述第二比較器的輸出端； 所述第一或門的第一輸入端接入觸發脈衝信號，並且所述觸發脈衝信號進一步接入至所述第二或門的第一輸入端，所述第一或門的第二輸入端連接至所述第二或門的輸出端，所述第一或門的輸出端連接至所述延時器的一端，所述延時器的另一端連接至所述與門的第二輸入端，所述與門的輸出端連接至所述第二或門的第二輸入端； 所述計數解碼器的計數端連接至所述第二或門的輸出端； 所述多個升壓電路的輸入端分別與所述計數解碼器的多個輸出端一一對應相連，所述多個升壓電路的輸出端分別與所述多個脈衝氙燈一一對應相連； 所述多個脈衝氙燈分別與儲能電容並聯連接。
2.如權利要求1所述的脈衝氙燈光源裝置，其特徵在於，所述升壓電路和脈衝氙燈的數量相等。
3.如權利要求1或2所述的脈衝氙燈光源裝置，其特徵在於，所述升壓電路和脈衝氙燈的數量均為2個或4個。
4.如權利要求3所述的脈衝氙燈光源裝置，其特徵在於，當所述脈衝氙燈的數量為4個時，所述計數解碼器為具有4個輸出端的計數解碼器。
5.如權利要求3所述的脈衝氙燈光源裝置，其特徵在於，當所述脈衝氙燈的數量為2個時，所述計數解碼器為D觸發器。
6.如權利要求1所述的脈衝氙燈光源裝置，其特徵在於，所述第一和第二比較器分別為施密特輸入的反相器。
7.一種航空障礙燈，其特徵在於，包括:權利要求1-6任一項所述的脈衝氙燈光源裝置。
【文檔編號】H05B41/34GK204157147SQ201420666534
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月10日 優先權日:2014年11月10日
【發明者】張源澤 申請人:石家莊石航電子設備有限公司