Led光源的制作方法

专利名称：Led光源的制作方法
技术领域：
本发明涉及LED光源。具体地，本发明涉及在固定警报或指示信号器(例如，固定轨道信号器)中使用的LED光源。
背景技术：
固定轨道信号器用来将信息传递给列车驾驶员，例如，沿着某一轨道前进是否安全或者是否已经设置特定路线。通常将信息以不同“显示(aspects) ”的形式传递给列车驾驶员，所述“显示”是固定信号器内的彩色灯的不同组合和布置。如这里使用的，术语“固定信号器”指的是其位置相对于地面固定的信号器。适当地固定这种信号器，以便防止信号器相对于地面运动，尤其是信号器的对准或定向。因此， 例如，可将固定轨道信号器安装在依次附接至地面的柱子或跨轨信号架(gantries)上。当然，在轨道信号器的情况中，这是基本的，以便将安全信息可靠地传递给列车驾驶员。作为本申请涉及的固定轨道信号器的类型的实例，可识别两种特定类型的轨道信号器位置灯信号器(也叫做地面位置灯，GPL)通常位于地面上并在诸如旁轨和维修区的区域中使用；以及彩色灯信号器(CLS-也叫做彩色线信号器)通常直接位于干线之上或位于干线上方和位于干线的一侧。CLS通常用来控制沿着干线的一条或多条轨道的运输流量。在英国，用作CLS的所有轨道信号器必须符合铁路轨道线路规范RT/E/ S/10162(现期刊物1，1999年8月)。此规范列出了最低条件，尤其是可靠性、颜色和可见性。其它国家也存在类似的用于轨道信号器的标准，例如中国。目前使用的许多轨道信号器都采用钨丝灯泡作为光源。然而，由于已认识到LED 光源具有优于钨丝灯泡的各种优点，所以LED光源(S卩，包括多个LED的光源)被越来越多地使用。例如，通常认为LED光源比钨丝灯泡可靠得多。大多数轨道网络利用状态监测系统来监测固定轨道信号器的光源的状态。典型的状态监测系统包括状态监测设备和用于将状态监测设备连接至固定轨道信号器的光源的多条导电线路。每个光源包括用于将关于光源状态的信息传递至状态监测系统的通信电路，例如，当光源中出现故障时该信息为警报信号的形式。有时，该通信电路被称为“检验” 电路。在使用中，光源的通信电路与状态监测系统的导电线路耦接，从而光源的通信电路能够将关于光源状态的信息传递至状态监测系统。因此，如果光源中出现故障，可将此信息传递至状态监测设备，从而可派遣工程师维修光源。由于所认识到的可靠性，目前在固定轨道信号器中使用的LED光源通常仅包括一个LED阵列。如果需要使LED光源产生两种不同的颜色，则LED光源可包括不止一个LED 阵列，每个阵列用于希望的一种颜色。本发明人已经观察到，目前在铁路网络上使用的LED光源未设计成补偿LED光源内的各个LED的失效。相反，看起来好像目前在铁路网络上使用的LED光源基于仅有少量 LED将失效(在此情况中，将不会显著影响LED光源的光输出)的假设来设计，或基于整个LED光源将失效(在此情况中，光源需要更换)的假设来设计。本发明人还观察到，目前在LED光源中使用的将关于LED光源状态的信息传递至状态监测系统的通信电路，在LED光源的光输出中出现明显减少或全部减少之后，即当LED 光源不产生预期的光输出时，仅将警报信号传递至外部监测设备以指示LED光源中的故障。

发明内容
本发明根据上述考虑而设计。通常，本发明的第一方面提供一种具有第一 LED阵列和第二 LED阵列的LED光源， 该LED光源构造成如果第一 LED阵列中有预定数量的LED失效，则对第二 LED阵列供应电流，以便接通第二 LED阵列中的至少一个LED。通过接通第二 LED阵列中的至少一个LED， 该LED光源能够至少部分地补偿由第一 LED阵列中的LED的失效所导致的光输出的任何减少。因此，该LED光源制造得更可靠。因此，本发明的第一方面可提供一种LED光源，其具有包括多个LED的第一 LED 阵列；包括多个LED的第二LED阵列，第一和第二LED阵列中的各LED相对于彼此定位，以便如果第一和第二 LED阵列中的各LED接通时提供合成的光输出；用于控制第一和第二 LED 阵列的电流供应的控制电路；其中，控制电路被构造为控制对第一和第二 LED阵列的电流供应，从而当操作LED光源时满足以下条件(i)在第一 LED阵列中的任何LED失效之前，接通第一 LED阵列中的LED并断开第二 LED阵列中的LED ；并且(ii)如果第一 LED阵列中预定数量的LED失效，则接通第二 LED阵列中的至少一个 LED。在本发明的上下文中，当LED的光输出基本为零时，甚至当在该LED上跨接一电压 (例如，转折电压或接通电压)时，该LED可能“失效”。该失效可能是突然的或逐渐的。虽然LED的突然失效在一些应用场合中比较少见，但在固定警报或指示信号器(例如，固定轨道信号器)中更常见，其中，温度可在非常冷(例如，-40°C )和非常热(例如，+70°C )之间变化。如果第一 LED阵列中预定数量的LED失效，则通过接通第二 LED阵列中的至少一个LED，由第二 LED阵列输出的光能够至少部分地补偿由第一 LED阵列中预定数量的LED的失效所导致的第一 LED阵列输出的光的任何减少。因此，该LED光源制造得更可靠。优选地，接通第二 LED阵列中的至少一个LED，使得在第一 LED阵列中预定数量的 LED失效之后由LED光源输出的(合成)光与第一 LED阵列中预定数量的LED失效之前由 LED光源输出的(合成)光基本相等。在第一 LED阵列中预定数量的LED失效之前由LED 光源输出的光可以是，例如，当第一 LED阵列中没有LED失效时或当在第一 LED阵列中比预定数量少一个的LED失效时所测量的光输出。在本上下文中，“基本相等”优选地表示小于由LED光源输出的(合成)光的变化的 50 %，小于该变化的40 %，小于该变化的30 %，小于该变化的20 %，或小于该变化的10 %。为了完整性，指出可用测光表(例如，8米光台(light bench))测量光输出。可用例如坎德拉和/或勒克斯单位测量光输出。可进行光源的光输出读取，并记录在例如光源安装于其中的固定信号器上。同样为了完整性，指出电流供应可起源于任何电流源，其不必是恒流源。光源安装于其中的固定信号器可包括用于将光源与环境光屏蔽的罩子。可将测光表安装至光源的罩子，以便测量光源的光输出。测光表可用来监测/测量光源的光输出中的任何减少。优选地，第二 LED阵列中的至少一个LED (优选地所有LED，见下文)的接通提供 LED光源中的故障可视指示，该故障指第一 LED阵列中的预定数量的LED的失效。然而，发明人已经注意到，此可视指示在实际中可能难以看到，尤其是如果在出现故障之后由LED光源输出的光与出现故障之前由LED光源输出的光基本相等。因此，优选地，该LED光源包括多个透镜，第一 LED阵列中的每个LED与具有第一尺寸的相应透镜相关，更优选地与之对准，并且第二 LED阵列中的每个LED与具有第二尺寸的相应透镜相关，更优选地与之对准，第二尺寸优选地与第一尺寸不同。这样，透镜能够增强由接通的第二 LED阵列中的LED提供的可视指示，这是因为当那些阵列中的LED与不同尺寸的透镜对准时，更容易看到哪个LED属于哪个阵列。优选地，LED光源包括通信电路，如果接通第二 LED阵列中的至少一个LED，该通信电路将关于LED光源状态的信息传递至状态监测系统(例如，如前所述的状态监测系统)。 该通信电路可以警报的形式传递此信息，以便指示LED光源中的故障(此故障指第一 LED 阵列中的预定数量的LED的失效)。有利地，因为第二 LED阵列能够补偿第一 LED阵列中的 LED的失效，所以通信电路能够发送这种警报，由LED光源输出的光与出现故障之前由LED 光源输出的光不会显著变化。如上所指出的，第一和第二 LED阵列中的LED相对于彼此定位，以便如果第一和第二 LED阵列中的LED接通时提供合成的光输出。优选地，这通过将第一 LED阵列中的LED 定位在第二 LED阵列中的LED之间来实现，反之亦然，以形成合成的LED阵列。例如，可将合成的LED阵列安装在单个电路板上。优选地，如果第一 LED阵列中预定数量的LED失效，则第二 LED阵列中的所有LED 都接通。因此，上述条件(ii)优选地变为(ii)如果第一 LED阵列中预定数量的LED失效， 则第二 LED阵列中的所有LED都接通。这样，由第二 LED阵列中的LED输出的光可均勻地分布在LED光源的合成光输出内。优选地，控制电路进一步构造成，如果第一 LED阵列中多于预定数量的LED失效， 则由第二 LED阵列输出的光与第一 LED阵列中已经失效的LED的数量一致地增加。因此， 控制电路优选地进一步构造成控制第一和第二 LED阵列的电流供应，从而当操作光源时满足以下附加条件(iii)如果第一 LED阵列中多于预定数量的LED失效，则由第二 LED阵列输出的光与第一 LED阵列中已经失效的LED的数量一致地增加。这样，第二 LED阵列帮助至少部分地补偿由第一 LED阵列中的其它LED的失效导致的光输出的任何进一步减少。由第二 LED阵列输出的光可继续增加至由第二 LED阵列输出的光比由第一 LED阵列输出的光多的程度。由第二 LED阵列输出的光可继续增加至不再进一步增加的最大值。如果第一 LED阵列中预定数量的LED失效且第一 LED阵列中再有LED失效，如果第二 LED阵列中的所有LED都接通，则通过增大供应至第二 LED阵列的电流，由第二 LED阵列输出的光优选地与第一 LED阵列中已经失效的LED的数量一致地增加。这样，从由第一LED阵列输出更多光的状态到由第二 LED阵列输出更多光的状态的转变将会是平稳的，即， 使得信号器的合成光输出的质量不会明显降低。可将这种平稳转变描述为“渐变”。优选地，每个LED阵列中的多个LED串联连接。更优选地，每个LED阵列中的多个 LED串联连接，LED阵列中的每个LED与相应的旁路元件相关，如果LED失效，旁路元件允许绕开该LED。优选地，每个旁路元件具有的击穿电压大于与之相关的LED的转折电压。优选地， 每个旁路元件是齐纳二极管(优选地，是反向偏压齐纳二极管)。就此而言，注意到反向偏压齐纳二极管典型地具有5伏的击穿电压，大于LED的典型的转折电压(通常是大约2伏)。为了避免疑问，LED的“转折”电压指接通LED(即，开始发光)时该LED上的电压。在一些优选实施方式中，第一 LED阵列和第二 LED阵列并联连接。更优选地，第一 LED阵列和第二 LED阵列并联连接，第一 LED阵列中的LED的数量少于第二 LED阵列中的 LED的数量。在第一 LED阵列中具有比第二 LED阵列中更多的LED具有这样的优点接通第一 LED阵列中的LED所需的电压(如果第一 LED阵列中没有LED失效，则此电压是第一 LED阵列中的各LED的转折电压的总和)比接通第二 LED阵列中的LED所需的电压低。此简单布置帮助实现满足上述条件(i)、(ii)和(iii)的LED光源，下面参照本发明的具体实施方式
解释原因。控制电路可包括一个或多个控制电阻器。—个或多个控制电阻器可以例如与由并联连接的第一和第二 LED阵列形成的电路元件串联地耦接。一个或多个控制电阻器可形成任一 LED阵列的一部分。使用一个或多个这种控制电阻器可有利于控制并联连接的第一和第二 LED阵列上的电压，并且流经两 LED阵列的电流可帮助实现满足上述条件(i)、(ii)和(iii)的LED光源，下面参照本发明的具体实施方式
解释原因。优选地，该控制电路被构造为在并联连接的第一和第二 LED阵列上跨接一基本恒定的电压。优选地，该控制电路在并联连接的第一和第二 LED阵列以及一个或多个控制电阻器上跨接该基本恒定的电压。一个或多个控制电阻器可控制第一和第二 LED阵列上的电压，因此可帮助实现满足上述条件(i)、( )和(iii)的LED光源，下面参照本发明的具体实施方式
解释原因。如上面所解释的，为了简单，第一 LED阵列和第二 LED阵列并联连接是有利的，第一 LED阵列中的LED的数量少于第二 LED阵列中的LED的数量。然而，其它布置同样可行。例如，在一些实施方式中，控制电路可包括用于控制第一 LED阵列的电流供应的第一控制电路和用于控制第二 LED阵列的电流供应的第二控制电路。该控制电路可进一步包括用于感测供应至第一 LED阵列的电流的传感元件，第二控制电路被构造为基于传感元件的输出控制对第二 LED阵列的电流供应。通过此布置，如果第一 LED阵列中预定数量的 LED失效，则通过将第二控制电路构造为控制第二 LED阵列的电流供应以接通第二 LED阵列中的至少一个LED (优选地，所有LED)可获得满足条件(i)、(ii)和(iii)的LED光源。 然而，此布置需要上述优选实施方式中描述的更多的部件。 通常，本发明的第二方面提供一种具有至少一个LED阵列的LED光源，其中，所述至少一个LED阵列中的LED布置为如果LED信号器光源中出现故障便提供可视指示，在出现故障之后由LED光源输出的光与出现故障之前由LED光源输出的光基本相等。
这样，LED光源的观察者(例如，维修工程师)可在LED光源的光输出中出现明显减少或完全减少之前检测到LED光源中的故障。因此，本发明的第二方面可提供一种LED光源，其具有包括多个LED的至少一个 LED阵列；其中，所述至少一个LED阵列中的LED布置为提供LED光源中的故障的可视指示， 在出现故障之后由LED光源输出的光与出现故障之前由LED光源输出的光基本相等。在本上下文中，“基本相等”优选地表示小于由LED光源输出的光的变化的50%， 小于该变化的40 %，小于该变化的30 %，小于该变化的20 %，或小于该变化的10 %。为了完整性，指出欧洲专利申请公开号EP 1324641及其分案EP 1874098公开了一种LED光源，其中，各LED布置为提供LED信号器光源中的故障的可视指示。然而，这些专利申请所公开的LED光源仅在LED阵列(或用于LED阵列的控制电子元件)完全失效时才提供可视指示，因此，该可视指示仅在LED光源输出的光至少出现50%的偏离时才提供。LED光源可包括用于控制对所述至少一个LED阵列的电流供应的控制电路。可参照本发明的第一方面讨论该控制电路。优选地，该可视指示是这样的，仅可从10米左右、5米左右、4米左右、3米左右、2 米左右或1米左右的距离看到该可视指示。这具有如下优点该可视指示对LED光源的使用产生最小的影响，但是可在短距离处看到(例如，由工程师)，从而不取出光源便可发现故障。优选地，LED光源具有包括多个LED的第一 LED阵列和包括多个LED的第二 LED阵列，第一和第二 LED阵列中的各LED相对于彼此定位，以便如果接通第一和第二 LED阵列中的LED时提供合成的光输出。这里，故障可能是第一 LED阵列中的预定数量的LED的失效，并且可视指示由接通的第二 LED阵列中的至少一个LED提供，如结合本发明的第二方面已经描述过的。优选地，LED光源包括多个透镜，第一 LED阵列中的每个LED与具有第一尺寸的相应透镜相关，更优选地与之对准，并且第二 LED阵列中的每个LED与具有第二尺寸的相应透镜相关，更优选地与之对准，第二尺寸优选地不同于第一尺寸。这样，透镜能够增强由接通的第二 LED阵列中的LED提供的可视指示，这是因为当那些阵列中的LED与不同尺寸的透镜对准时，更容易看到哪个LED属于哪个阵列。根据本发明的任何方面的LED光源可包括壳体。该壳体可用于容纳LED光源的各种元件，例如，一个或多个LED阵列、控制电路等。根据本发明的任何方面的LED光源可在固定警报或指示信号器(例如，固定轨道信号器)中使用。根据本发明的任何方面的LED光源可具有第一 LED阵列和第二 LED阵列，其中，第一 LED阵列中的LED产生与第二 LED阵列中的LED相同颜色的光。本发明的另一方面可提供用于安装至固定支撑结构以提供固定警报或指示信号器的信号单元，该信号单元具有至少一个如上所述的LED光源；以及用于将信号单元安装在固定支撑结构上的安装装置。该信号单元可包括，例如，用于位于信号单元的壳体上的每个LED光源的相应盖子。本发明的另一方面可提供一种固定信号器，其包括安装至固定支撑结构的上述信号单元。该固定支撑结构可以是，例如，柱子或跨轨信号架。
本发明还包括所述方面和优选特征的任何组合，除了这种组合是明显不允许的或明确要避免的以外。


下面参照附图讨论我们提议的实施方式，附图中图1是在固定轨道信号器中使用的LED光源的第一实施方式的部分电路图。图2是示出了流经图1所示LED光源的第一 LED阵列和第二 LED阵列的电流的示图。图3是示出了在固定轨道信号器中使用的LED光源的第二实施方式的框图。
图4是实现图3所示的LED光源的电路图。图fe示出了与LED光源一起使用的包括多个透镜的透镜阵列。图恥是通过图fe所示的线G-G的横截面。图5c是通过图fe所示的线H-H的横截面。
具体实施例方式图1示出了在固定轨道信号器中使用的LED光源101的第一实施方式。LED光源101包括包含多个LED的第一 LED阵列110和包含多个LED的第二 LED 阵列120。第一 LED阵列110和第二 LED阵列120并联连接。虽然未在图1中示出，但是第一和第二 LED阵列110、120中的各LED相对于彼此定位，以便如果第一和第二 LED阵列中的各LED接通时提供合成的光输出。LED光源101还包括控制电路，该控制电路未在图1中完全示出，但是包括第一控制电阻器108和第二控制电阻器126。第一控制电阻器108与由并联连接的第一 LED阵列 110和第二 LED阵列120形成的电路元件串联连接。第二控制电阻器1 形成第二 LED阵列的一部分。在此实例中，未在图1中示出的控制电路在并联连接的第一和第二 LED阵列 110、120以及控制电阻器108、126上跨接一 100伏的电压。在使用中，控制电阻器108、126 帮助控制第一和第二 LED阵列110、120上的电压以及通过它们的电流，如下面将更详细地描述的。如图1所示，第一 LED阵列110中的多个LED和第二 LED阵列120中的多个LED 串联连接，每个LED与反向偏压齐纳二极管形式的相应旁路元件相关，如果LED失效，则所述旁路元件允许绕开LED。虽然未在图1中示出，但是第一 LED阵列110中的LED的数量优选地少于第二 LED 阵列120中的LED的数量。在此实例中，第一 LED阵列110中有30个LED，而第二 LED阵列 120中有32个LED。然而，如技术人员将考虑的，任一 LED阵列中的其它数量的LED同样可行。假设没有LED失效，接通第一 LED阵列110中的LED所需的电压是第一 LED阵列 110中的每个LED的转折电压(breakovervoltage)的总和。对于典型的LED，转折电压是大约2伏。因此，在第一 LED阵列110中的任何LED失效之前，接通第一 LED阵列110中的 30个LED所需的电压将是大约60伏(30 X 2伏)。类似地，接通第二 LED阵列120中的32 个LED所需的电压将是大约64伏(32 X 2伏)。
因此，在第一 LED阵列110中的任何LED失效之前，接通第二 LED阵列中的LED所需的电压比接通第一 LED阵列中的LED所需的电压大。在使用中，在第一 LED阵列110中的任何LED失效之前，将控制电阻器108、1 构造为控制第一 LED阵列110和第二 LED阵列120上的电压，使得第一 LED阵列110上的电压大于接通第一 LED阵列110中的LED所需的电压，且第二 LED阵列120上的电压小于接通第二 LED阵列120中的LED所需的电压。因此，在第一 LED阵列110中的任何LED失效之前，仅对第一 LED阵列110供应电流，从而接通第一 LED阵列110中的各LED并断开第二 LED阵列120中的各LED。如果第一 LED阵列110中的一个LED失效，则与该LED相关的反向偏压齐纳二极管将对该LED提供电流旁路。然而，一个反向偏压齐纳二极管的电压将保持为该齐纳二极管的击穿电压，通常是大约5伏。这具有使接通第一 LED阵列中的LED所需的电压增加大约 3伏(5伏-2伏)的效果。这样的结果是，流经第一 LED阵列110的电流将减小，因此由第一 LED阵列110输出的光也将减少。此效果在图2中示出，图2示出在第一 LED阵列110 中的第一 LED失效之后，流经第一 LED阵列110的电流减小。当第一 LED阵列110中的其它LED失效时，接通第一 LED阵列110中的LED (除了失效的LED以外)所需的电压将继续增加，并且流经第一 LED阵列110的电流将继续减小， 由此由第一 LED阵列110输出的光也将继续减少，原因已经描述过。在此过程中，第一 LED 阵列110和第二 LED阵列120上的电压将增加。因此，在第一 LED阵列110中的预定数量的LED失效之后，第二 LED阵列120上的电压将增加至超过接通第二 LED阵列120中的LED所需的电压的程度。在这点处，电流将开始供应至第二 LED阵列，以便接通第二 LED阵列120中的所有LED。此效果在图2中示出， 图2示出对于图1所示的光源，如果第一 LED阵列110中有四个LED失效，便对第二 LED 阵列120供应电流。如本领域的技术人员将理解的，在接通第二 LED阵列120中的LED之前需要失效的第一 LED阵列110中的LED的预定数量将由许多因素确定，包括恒定电压的大小、第一和第二控制电阻器108和126的电阻、第一 LED阵列110中的LED的数量、第二 LED阵列 120中的LED的数量、第一和第二 LED阵列110和120中的各LED的转折电压、以及齐纳二极管的击穿电压。如果第一 LED阵列110中有多于预定数量的LED失效，则与第一 LED阵列110中失效的LED的数量一致，供应至第二 LED阵列120的电流将增大以及由此由第二 LED阵列 120输出的光将增加，直到由第二 LED阵列120输出的光比由第一 LED阵列110输出的光多的程度。此效果在图2中示出，图2示出在第一 LED阵列110中有五个LED失效之后，供应至第二 LED阵列120的电流超过供应至第一 LED阵列110的电流。最终，流经第二 LED阵列120的电流达到最大值，即使第一 LED阵列110中再有 LED失效，此值也不会增加。此效果在图2中示出，图2示出当第一 LED阵列110中有六个LED失效时，供应至第二 LED阵列120的电流增加至最大值。在这点处，接通第一 LED阵列110中的LED所需的电压大到不再对第一 LED阵列中的LED供应电流的程度(见图2)。因此，在使用中，将LED光源101的控制电路构造为控制对第一和第二 LED阵列 110,120的电流供应，从而当操作LED光源时满足以下条件
(i)在第一 LED阵列110中的任何LED失效之前，接通第一 LED阵列110中的LED 并断开第二 LED阵列120中的LED ；(ii)如果第一 LED阵列110中预定数量的LED失效，则接通第二 LED阵列120中的至少一个LED ；并且(iii)如果第一 LED阵列110中多于预定数量的LED失效，则由第二 LED阵列120 输出的光与第一 LED阵列中已经失效的LED的数量一致地增加。优选地，接通第二 LED阵列中的LED，使得在第一 LED阵列110中预定数量的LED 失效之后由LED光源101输出的(合成)光与第一 LED阵列中预定数量的LED失效之前由 LED光源输出的(合成)光基本相等。在本上下文中，“基本相等”优选地表示小于由LED 光源输出的(合成)光的变化的50%，小于该变化的40%，小于该变化的30%，小于该变化的20 %，或小于该变化的10 %。因为如果第一 LED阵列110中预定数量的LED失效便接通第二 LED阵列120中的 LED，所以接通第二 LED阵列120中的所有LED提供了 LED光源中故障的可视指示，此故障指第一 LED阵列中预定数量的LED的失效。优选地，LED光源101包括多个透镜(例如，图fe的透镜阵列)，第一 LED阵列110 中的每个LED与具有第一尺寸的相应透镜相关，更优选地与之对准，并且第二 LED阵列120 中的每个LED与不同于第一尺寸的第二尺寸的相应透镜相关，更优选地与之对准。这样，透镜能够增强由接通的第二 LED阵列120中的LED提供的可视指示，这是因为，当那些阵列中的LED与不同尺寸的透镜对准时，更容易看到哪个LED属于哪个阵列。优选地，LED光源101包括通信电路(未示出)，如果接通第二 LED阵列120中的 LED，该通信电路将关于LED光源101状态的信息传递至状态监测系统(也未示出)。该通信电路可以警报的形式传递此信息，以便指示第一 LED阵列110中已有预定数量的LED失效。除了上述可视指示以外，还优选地传递此警报。图3示出了在固定轨道信号器中使用的LED光源201的第二实施方式。在图3所示的LED光源201中，控制电路包括用于控制第一 LED阵列210的电流供应的第一控制电路和用于控制第二 LED阵列220的电流供应的第二控制电路。与图1所示的LED光源101 —样，第一 LED阵列210包括多个LED (例如，32个 LED)，多个LED中的每一个都与反向偏压齐纳二极管(未示出，但是图4可见)形式的一个旁路元件相关。类似地，第二 LED阵列220包括多个LED (例如，37个LED)，每个LED都与反向偏压齐纳二极管(同样，未示出，但是图4可见)形式的一个旁路元件相关。第一控制电路包括电压调节器206a和控制电阻器216a、216b。第二控制电路包括电压调节器206b和控制电阻器226a、2^b。经由输入过滤器202和两个电压整流器2(Ma、 204b向控制电路提供交流电供应，以便对第一和第二控制电路中的每一个提供整流过的电压。布置传感元件232来感测供应至第一 LED阵列210的电流。第二控制电路被构造为基于传感元件232的输出控制对第二 LED阵列220的电流供应，从而当操作LED光源时满足以下条件(i)在第一 LED阵列210中的任何LED失效之前，接通第一 LED阵列210中的LED 并断开第二 LED阵列220中的LED ；
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(ii)如果第一 LED阵列210中预定数量的LED失效，则接通第二 LED阵列220中的至少一个LED ；并且(iii)如果第一 LED阵列210中多于预定数量的LED失效，则由第二 LED阵列220 输出的光与第一 LED阵列中已经失效的LED的数量一致地增加。如图3所示，输出控制M0、输出开关242和输出过滤器244组合来提供LED光源 201的状态输出。图3所示的LED光源201的其他特征与图1所示的LED光源101的其他特征相似，
并且不需要进一步详细地讨论。图4示出了实现图3所示的LED光源201的电路图。图fe示出了与LED光源一起使用的包括多个透镜的透镜阵列301，例如图1所示的LED光源101或图3所示的LED光源201。透镜阵列301与具有第一 LED阵列和第二 LED阵列的LED光源一起使用，其中，第一和第二 LED阵列中的LED相对于彼此定位，以便如果接通第一和第二 LED阵列中的LED 时提供合成的光输出。如图如所示，透镜阵列301包括两种不同尺寸的透镜，S卩，具有第一尺寸的透镜 302和具有不同于第一尺寸的第二尺寸(在此情况中小于第一尺寸)的透镜304。当与图1或图3所示的LED光源一起使用时，第一 LED阵列中的每个LED与具有第一尺寸的透镜优选地对准，并且第二 LED阵列中的每个LED与具有第二尺寸的透镜优选地对准，例如，如上所述参照图1所示的LED光源101。不同的透镜尺寸帮助增强由接通的第二 LED阵列中的LED提供的故障可视指示，例如，如上参照图1所示的LED光源101所述的。当在本说明书和权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”及其变型表示包括特定的特征、步骤或整体。不应该将该术语解释为排除其它的特征、步骤或整体的存在。在上述描述中或在所附权利要求中或在附图中公开的，以其特定形式表达的，或按照用于执行所公开功能的装置，或用于获得所公开结果的方法或工艺的特征，适当地可分别或以这些特征的任何组合来以其各种形式实现本发明。虽然已经结合上述示意性实施方式描述了本发明，但是，当给出此公开内容时，许多等效修改和变型对于本领域的技术人员来说将是显而易见的，而不会背离所公开的广义概念。因此，意图是，在此授权的专利的范围仅由所附权利要求限制，如参照说明书和附图所解释的，而不由这里描述的实施方式限制。因此，虽然参照在固定轨道信号器中使用的LED光源举例说明了本发明，但是相同的原理可用来制造适于在其它环境(例如，公路运输)中使用的LED光源。
权利要求
1.一种LED光源，具有 第一 LED阵列，包括多个LED ；第二 LED阵列，包括多个LED，所述第一和第二 LED阵列中的LED相对于彼此定位，以便如果接通所述第一和第二 LED阵列中的LED时提供合成的光输出； 控制电路，用于控制对所述第一和第二 LED阵列的电流供应； 其中，所述控制电路被构造为控制对所述第一和第二 LED阵列的电流供应，从而当操作LED光源时满足以下条件(i)在所述第一 LED阵列中的任何LED失效之前，接通所述第一 LED阵列中的LED并断开所述第二 LED阵列中的LED ；并且( )如果所述第一 LED阵列中预定数量的LED失效，则接通所述第二 LED阵列中的至少一个LED。
2.根据权利要求1所述的LED光源，其中，接通所述第二LED阵列中的至少一个LED，使得在所述第一 LED阵列中的预定数量的LED失效之后由LED光源输出的光与所述第一 LED 阵列中的预定数量的LED失效之前由LED光源输出的光基本相等。
3.根据权利要求1或2所述的LED光源，其中，所述第二LED阵列中的所述至少一个 LED的接通提供所述第一 LED阵列中预定数量的LED的失效的可视指示。
4.根据前述权利要求中任一项所述的LED光源，包括多个透镜，所述第一LED阵列中的每个LED与具有第一尺寸的相应透镜对准，并且所述第二 LED阵列中的每个LED与具有第二尺寸的相应透镜对准，第二尺寸与第一尺寸不同。
5.根据前述权利要求中任一项所述的LED光源，其中，所述LED光源包括通信电路，如果接通所述第二 LED阵列中的至少一个LED，所述通信电路用于将关于所述LED光源的状态的信息传递至状态监测系统。
6.根据前述权利要求中任一项所述的LED光源，其中，如果所述第一LED阵列中预定数量的LED失效，则接通所述第二 LED阵列中的所有LED。
7.根据前述权利要求中任一项所述的LED光源，其中，所述控制电路进一步构造成控制对所述第一和第二 LED阵列的电流供应，从而当操作所述LED光源时满足以下附加条件(iii)如果所述第一 LED阵列中多于预定数量的LED失效，则由所述第二 LED阵列输出的光与所述第一 LED阵列中已经失效的LED的数量一致地增加。
8.根据前述权利要求中任一项所述的LED光源，其中，每个LED阵列中的多个LED串联连接，LED阵列中的每个LED与相应的旁路元件相关，如果LED失效，所述旁路元件允许绕开该LED。
9.根据权利要求8所述的LED光源，其中，每个旁路元件是反向偏压齐纳二极管。
10.根据前述权利要求中任一项所述的LED光源，其中，所述第一LED阵列和所述第二 LED阵列并联连接，所述第一 LED阵列中的LED的数量少于所述第二 LED阵列中的LED的数量。
11.根据权利要求10所述的LED光源，其中，所述控制电路包括一个或多个控制电阻器，所述控制电阻器与由并联连接的所述第一和第二 LED阵列形成的电路元件串联地耦接。
12.根据权利要求10或11所述的LED光源，其中，所述控制电路被构造为在并联连接的所述第一和第二 LED阵列上跨接一基本恒定的电压，并可选地在并联连接的所述第一和第二 LED阵列以及一个或多个控制电阻器上跨接该基本恒定的电压。
13.根据前述权利要求中任一项所述的LED光源，其中，所述控制电路包括用于控制对所述第一 LED阵列的电流供应的第一控制电路和用于控制对所述第二 LED阵列的电流供应的第二控制电路。
14.根据权利要求13所述的LED光源，其中，所述控制电路包括用于感测供应至所述第一 LED阵列的电流的传感元件，所述第二控制电路被构造为基于所述传感元件的输出来控制对所述第二 LED阵列的电流供应。
15.一种LED光源，具有至少一个LED阵列，包括多个LED ；控制电路，用于控制对所述至少一个LED阵列的电流供应；其中，所述至少一个LED阵列中的LED布置成提供所述LED光源中的故障的可视指示， 在出现故障之后由所述LED光源输出的光与出现故障之前由LED光源输出的光基本相等。
16.根据权利要求15所述的LED光源，其中，所述可视指示使得仅可从10米左右、5米左右、4米左右、3米左右、2米左右或1米左右的距离看到。
17.根据权利要求15或16所述的LED光源，其中，所述LED光源具有包括多个LED的第一 LED阵列和包括多个LED的第二 LED阵列，所述第一和第二 LED阵列中的LED相对于彼此定位，以便如果接通所述第一和第二 LED阵列中的LED时提供合成的光输出。
18.根据权利要求17所述的LED光源，其中，所述故障指所述第一LED阵列中的预定数量的LED的失效，并且所述可视指示由接通的所述第二 LED阵列中的至少一个LED提供。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的LED光源，其中，所述LED光源包括多个透镜，所述第一 LED阵列中的每个LED与具有第一尺寸的相应透镜对准，并且所述第二 LED阵列中的每个LED与具有第二尺寸的相应透镜对准，第二尺寸与第一尺寸不同。
20.根据前述权利要求中任一项所述的LED光源，包括用于容纳所述LED光源的一个或多个LED阵列的壳体。
21.根据前述权利要求中任一项所述的LED光源，其中，所述LED光源在固定警报或指示信号器中使用。
22.根据前述权利要求中任一项所述的LED光源，其中，所述LED光源具有第一LED阵列和第二 LED阵列，其中，所述第一 LED阵列中的LED产生与所述第二 LED阵列中的LED相同颜色的光。
23.一种用于安装至固定支撑结构以提供固定警报或指示信号器的信号单元，所述信号单元具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的LED光源；以及安装装置，用于将所述信号单元安装在所述固定支撑结构上。
24.一种固定信号器，包括根据权利要求23所述的安装至固定支撑结构的信号单元。
25.根据权利要求M所述的固定信号器，其中，所述固定支撑结构是柱子或跨轨信号架。
全文摘要
本发明涉及一种LED光源，在固定轨道信号器中使用，具有第一LED阵列和第二LED阵列，该LED光源构造成使得如果第一LED阵列中有预定数量的LED失效，则对第二LED阵列供应电流，以便接通第二LED阵列中的至少一个LED。接通第二LED阵列中的至少一个LED，可提供LED光源中的故障的可视指示。该LED光源进一步包括多个透镜，第一LED阵列中的每个LED与具有第一尺寸的相应透镜对准，并且第二LED阵列中的每个LED与具有第二尺寸的相应透镜对准，第二尺寸与第一尺寸不同。
文档编号F21Y101/02GK102269369SQ20101019818
公开日2011年12月7日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者巴里·托马斯·怀特 申请人:尤尼帕特铁路有限公司