Led机场灯的制作方法
【专利摘要】一种用于由至少连接到两个LED模块20、30的控制器18驱动LED机场灯的方法，其中，LED模块20、30分别包括存储器28、38，允许以相等的发光度驱动LED，如果该方法至少包括以下步骤的话：存储关于各个LED模块20上的每个LED模块20的状态信息；通过控制器18读取状态信息；考虑关于至少一个第二LED模块30的状态信息来确定用于至少两个LED模块20、30中的第一LED模块20的驱动参数。
【专利说明】LED机场灯
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED机场灯，比如跑道灯或滑行道灯(tax1-way light)。具体地说,本发明涉及一种具有优选地可单独更换的至少两个照明模块的LED机场灯以及一种用于驱动照明模块的LED的方法。
【背景技术】
[0002]现在，LED机场灯由于其高效率和低维护成本而变得越来越流行。一般，LED机场灯包括两个或更多个可单独更换的照明模块。
[0003]W099/54854A2公开了一种包括多个LED机场灯的机场照明系统。这些机场灯分别包括通过数据总线连接到中央控制单元的微处理器。微处理器控制各个机场灯的LED。微控制器、LED、开关和控制组件集成在可单独更换的模块中。
[0004]W02009/112318A1公开了一种具有可读取操作参数的照明设备。这些操作参数提供给控制器，控制器在分离存储单元中缓冲操作参数。可以经由接口存取操作数据，以用于外部分析。
[0005]W001/45471A1公开了一种弧形灯。附连到弧形灯的是用于存储弧形灯的运行时数据(runtime data)的存储设备。这种运行时数据可以由制造商读取，以用于防御免费更换的要求，以防弧形灯在不符合弧形灯规范的条件下被操作。
[0006]W02007/104137A2公开了一种可互换地连接到具有用于控制一个或多个照明元件的激活的控制器的照明设备的照明单元。该照明单元具有支座，在支座上布置有至少一个照明元件和一个存储器。在存储器中，存储照明元件的操作特性。控制器从存储器读取信息，并且根据该信息来控制照明元件，以由此避免在更换照明设备的照明单元之后的校准。
[0007]W02007/006684A1公开了一种具有用于发射光信号的灯单元的LED交通灯。该灯单元包括用于控制并且驱动LED的控制器。控制器连接到对由不同灯单元所发射的信号进行同步的单元。为了更好地检测LED的故障，灯单元的控制器定位在LED的附近，而不是在用于对信号进行同步的单元中。
[0008]EP1696707A2公开了一种用于降落(alighting)设备的照明单元。该照明单元具有照明元件(例如LED)和用于经由信号传送线路将关于照明元件的信息提供给控制器的存储器。在控制器中包括存储器。
[0009]EP1696711A1公开了一种具有照明元件、存储器和驱动单元的照明设备。该照明设备被配置为包括于使用DALI协议(DALI表示数字可寻址照明接口，Digital AddressableLighting Interface)的网络。为了在网络中对照明设备进行寻址，在存储器中存储照明设备的驱动器单元的唯一标识符。附加信息(例如型号)可以在唯一标识符中被编码并且单独地存储。型号可以用于从数据库检索技术数据并且相应地控制照明设备。
【发明内容】
[0010]LED机场灯一般包括两个或更多个照明模块。ICAO (国际民用航空组织)标准要求所发射的亮度的相近匹配。本发明所解决的问题是:允许以两个或更多个照明模块来更换LED机场灯的单个照明模块，并且确保即使模块上的LED具有不同的老化或为不同的类型，照明模块也发射具有至少基本上相等亮度的光。同时，更换单个照明模块应该是简单的，并且不应对组件加压(stress)，由此增强LED机场灯的可靠性。
[0011]该问题是通过各个独立权利要求的方法和LED机场灯来解决的。从属权利要求涉及本发明的进一步改进。
[0012]所述LED机场灯具有印制电路板，其承载用于驱动作为灯模块的至少两个LED模块的控制器。该控制器可以包括例如微控制器和驱动器电路，后者受控于所述微控制器。
[0013]在一个实施例中，LED机场灯至少包括第一 LED模块，并且优选地包括第二 LED模块。LED模块中的每一个可以包括至少一个用于照明机场的LED。因此，在第一模块上是至少一个第一 LED，在第二模块上是至少一个第二 LED。第一 LED模块和第二 LED模块优选地分别可通过第一线缆和第二线缆电连接到第一印制电路板。因此，可以存在将第一 LED模块与印制电路板连接的第一线缆以及用于将第二 LED模块与印制电路板连接的第二线缆。典型地，使用带状(ribbon)线缆。LED模块中的至少一个可以包括用于存储关于相应LED的状态信息的存储器。在优选实施例中，用于存储关于第一 LED的状态信息的第一存储器在第一 LED模块上，用于存储关于第二LED的状态信息的第二存储器在第二 LED模块上。这允许控制器读取LED的状态信息并且根据状态信息来驱动LED。如果LED模块被更换，则其可能包括不同类型的LED。驱动更换后的LED所需的信息可以包括于所述状态信息中，从而允许控制器根据LED的规格来驱动LED。用于存储关于LED模块的一个或多个LED的状态信息的存储器优选地是LED模块的一部分，并且可以因此连同LED模块一起被插入或被更换。
[0014]优选地,第一状态信息和第二状态信息受控制器处理，以从第一 LED和第二 LED中标识在一些给定驱动参数(例如一些标准驱动参数或电流驱动参数)处具有较低发光度的LED,并且标识具有较高发光度的LED。随后，具有较高发光度的LED的驱动参数被调整为发射较低发光度。这允许独立地更换各模块，并且然而确保LED模块发射至少基本上相同的发光度。在另一实施例中，可以通过将更多电力提供给相应LED来增加较低发光度LED的发光度。这允许补偿由于老化效应而导致的发光度的损失。虽然我们应考虑以产生较新的LED的发光度的驱动参数来驱动较旧的LED (即具有较低发光度)，但可能明显减少较旧LED的寿命。
[0015]优选地，第一线缆和/或第二线缆通过至少一个连接器分别连接到第一印制电路板和/或第一 LED模块和/或第二 LED模块。术语“连接器”优选地表示可以插入到互补配合对应部分(complementary mating counterpart)的电连接器。这种连接器的一个非常简单的实施例例如一般被称为带线(strip)。这允许通过简单地拔出旧LED模块并且插入新LED模块来容易地更换LED模块。线缆可以具有用于将存储器与印制电路板连接并且因此与控制器连接的两条信号传送线路。信号传送线路分别连接到连接器的连接管脚。优选地，信号传送线路所连接到的连接管脚在例如连接器的180°C的旋转的情况下对称地定位。因此，连接器在任何情况下将信号传送线路彼此连接，然而，信号传送线路失配可能发生。可以通过由控制器或其它交换装置来交换信号传送线路来解决这样的失配。这允许忽略连接器的方位，但反而避免了在任何情况下线缆的扭转(torsion)交叉，由此减少了线缆故障的可能性。线缆可以具有附加电力线路，用于将电力提供给存储器和/或至少一个LED。这些线路优选地在连接器的旋转的情况下也对称的。例如，线缆可以包括至少两组电力线路，例如用于通过每个组对至少一个LED进行供电。优选地，各组电力线路所连接到的连接管脚在连接器的旋转的情况下对称地定位。也就是说，考虑电力线路的极性，这两个组在连接器的旋转的情况下彼此“映射”。每个组可以在最简单的情况下包括两条线路(+、_)。
[0016]在优选实施例中，LED模块中的至少一个包括具有片金属层的印制电路板。如果LED安装在这样的印制电路板上，则来自LED的热耗散增强，从而允许在给定LED温度处的较高发光度和/或在给定发光度的LED温度的减少，这得到LED的较长寿命。
[0017]LED的温度优选地被用于测量LED的温度的传感器元件监控。可以使用传感器、集成传感器、二极管、NTC (=负温度系数电阻器)或PTC (=正温度系数电阻器)。这种传感器元件优选地安装在第一 LED模块和/或第二 LED模块的片金属上，并且可以通过模拟或数据总线线路直接连接到控制器和/或存储器。
[0018]在优选实施例中，存储器是非易失性的。因此，在没有电力供应的情况下保存状态信息。存储器可以是EEPR0M。
[0019]本发明的另一实施例涉及一种用于操作例如上述机场灯的方法，例如，机场灯具有至少连接两个LED模块的至少一个控制器，其中，LED模块分别包括存储器。该方法至少可以包括步骤:存储关于各个LED模块上的每个LED模块的状态信息；控制器读取所述状态信息；考虑关于至少一个别的LED模块的状态信息，确定用于至少两个LED模块中的第一LED模块的驱动参数。如果我们仅更换例如两个LED模块之一，则更换后的模块上的LED是新的。然而，其它LED较旧，并且通常由于LED退化而在给定电力设置和温度提供较少的光。因此，如果控制器将以相同电力来驱动较旧的LED和较新的LED，则较新的LED模块将显得更明亮。然而，根据本发明，可以通过较少的电力来驱动较新的模块，以使得这些LED模块显得至少基本上同样地明亮。或者，我们可以增强提供给较旧的LED模块的电力，然而，这可能导致其寿命的减少。
[0020]在优选实施例中，状态信息可以包括由所发射的发光度、电流、电压和温度所形成的组的各值中的至少一个和/或使用值。该信息允许以可预测的发光度来驱动LED。如果在存储器中仅存储了这些值之一，则其它值定义获得所存储的值的标准条件。因此，上述值允许对二极管的特性进行参数表示。
[0021]在优选实施例中，状态信息包括表示各个LED模块上的LED由于其使用情况而导致的退化的至少一个使用值。这允许当驱动LED时考虑由于LED的退化(“老化”)而导致的减少的发光度，例如，以确保甚至具有不同“年龄”的LED显得同样明亮。如果例如由于某种维护而更换第二照明模块,则第一 LED具有更高的通电时间(power on time),导致与第二 LED相比在一些给定驱动参数的较低发光度。该方法允许通过考虑所减少的第一 LED的发光度来将第二 LED的发光度调整为第一 LED的发光度，由此为LED模块提供产生至少基本上相同发光度的驱动参数。
[0022]该使用值可以包括各个LED模块上的LED的通电时间计数。该通电时间计数易于测量并且存储，但已经提供LED老化的良好估计。
[0023]在优选实施例中，通电时间计数和通过LED的累加电流包括于该使用值中。[0024]在另一实施例中，该使用值包括J^(TCtO)I的函数，其中，T(t')是在某时间t'测得的各个LED或LED模块的温度，f(T(t/ ))是加权函数。
[0025]/:f(T(tO)dt'允许LED的甚至更好的估计，因为LED的退化强烈取决于LED工作的
温度。通过加权函数来考虑该情况。因此，该使用值的简单比较允许标识较低发光度LED和较高发光度LED。可以通过以下步骤来获得计算上述积分的简单可能性:针对不同温度间隔存储通电时间计数，在与某个因子相乘之后对通电时间计数求和，由此考虑LED退化的温度依赖性。该因子可以取决于各个温度间隔和/或电流，因为在较高工作温度和/或电流的通电时间计数分别导致比在某个较低温度和/或电流的相同通电时间更快的发电(generation)。
[0026]基于该使用值，可以确定例如较低发光度LED在一些给定驱动参数的期望发光度。这样的发光度可以存储在表中。通过发光度的反向查找，可以获得用于较高发光度LED的驱动参数。
[0027]如果控制器通过至少两条信号传送线路连接到存储器中的至少一个，则优选的是，控制器尝试与存储器中的至少一个通信，并且如果与存储器芯片的通信失败，则交换信号传送线路。随后，控制器尝试再次通信。通信可以通常是读取存储器上的信息或在存储器上存储信息。
[0028]仅为了方便，术语“LED”可以理解为多个或单个(即“多个LED”或“单个LED”)，其中，LED是对“发光二级管”的缩写。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]以下将参照附图通过示例来描述本发明，而不是将本发明的总体构思限制于实施例的示例。
[0030]图1示出机场灯的简化`电路图。
[0031 ] 图2示出LED模块的电路图。
【具体实施方式】
[0032]在图1中，组件10包括用于驱动LED24、34的控制器18。所述组件可以例如是印制电路板。控制器18通过某种连接装置而连接到主控制单元(未示出)。LED24在第一 LED模块20上，LED34在第二 LED模块30上。在LED模块20、30中的每一个上是用于存储对应模块上的LED24、34的状态信息的存储器28、38。状态信息可以例如是在LED的不同操作温度处的通电时间计数、它们的类型、制造商、最大电流、随温度系数而变化的发光度、随使用系数值而变化的发光度以及在一些标准电力设置的发光度或在此所描述的任何其它参数。
[0033]LED模块20、30分别通过带状线缆40、50连接到印制电路板10。带状线缆40、50通过互补连接器42、22、13、43、32、52、53连接到印制电路板10和LED模块20、30。存储器28,38分别通过信号传送线路26、27和36、37连接到控制器18。在控制器18与存储器28、38之间是用于切换信号传送线路26、27的交叉开关12、14。连接器的连接器管脚分配是对称的。因此，如果连接器旋转180°，则用于驱动LED的线路交换，然而控制器可以驱动LED24、34。如果连接器旋转，则信号传送线路互换，这可以由交叉开关12、14校正。如果控制器18与存储器28、38之一之间的通信失败，则控制器18激活控制器18与存储器28、38之间的交叉开关12、14。因此，解决了可能的信号传送线路失配，并且可以在控制器与存储器28、38之间交换信息。
[0034]在图2中，通过一些附加细节来描述LED模块20。提供NTC29，以用于测量LED24温度。NTC29的两个连接器在插头旋转的情况下对称，因此NTC29在任何情况下与印制电路板10上的控制器的良好限定的连接器连接。此外，还描述用于存储器28的电源。可以经由与整流器21的输入侧连接的连接器部分22的对称定位的管脚3和8来供应电力。整流器21的输出侧连接到存储器28。
[0035]LED24各自包括一系列LED。第一系列LED连接到连接器22的管脚I和2。第二系列LED连接到管脚9和10。用于连接第一系列LED24的管脚对于用于连接第二系列LED24的管脚对称地定位。用于信号传送线路27、28的管脚分配采用相同的方案。简而言之，连接器的管脚分配在180°的旋转的情况下是对称的。因此，带状线缆可以在任何情况下将组件10与LED模块20连接，以使得避免缠绕的带状线缆。除了信号传送线路之外的带状线缆的所有线路将得以正确地连接。交叉开关12可以校正信号传送线路的可能失配。虽然优选的是使用带状线缆，但同样使用其它类型的线缆。
[0036]图3描述用于操作机场灯的方法。控制器18尝试从第一存储器28读取关于第一LED模块的状态信息(被称为第一状态信息)。在读取失败的情况下，控制器18控制交叉开关12互换信号传送线路26、27，并且从第一存储器28读取状态信息。随后，控制器18尝试从第二存储器38读取关于第二 LED模块的状态信息(被称为第二状态信息)。在读取失败的情况下，控制器18控制交叉开关14互换信号传送线路36、37，并且从第二存储器28读取状态信息。控制器评估第一状态信息和第二状态信息以识别具有发射较低亮度的LED的LED模块。状态信息包括在给定条件下的LED的使用值和发光度。状态信息允许获得各个LED的特性。基于这些各个特性，驱动第一 LED和第二 LED，以使得它们发射至少基本上相等的发光度。
[0037]在机场照明的情况下解释本发明和该方法。本发明当然可以用于具有受控于普通控制器的至少两个照明模块的灯。
[0038]附图标记列表
[0039]10复合/印制电路板
[0040]12交叉开关
[0041]13连接器
[0042]14交叉开关
[0043]18控制器
[0044]2OLED 模块
[0045]21整流器
[0046]22连接器
[0047]24LED
[0048]26信号传送线路
[0049]27信号传送线路
[0050]28存储器[0051]29温度传感器
[0052]30LED 模块
[0053]32连接器
[0054]34LED
[0055]36信号传送线路
[0056]37信号传送线路
[0057]38存储器
[0058]50 线缆
[0059]52连接器
[0060]53连接器
[0061]40带状线缆
[0062]42连接器
[0063]43连接器
【权利要求】
1.一种LED机场灯，至少包括: -印制电路板(10 )，具有至少一个控制器(18)， —第一 LED模块(20)，具有至少一个第一 LED (24)， —第二 LED模块(30)，具有至少一个第二 LED (34)， 一第一线缆(40)和第二线缆(50)，第一线缆(40)连接印制电路板(10)与第一 LED模块(20)，第二线缆(50)连接印制电路板(IO )与第二 LED模块(30 )， 其中，控制器(18)经由第一线缆(40)驱动至少所述第一 LED，并且经由第二线缆(50)驱动所述第二 LED (34)，其中，第一 LED模块(20)和/或第二 LED模块(30)包括存储用于存储关于第一 LED (24)和/或第二 LED (34)的状态信息的存储器(28、38)， 其特征在于， 第一线缆(40)和/或第二线缆(50)具有至少一个连接器(42、43、52、53)，该至少一个连接器用于分别将线缆与第一印制电路板(10)和/或第一 LED模块(20)和/或第二 LED模块(30)连接，以及， 线缆至少包括第一信号传送线路(26、37)和第二信号传送线路(27、37)，用于将存储器(28、38)与印制电路板(10)连接，第一线路和第二线路(26、36 ;27、37)被布置为在连接器(42、43、52、53 )旋转的情况下对称。
2.如权利要求1所述的LED机场灯， 其特征在于， 第一 LED模块(20)和/或第二 LE`D模块(30)包括具有片金属层的印制电路板。
3.如权利要求2所述的LED机场灯， 其特征在于， 用于测量LED的温度的传感器元件(29)被放置在第一 LED模块(20)和/或第二 LED模块(30)的片金属上。
4.如权利要求1至3之一所述的LED机场灯， 其特征在于， 用于测量所述LED (24,34)的温度的传感器元件(29)被放置在第一 LED模块(20)和/或第二 LED模块(30 )的印制电路板(IO )上。
5.如权利要求1至4之一所述的LED机场灯， 其特征在于， 所述存储器(28、38)是非易失性的。
6.一种用于通过控制器(18)驱动LED机场灯的方法，所述控制器(18)至少连接两个LED模块(20、30 )，其中所述LED模块(20、30 )各自包括存储器，所述方法至少包括: 一在相应LED模块(20)上存储关于每个LED模块(20)的状态信息， 一尝试经由至少两条信号传送线路建立控制器(18)与存储器(28、38)中的至少一个之间的通信，如果通信失败则交换信号传送线路(26、27;36、37)，并且再次尝试经由所述至少两条信号传送线路(26、27 ;36、37)建立控制器(18)与所述存储器中的至少一个之间的通信，通过控制器(18)读取所述状态信息， 一考虑关于至少一个第二 LED模块(30)的状态信息，确定用于所述至少两个LED模块(20、30)中的第一 LED模块(20)的驱动参数。
7.如权利要求6所述的方法， 其特征在于， 状态信息包括由所发射的发光度、电流、电压和温度构成的四元组中的至少两个值。
8.如权利要求6或7所述的方法， 其特征在于， 状态信息至少包括表示由于LED (24、34)的使用而导致的LED (24、34)的退化的使用值。
9.如权利要求8所述的方法， 其特征在于， 所述使用值包括各个LED模块(20、30)上的LED (24、34)的通电时间计数。
10.如权利要求7或8所述的方法， 其特征在于， 使用值Vu被定义为///(T(O)Af的函数，其中，T(t,)是在某时间t,测得的相应LED (24、34) 或LED模块(20、30)的温度并且f(T(t'))是加权函数。
【文档编号】F21S8/00GK103889839SQ201280049678
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年10月4日 优先权日:2011年10月10日
【发明者】B·鲁普拉特, K-P·施密茨 申请人:黑拉许克联合股份有限公司