专利名称：故障安全照明系统的制作方法
技术领域：
本发明整体涉及用于发光的照明设备。本发明具体而言涉及安全灯和警告灯。
背景技术：
在下文中，将使用措词“灯”作为用于指示当接收到足够的电功率时能够发光的设备的简短的措词。该灯将具有用于到电源的连接的电气端子。但是要注意到，灯可以实际包括与该端子串联和/或并联的一个或多个光生成元件，并且典型的实例是具有多个LED元件的灯。可以想到多种希望监视灯的操作的情况。这无需应用于将灯用于照明的情况如果该灯有缺陷，则用户将在他希望灯打开的情况中注意到没有光。所述希望具体应用于在·使用灯作为指示器或信号灯特别是当该灯具有安全功能的情况中。信号灯通常用于发送装置状态的信号。大部分人将在他们的汽车中识别用于发信号表示汽油耗尽或者引擎温度过高的灯的信号功能。通常该灯的关闭指示一起正常；当该信号灯打开时其指示需要来自用户的动作的错误情况。如果该灯出故障，则用户得不到警告。在所述实例中，结果是不严重的(汽车由于汽油耗尽而停止)或者仅仅是财务方面的(电动机毁坏)。但是存在灯警告灯的故障可能具有灾难性的后果的情况，例如在人员处理危险机器的情况中或者例如在飞机的情况中。实际上，存在许多故障安全信号灯的使用甚至是由安全规章和/或法律条款规定的情况。故障安全灯具备能够检测灯是否处于正确的工作状态的监视电路。将实际灯与监视电路的组合指示为安全故障照明系统。可以以多种方式完成灯的监视。例如在白炽灯的情况中，即使灯关闭时也能够监视灯灯丝的阻抗。并且当灯打开并且灯丝的温度上升时，导致灯丝阻抗的改变，可以监视灯丝的特征行为。该监视甚至可以在灯被打开之前检测损坏的灯丝。但是该方法在LED的情况中不可行，其中如今越来越多地使用LED作为信号灯。LED的故障可能以多种方式发生并且不是必然导致开路或短路。因此，当施加驱动电压时损坏的LED可以传递电流，因此其在电气上看起来完好，而其实际上没有正确地操作并且不产生光。代替监视灯的电气特性，有可能监视灯的光输出。在该情况中，监视电路可以包括光检测器和用于将测量光输出与预设置光阈值进行比较的比较器如果该监视电路检测到该光输出小于预期，则其产生警告信号以此警告用户。但是，问题在于该监视电路自身可能出故障。如果出故障的监视电路警示被监视信号灯是有缺陷的而其实际上不是，则这仅仅是烦人的。相反，如果在被监视信号灯实际有缺陷的情况中该出故障的监视电路没有警示，则上述严重的后果可能发生。事实上信号灯和它的监视电路都有缺陷的可能性远小于信号灯单独出故障的可能性。然而，本发明的目的在于提供一种具有改进的安全等级的故障安全照明系统
发明内容
具体而言，本发明的目的在于提供一种包括灯和灯监视电路的故障安全照明系统，其能够在灯的故障的情况中并且在监视电路的故障的情况中生成告警信号，具有非常高的可靠性等级。在一个方面，根据本发明的故障安全照明系统包括自激振荡电路，其中在该自激振荡电路中包含该灯和光传感器。包括该灯的该自激振荡电路的任意组件的故障将阻止该电路振荡。可以是远程检测电路的检测电路检测该振荡并且在没有振荡的情况中生成警报。在第二方面，检测电路包括机电继电器，并且该振荡电路为该继电器提供功率。该检测电路的输入部分包括用于接收来自该振荡电路的AC功率的变压器。因此，固有地保证该继电器仅能够被正确运作振荡电路促动并且不能够被任意组件的任意故障促动。·在第三方面，以这样一种方式接线继电器端子，其中在该方式中能够检测该继电器的可能的机械故障。在从属权利要求中描述了其他有利的详尽细节。
将参考附图，通过一个或多个优选实施方式的下文的描述来进一步解释本发明的这些以及其他方面、特征和优点，其中，相同的附图标记指示相同的或类似的部分，并且其中图I是示意性地显示了根据本发明的故障安全照明系统的总体设计的方框图；图2是示意性地显示了灯单元和警报单元的一些更多细节的方框图；图3是更详细地示出了灯单元的可能的实施方式的方框图；图4A-4C示出了故障安全继电器电路的第一实施方式；图5A-5C示出了故障安全继电器电路的第二实施方式。
具体实施例方式图I是示意性地显示了根据本发明的故障安全照明系统I的总体设计的方框图。系统I包括灯单元20和警报单元30。取决于应用，警报单元30可以被容纳在与灯单元20相同的外罩中，但是警报单元30可以远离灯单元20定位，如图所示。灯单元20包括至少一个灯L。虽然本发明的原理还可以应用在灯L的白炽灯类型的情况中，但是本发明主要意图用于由一个或多个LED实现的灯L，如图所示。由附图标记10指示用于灯L的电源。电源具有用于提供DC总线电压Ub的输出端子11、12。灯单元20具有耦合到电源输出端子11、12的功率输入端子21、22。可以通过其中一个总线中的开关打开/关闭灯L。灯单元20还有可能持续地接收电源电压并且由在控制输入端子23处接收的控制信号打开/关闭。灯单元20具有耦合到警报单元30的输入端子33的监视器输出端子24。警报单元30具有耦合到功率供给总线、用于接收供给电压Us的功率输入端子31、32 ;该供给电压可以是但通常不是与灯单元20相同的电源。警报单元30还包括用于输出灯状态指示信号或警报信号SA的输出端子39。该信号可以具有用于指示被监视的灯L是否正确地运行的两个值。该信号可以具有例如视觉信号、声学信号或者电气信号的形式以便被信号处理器例如计算机处理。图2是示意性地显示了灯单元20和警报单元30的一些更多细节的方框图。除了灯L之外，灯单元20还包括为了接收由灯L生成的光的一部分而装配的光传感器26。优选经由带通滤波器27将传感器26的输出信号经由放大器28反馈回灯L，以便构成自激振荡电路25。将认识到振荡电路25只可以形成闭合环路，以便如果从灯L到传感器26的路径闭合(即当灯L生成足够光输出)时则能够振荡。为了简单起见在图2中没有显示用于确定振荡频率的组件。要注意到，振荡频率的精确的值不是至关重要的，但是应该优选高于IOOHz以便能够被人眼注意到。在合适的实施方式中，振荡频率处于大约20kHz的量级。进一步注意到带通滤波器的中心通道频率适应于振荡频率。传感器26不是仅作为监视元件，监视灯的正确运行。由于传感器26被包含在自激振荡电路25中，所以传感器26实质上允许自激振荡电路25振荡。实际上这适用于自激振荡电路25的全部组件如果任何这样的组件出故障则自激振荡电路25不能振荡。因此，固有地监视自激振荡电路25的全部组件的正确运行。警报单元30被设计为监视自激振荡电路25的振荡。实质上，警报单元30包括输入变压器34，输入变压器34具有用于优选地经由第二放大器29接收由自激振荡电路25生成的输入AC功率信号的输入绕组，因而变压器34不负载自激振荡电路25。将变压器34的输出绕组与二极管35和电容器36串联，并且将继电器38的促动线圈37与所述电容器36并联。因此，仅当变压器34转换操作功率时才促动继电器38，其中仅当从正确振荡的振荡电路接收交变电流时变压器34才可以转换操作功率。如果自激振荡电路25不振荡(或者不在正确的频率上振荡或者没有在足够的振幅上振荡)，则变压器34的输出电压将不足以促动继电器38。其没有注意到灯20中导致变压器34的输入绕组之间的短路的任意故障最差能够将变压器连接到恒定电压Ub，其中恒定电压Ub不能导致变压器转换功率。图3是更详细地示出了灯单元20的可能的实施方式的方框图。在该情况中将灯L实现为与功率输入端子21、22之间的晶体管V3和电阻器R9串联的LED的串联布置。在功率输入端子21、22之间，将光传感器26与电阻器Rl与电感器LI、电容器C4和耦合到晶 体管V5的基极的可变电阻分压器Rl的并联布置串联。经由电阻器R4和电容器C5，将晶体管V5耦合到晶体管V3的基极以闭合自激振荡反馈回路25。可以容易看出，该反馈是建设性的，即光输出的增加导致传感器电流的增加，因此V5的基极的电压增加，因此V5的集电极电流增加，并且因此V3的集电极电流增加。电感器LI与电容器C4的并联布置确定自激振荡电路25的谐振频率。该并联布置还作为带通滤波器。可变电阻分压器Rl (其还可以是固定比率电阻分压器)具有感测谐振并联布置L1/C4的输出电压的功能以便进一步处理向着放大器28的信号。在实验中，已经测试了该设置。当组件LI和C4中的一个(或两个)被断开(即被高阻抗替代)或短路(即被低阻抗替代)时，这总是导致振荡停止。基极被耦合到晶体管V5的集电极的晶体管Vl周围的电路实现第二放大器29，第二放大器29提供用于警报单元30的变压器34的驱动电压，幅度受到齐纳管V4和V6的串联布置的限制。当比较图3与图2时，可以将晶体管V3周围的电路视为实现第一放大器28，第一放大器28的输入端子耦合到第二放大器29的输出端子，在该情况中，可以将晶体管V5周围的电路视为图2中未显示的附加放大器，该附加放大器的输入被耦合到带通滤波器27并且它的输出被稱合到第一放大器28和第二放大器29的输入端子。可替换地，有可能将晶体管V3和V5周围的电路视为构成第一放大器28的两级实现，在该情况中，将第二放大器29视为使它的输入端子被稱合到该第一放大器28的中间结点。可以容易地看出只有耦合电容器C2传递交变信号即只有自激振荡电路25正在振荡时放大器29才可以产生AC输出电压。关于继电器，该继电器还有可能例如由于它的触点粘在一起而出故障。本发明还提供了用于检测该故障的技术方案。图4A-4C示出了第一实施方式。继电器38具有两个具有各自的触点臂的触点的集合41、42。每个集合具有中央触点C、第一触点a和第二触点b。第一集合41的中央触点c被连接到第一输入端子31，同时第二集合42的中央触点c经由第一电压传感器43被 连接到第二输入端子32。将两个第一触点a连接在一起，并且将两个第二触点b连接在一起。将第二电压传感器44连接在第二输入端子32与两个第二触点b之间。两个电压传感器都生成输出信号，如水平箭头所指示，以便由用户直接观察以便被信号处理器等处理。如果继电器处于未促动的休止状态，则两个触点臂将中央触点c与第一触点a连接(图4A)。第一电压传感器43感测到完全的输入电压Us，而第二电压传感器44不感测到任何电压。这种情况指示灯L要么被故意关闭要么因为故障关闭，或者继电器38由于在未促动状态中例如因为继电器线圈损坏被粘住而出故障。如果继电器被促动，则两个触点臂将中央触点c与第二触点b连接(图4C)。现在两个电压传感器43和44都感测到完全的输入电压Us。该情况指示灯L的正确的运行。如果其中一个继电器触点臂在不正确的位置中被粘住(图4B)，则第一电压传感器43不感测到任何电压。该情况中指示继电器38的不正确的运行。图5A-6C示出了第二实施方式。图5A显示了处于关闭状态的继电器38。当按下起始开关S I时，促动继电器线圈37，并且继电器触点切换到这样一种位置上，其中在该位置处继电器触点提供用于保持继电器的电流的路径(图5B);现在可以释放该起始开关S
I。当按下停止开关S2时，电路被断开并且继电器38返回到图5A的状态；现在可以释放停止开关而无需促动继电器。但是当触点41粘住时(图5C)，按下起始开关S I没有效果。如果触点41和42都粘住，当释放停止开关时将立即促动继电器。总而言之，本发明提供了包括灯和用于监视灯的正确运行的监视电路的故障安全照明系统，该监视电路包括定位为接收由灯生成的光的光学传感器。根据本发明，该监视电路包括自激振荡环路，该自激振荡环路包括灯和光学传感器，其中，该灯与该光学传感器之间的光学路径是该环路的基本部分，因而只有该光学传感器从该灯接收到足够的该光环路才可以振荡。虽然在附图和前文的描述中详细说明并且描述了本发明，但是对于本领域的熟练技术人员而言应该很显然将该说明和描述视为是说明性的或示例性的而不是限制性的。本发明不限于所公开的实施方式；而是在所附权利要求所定义的本发明的保护范围中多种变化和修改是可能的。例如，在图2中，带通滤波器27和放大器28的相对次序不是本质的。并且可以在另一个位置处例如在第一放大器28的输出处将第二放大器29耦合到环路25。
此外，又可能集成警报单元和灯单元，但是还能够远程放置该警报单元。在实施所要求保护的发明时，经过附图、本文的公开以及所附权利要求的学习，本领域普通技术人员可以理解并且实现所公开的实施方式的其他变形。在权利要求中，词语 “包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中所述的多个项的功能。在互相不同的从属权利要求中陈述特定措施的事实不是指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中任意附图标记不应被理解为限制其范围。
权利要求
1.一种故障安全照明系统(1)，包括 灯(L)； 用于监视所述灯(L)的正确运行的监视电路，所述监视电路包括定位为接收所述灯(L)生成的光的光学传感器(26)； 其中，所述监视电路包括自激振荡环路(25)，所述自激振荡环路(25)包括所述灯(L)和所述光学传感器(26)，其中，所述灯(L)与所述光学传感器(26)之间的光学路径是所述环路(25)的基本部分，因而只有所述光学传感器(26)从所述灯(L)接收到足够的光，所述环路(25)才能够振荡。
2.如权利要求I所述的故障安全照明系统(I)，其中，所述自激振荡环路(25)包括放大器(28) ο
3.如权利要求I所述的故障安全照明系统(I)，其中，所述自激振荡环路(25)包括带通滤波装置(27)。
4.如权利要求I所述的故障安全照明系统(1)，其中，所述自激振荡环路(25)的任意组件的故障将阻止所述自激振荡环路(25)振荡。
5.如权利要求I所述的故障安全照明系统(I)，其中，所述监视电路进一步包括警报单元(30)，所述警报单元(30)包括机电继电器(38)和变压器(34)，所述变压器(34)具有耦合到继电器线圈(37)以便促动所述继电器(38)的次级绕组，其中，所述变压器(34)具有耦合到所述自激振荡环路(25)以便振荡时接收源自所述自激振荡环路(25)的输入AC功率信号的初级绕组。
6.如权利要求5所述的故障安全照明系统(I)，进一步包括耦合在所述自激振荡环路(25)与所述变压器(34)之间的放大器(29)。
7.如权利要求I所述的故障安全照明系统(I)，其中，所述继电器(38)包括互相连接以便检测继电器故障的两个继电器触点集合(41、42)。
8.如权利要求7所述的故障安全照明系统(I)，其中，每个集合具有中央触点(C)、第一触点(a)和第二触点(b)，其中，所述继电器具有休止状态，在所述休止状态中，各自的臂将每个中央触点(C)与对应的第一触点(a)连接，并且其中，所述继电器具有促动状态，在所述促动状态中，各自的臂将每个中央触点(C)与对应的第二触点(b)连接； 其中，将两个第一触点(a)连接在一起并且将两个第二触点(b)连接在一起； 其中，将所述第一集合(41)的所述中央触点(c)连接到第一输入端子(31)，同时将所述第二集合(42)的所述中央触点(c)经由第一电压传感器(43)连接到第二输入端子(32)； 其中，将第二电压传感器(44)连接在所述第二输入端子(32)与两个互相连接的第二触点(b)之间； 并且其中，将两个输入端子(31、32)连接到电源(Us)。
全文摘要
一种故障安全照明系统(1)包括灯(L)和用于监视该灯(L)的正确运行的监视电路，该监视电路包括定位为接收由该灯(L)生成的光的光学传感器(26)。该监视电路包括自激振荡环路(25)，自激振荡环路(25)包括该灯(L)和该光学传感器(26)，其中，该灯(L)与该光学传感器(26)之间的光学路径是该环路(25)的基本部分，因而只有该光学传感器(26)从该灯(L)接收到足够的光，该环路(25)才可以振荡。
文档编号H05B33/08GK102934520SQ201180028434
公开日2013年2月13日 申请日期2011年6月1日 优先权日2010年6月8日
发明者T·G-C·T·比里希, A·L·伯贝尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司