一种脉冲氙灯光源装置及具有其的航空障碍灯的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种脉冲氙灯光源装置及具有其的航空障碍灯，包括：第一和第二分压电阻、第一和第二比较器、与门、第一和第二或门、延时器、计数译码器、多个升压电路、多个脉冲氙灯和储能电容，其中，第一分压电阻的一端接恒流源；第一比较器的输入端连接至第一分压电阻的另一端；与门的第一输入端连接至第二比较器的输出端；第一或门的第一输入端接入触发脉冲信号；计数译码器的计数端连接至第二或门的输出端；多个升压电路的输入端分别与计数译码器的多个输出端一一对应相连，多个升压电路的输出端分别与多个脉冲氙灯一一对应相连；多个脉冲氙灯分别与储能电容并联连接。本实用新型延长了脉冲氙灯的使用寿命，减少了人力和物力的维护成本。
【专利说明】一种脉冲氙灯光源装置及具有其的航空障碍灯
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及航空障碍灯【技术领域】，特别涉及一种脉冲氙灯光源装置及具有其的航空障碍灯。
【背景技术】
[0002]氙灯是一种利用氙气放电发光的光源。氙灯分为连续发光(主要用于广场照明、汽车前大灯、火车前大灯等，通常用直流电源供电)和频闪发光(如照相机闪光灯、航标灯、航空障碍灯、飞机防撞灯等，通常由储能电容供电)两种工作模式。脉冲氙灯是一个内部充有氙气的玻璃管。灯管两端各引出一个金属电极与储能电容相连。灯管外部绕有金属丝作为触发电极。在静态下，灯管内的氙气不导电，脉冲氙灯不发光。只有在触发电极上加上8000?10000V的直流高压，才能使灯管内的氙气电离变为导体，储能电容储存的电荷通过电离后的氙气放电激发氙气发光。由于是储能电容给灯管供电，因此每次发光时间的长短主要取决于储能电容的容量、闪光周期以及灯管的平均功率。通常脉冲氙灯每次发光的持续时间约为I?2毫秒。平均功率10?20瓦的脉冲氙灯，储能电容的放电电流可达100安培，其脉冲功率可达到30千瓦左右。而连续发光的氙灯功率只有几十瓦到几百瓦(，显然脉冲氙灯的脉冲功率要比连续发光氙灯的功率大2到3个数量级。
[0003]随着空域的逐步放开，低空飞行的小型航空器也会日渐增多。飞行器一旦与建筑物相撞，必然产生灾难性后果，因此航空障碍灯在保证飞行安全方面的作用是非常重要的。对于高度超过150米的建筑物，必须安装高光强的航空障碍灯。只有脉冲氙灯光源的航空障碍灯才能满足高光强亮度的要求。由于建筑物太高(例如，发电厂的烟囱高度均在200米以上，相当于70层楼，徒手从外部攀上，对于一般人来说是不可想象的)，安装和拆卸航空障碍灯都十分困难，因此，要求航空障碍灯必须有足够长的寿命和较高的可靠性。要满足对光源的寿命和可靠性的要求，通常是靠提高脉冲氙灯自身的寿命和可靠性。然而单个脉冲氙灯的寿命和可靠性都是有限的。有的厂家采用2支或多支脉冲氙灯并联工作的方式，也有的厂家采用2支或多支脉冲氙灯轮流工作的方式，希望以此达到提高脉冲氙灯自身的寿命和可靠性的目的。但是，实践和理论都证明了脉冲氙灯并联工作的方式和简单的脉冲氙灯轮流工作的方式都难以达到延长航空障碍灯寿命和提高可靠性的目的。
[0004]现有的脉冲氙灯的工作方式存在以下缺点:
[0005](I)单支灯管工作，寿命和可靠性都难以满足使用要求。
[0006](2)采用将2支或多支脉冲氙灯并联方式工作时，灯管的总体寿命并不是所并联的每支灯管寿命的叠加之和，灯管的总体寿命只能达到寿命最长的那支灯管的寿命，难以达到提高脉冲氙灯寿命的目的，只是提高了灯管的总体可靠性。脉冲氙灯的功率取决于储能电容所储存的能量，因此，单纯并联灯管，也不能提高亮度。
[0007](3)如果采用2支或多支灯管简单轮流工作的模式，虽然可以大幅度提高灯管的总体寿命(灯管的总体寿命为所有灯管的寿命之和)，但是降低了灯管的整体可靠性。主要是当参与轮流工作的某支灯管失效(故障)时，就会出现“缺岗”现象，导致闪光周期改变。以闪光周期3秒，4支脉冲氙灯轮流工作为例，当I支灯管故障，闪光方式就变为，2次闪光周期为3秒加I次闪光周期6秒；当2支灯管故障，就会变为每6秒闪光I次，或者3秒闪光I次然后间隔9秒闪光I次；当3支灯管故障，就变为12秒闪光一次。闪光周期过长，就会严重影响警示效果。
实用新型内容
[0008]本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
[0009]为此，本实用新型的一个目的在于提出一种脉冲氙灯光源装置，该装置可以延长了脉冲氙灯的使用寿命，减少了人力和物力的维护成本。
[0010]为了实现上述目的，本实用新型一方面的实施例提供一种脉冲氙灯光源装置，包括:第一和第二分压电阻、第一和第二比较器、与门、第一和第二或门、延时器、计数译码器、多个升压电路、多个脉冲氙灯和储能电容，其中，所述第一分压电阻的一端接恒流源，所述第一分压电阻的另一端连接至所述第二分压电阻的一端，所述第二分压电阻的另一端接地；所述第一比较器的输入端连接至所述第一分压电阻的另一端，所述第一比较器和所述第二比较器串联连接；所述与门的第一输入端连接至所述第二比较器的输出端；所述第一或门的第一输入端接入触发脉冲信号，并且所述触发脉冲信号进一步接入至所述第二或门的第一输入端，所述第一或门的第二输入端连接至所述第二或门的输出端，所述第一或门的输出端连接至所述延时器的一端，所述延时器的另一端连接至所述与门的第二输入端，所述与门的输出端连接至所述第二或门的第二输入端；所述计数译码器的计数端连接至所述第二或门的输出端；所述多个升压电路的输入端分别与所述计数译码器的多个输出端一一对应相连，所述多个升压电路的输出端分别与所述多个脉冲氙灯一一对应相连；所述多个脉冲氙灯分别与储能电容并联连接。
[0011]在本实用新型的一个实施例中，所述升压电路和脉冲氙灯的数量相等。
[0012]在本实用新型的另一个实施例中，所述升压电路和脉冲氙灯的数量均为2个或4个。
[0013]在本实用新型的再一个实施例中，当所述脉冲氙灯的数量为4个时，所述计数译码器为具有4个输出端的计数译码器。
[0014]在本实用新型的一个实施例中，当所述脉冲氙灯的数量为2个时，所述计数译码器为D触发器。
[0015]在本实用新型的另一个实施例中，所述第一和第二比较器分别为施密特输入的反相器。
[0016]根据本实用新型实施例的脉冲氙灯光源装置，利用串联连接的反相器作为比较器，并将比较器的输出信号接入至与门，从而由与门根据比较器输出信号判断是否允许输出延时后的触发脉冲信号，进而第二或门根据与门输出信号将触发脉冲信号和延时后的触发脉冲信号输出的计数译码器。由计数译码器实现多个脉冲氙灯轮流工作(发光)模式，通过在线检测储能电容的电压判断脉冲氙灯工作状况，并且可以自动剔除(跳过)故障的脉冲氙灯，从而延长了脉冲氙灯的使用寿命，减少了人力和物力的维护成本。
[0017]本实用新型的实施例还提出一种航空障碍灯，包括:上述实施例提供的脉冲氙灯光源装置。
[0018]根据本实用新型的航空障碍灯，采用上述脉冲氙灯光源装置可以提高航空障碍灯的可靠性，延长其寿命，避免或减少更换维修航空障碍灯所产生的人力、物力方面的投入。
[0019]本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0021]图1为根据本实用新型实施例的脉冲氙灯光源装置的电路图；
[0022]图2为根据本实用新型实施例的触发脉冲信号的时间关系示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0024]本实用新型提供一种脉冲氙灯光源装置，该装置提供对灯管的自适应控制模式，可以轮流工作自动剔除故障灯管。
[0025]本实用新型实施例的脉冲氙灯光源装置，包括:第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第一比较器1、第二比较器2、与门3、第一或门4、第二或门5、延时器6、计数译码器7、多个升压电路8、多个脉冲氙灯9和储能电容C。图1为根据本实用新型实施例的脉冲氙灯光源装置。需要说明的是，图1仅示出了具有4个输出端的计数译码器、4个升压电路和4个脉冲氙灯所组成的基本电路，其他数量的脉冲氙灯组成脉冲氙灯光源装置的电路结构依此类推，不再赘述。
[0026]具体地，第一分压电阻Rl的一端接恒流源，第一分压电阻Rl的另一端连接至第二分压电阻R2的一端，第二分压电阻R2的另一端接地。其中，恒流源可以输出电压为300V电源，经过Rl和R2的分压后，降压为满足后续第一比较器I输出所要求的电压。
[0027]第一比较器I的输入端连接至第一分压电阻Rl的另一端，第一比较器I和第二比较器2串联连接。
[0028]在本实用新型的一个实施例中，第一比较器I和第二比较器2可以为施密特输入的反相器。该反相器相当于内置基准、带有滞回特性、反相输出的比较器。将2个施密特输入的反相器串联使用，可以满足同相输出的相位关系，相当于一个同相输出的比较器。串联连接的第一和第二比较器，可以控制与门3是否允许延时器6延时后的触发脉冲通过。此夕卜，储能电容C放电，第二比较器2输出低电平；储能电容C不放电，第二比较器2输出高电平。
[0029]与门3的第一输入端连接至第二比较器2的输出端，用于根据第二比较器2输出电平的高低，决定是否应许延时器6延时的触发脉冲信号通过。其中，储能电容C不放电，第二比较器2输出高电平，与门3打开，输出端将延时器延时后的触发脉冲送到第二或门5的输入端；储能电容C放电后，第二比较器2输出低电平，与门3被封死，输出始终为低电平。
[0030]第一或门4的第一输入端接入触发脉冲信号，且触发脉冲信号进一步接入至第二或门5的第一输入端。第一或门4的第二输入端连接至第二或门5的输出端，第一或门4的输出端连接至延时器6的一端，延时器6的另一端连接至与门3的第二输入端，与门3的输出端连接至第二或门5的第二输入端。
[0031]第一或门4可以将输入的触发脉冲信号和延时3毫秒的触发脉冲信号输出至延时器6。其中，延时器6为3毫秒延时电路。第二或门5可以将触发脉冲信号和经延时器6延时3毫秒的触发脉冲信号输出到计数译码器7的计数(CLK)端。同时，第二或门5输出端将延时3毫秒的触发脉冲信号送到第一或门4的一个输入端。
[0032]需要说明的是，上述实施例中的与门3、第一或门4和第二或门5可以经过等量代换后统一置换为与非门。
[0033]计数译码器7的计数端连接至第二或门5的输出端，多个升压电路8的输入端分别与计数译码器7的多个输出端对应相连，多个升压电路8的输出端分别与多个脉冲氙灯9 一一对应相连。
[0034]计数译码器7将触发脉冲信号分配给多个升压电路8，计数译码器7每接收到一个触发脉冲信号，变换一路输出。需要说明的是，未延时的触发脉冲和延时3毫秒的触发脉冲是等价的。
[0035]多个脉冲氙灯9分别与储能电容C并联连接，储能电容C用于为对应相连的脉冲氙灯9提供能量。具体地，脉冲氙灯9与储能电容C并联，通过限压恒流源(恒流或近似恒流给电容充电，最高电压限制在300?330V之间)给储能电容C充上约300V电压。不加触发电压，脉冲氙灯9不发光，储能电容C不放电，300V电压维持不变。当给某一支脉冲氙灯加上高压触发脉冲，该灯管就导通放电发光，储能电容C上的电压就迅速下降，通过检测储能电容C上的电压即可判断该灯管是否工作。脉冲氙灯9的发光(储能电容C放电)时间通常在I?2毫秒，当给脉冲氙灯9加上高压触发脉冲后延时3毫秒检查储能电容C的电压，如果储能电容C的电压不下降，则说明该灯管没有工作，此时给下一个脉冲氙灯9加上高压触发脉冲令其工作。即，不加高压触发信号，脉冲氙灯9不工作，只有加上高压触发信号，脉冲氙灯9才工作。
[0036]在本实用新型的一个实施例中，升压电路8和脉冲氙灯9的数量相等。
[0037]优选的，升压电路8和脉冲氙灯9的数量均为2个或4个。
[0038]当脉冲氙灯9的数量为4个时，计数译码器7为具有4个输出端的计数译码器。在本实用新型的一个实施例中，具有4个输出端的计数译码器可以采用以下两只方式实现:
[0039](I)计数器控制4选I模拟开关作为计数译码器。具体地，用计数器的QO和Ql输出端控制4选I模拟开关作为计数译码器时，触发脉冲信号在送往译码计数器7的CLK端的同时，也送往模拟开关的输入端。译码计数器7的QO和Ql分别为00?11时，模拟开关的输入信号则分别通过第I路?第4路输出。译码计数器7的CLK端每接收一个触发脉冲信号，模拟开关就变换一路输出。
[0040](2)将具有8个译码输出端的计数译码器变为具有4个译码输出端的计数译码器。具体地，有8个译码输出端的计数译码器自身的特性是，复位后立即自动变为第I路输出。因此，只要将复位(RST)端(低电平计数译码，高电平复位)与第5路输出相连接，当第5个触发脉冲信号到来时，第5路输出变为高电平的同时将计数译码器复位变为第I路输出，同时第5路输出返回低电平。将具有8个输出端的计数译码器的Q4与复位(RST)端相连，变为只有(QO、Ql、Q2、Q3) 4个输出端的计数译码器。
[0041]当脉冲氙灯9的数量为2个时，脉冲氙灯光源装置包括2个升压电路和2支脉冲氙灯，计数译码器7为D触发器。
[0042]本实用新型的脉冲氙灯光源装置的电路工作过程如下:
[0043]首先，控制脉冲氙灯工作的触发脉冲分别送到第一或门4的输入端和第二或门5的输入端。送往第一或门4输入端的触发脉冲由其输出端输出至延时器6，延时3毫秒后再送到与门3的输入端(引脚I)。送往第二或门5输入端的触发脉冲由其输出端，输出至具有4路输出计数译码器7的计数端，然后由具有4路输出端的计数译码器7的4个输出端分别控制4支脉冲氙灯9轮流发光。
[0044]如果脉冲氙灯9正常工作，储能电容C放电(2毫秒放电结束)，第二比较器2输出低电平。由于与门3的输入端(引脚2)为低电平，因此与门3的输出端(引脚3)维持低电平。
[0045]如果第N支脉冲氙灯不工作，储能电容C不放电，第二比较器2输出高电平，对应的与门3的一个输入端(引脚2)为高电平，允许另一个输入端(引脚I)的信号通过。延时3毫秒的触发脉冲信号经过第二或门5送往具有4路输出端计数译码器7的计数端，具有4路输出端计数译码器7的第N+1个输出端控制第N+1支脉冲氙灯发光。从而实现了跳过(剔除)故障的灯管的功能。此时脉冲氙灯的闪光时间比触发脉冲信号延时了 3毫秒(千分之三秒)。
[0046]延时3毫秒的触发脉冲信号经过第二或门5送往具有4路输出端计数译码器7的同时也送往第二或门5的一个输入端，再通过输出端(第二或门5的引脚3)送往延时器6。
[0047]如果第N+1支脉冲氙灯不工作，则控制第N+2支脉冲氙灯发光。此时脉冲氙灯的闪光时间比触发脉冲信号延时了 6毫秒(千分之六秒)。
[0048]如果有3支脉冲氙灯不工作，剩余的I支脉冲氙灯仍可正常工作。此时脉冲氙灯的闪光时间比触发脉冲信号延时了 9毫秒(千分之九秒)。
[0049]由于控制脉冲氙灯工作的触发脉冲的重复周期不变，航空障碍灯的闪光周期也不会改变。只是正常工作的脉冲氙灯的闪光时间比触发脉冲信号的时间有少许延时。
[0050]参考图2，当第一个触发脉冲信号到来时，脉冲氙灯9工作。储能电容C放电，与门3的输入端为低电平，送到与门3输入端的延时了 3毫秒的触发脉冲信号被封住，与门3的输出端无输出。
[0051]当第二个触发脉冲信号到来时，脉冲氙灯9不工作，储能电容C不放电，当延时了3毫秒的触发脉冲信号送到与门3输入端时，与门3的输出端为高电平，延时了 3毫秒的触发脉冲信号由与门3的输出端送到第二或门5的一个输入端。由第二或门5的输出端送出间隔3毫秒的两个触发脉冲信号。前一个触发脉冲信号控制的脉冲氙灯没有工作，后一个触发脉冲信号控制的脉冲氙灯在3毫秒后工作，实现了跳过故障灯管的功能。
[0052]综上可知，多支脉冲氙灯9轮流工作，随时在线检测脉冲氙灯的工作状况，自动剔除(跳过)故障灯管。由于检测脉冲氙灯9的工作状况需要占用3毫秒时间，因此剔除(跳过)故障灯管让下一个灯管工作，每剔除I支故障灯管必然要产生3毫秒(千分之三秒)延时。对于3秒的闪光周期，3毫秒可以忽略不计。采用这一技术能够达到既能延长航空障碍灯的寿命又能提高可靠性的目的。
[0053]根据本实用新型实施例的脉冲氙灯光源装置，利用串联连接的反相器作为比较器，并将比较器的输出信号接入至与门，从而由与门根据比较器输出信号判断是否允许输出延时后的触发脉冲信号，进而第二或门根据与门输出信号将触发脉冲信号和延时后的触发脉冲信号输出的计数译码器。由计数译码器实现多个脉冲氙灯轮流工作(发光)模式，通过在线检测储能电容的电压判断脉冲氙灯工作状况，并且可以自动剔除(跳过)故障的脉冲氙灯，从而延长了脉冲氙灯的使用寿命，减少了人力和物力的维护成本。
[0054]本实用新型还提供一种航空障碍灯，包括上述实施例提供的脉冲氙灯光源装置。
[0055]根据本实用新型实施例的航空障碍灯，采用上述脉冲氙灯光源装置可以提高航空障碍灯的可靠性，延长其寿命，避免或减少更换维修航空障碍灯所产生的人力、物力方面的投入。
[0056]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0057]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求极其等同限定。
【权利要求】
1.一种脉冲氙灯光源装置，其特征在于，包括:第一和第二分压电阻、第一和第二比较器、与门、第一和第二或门、延时器、计数译码器、多个升压电路、多个脉冲氙灯和储能电容，其中， 所述第一分压电阻的一端接恒流源，所述第一分压电阻的另一端连接至所述第二分压电阻的一端，所述第二分压电阻的另一端接地； 所述第一比较器的输入端连接至所述第一分压电阻的另一端，所述第一比较器和所述第二比较器串联连接； 所述与门的第一输入端连接至所述第二比较器的输出端； 所述第一或门的第一输入端接入触发脉冲信号，并且所述触发脉冲信号进一步接入至所述第二或门的第一输入端，所述第一或门的第二输入端连接至所述第二或门的输出端，所述第一或门的输出端连接至所述延时器的一端，所述延时器的另一端连接至所述与门的第二输入端，所述与门的输出端连接至所述第二或门的第二输入端； 所述计数译码器的计数端连接至所述第二或门的输出端； 所述多个升压电路的输入端分别与所述计数译码器的多个输出端一一对应相连，所述多个升压电路的输出端分别与所述多个脉冲氙灯一一对应相连； 所述多个脉冲氙灯分别与储能电容并联连接。
2.如权利要求1所述的脉冲氙灯光源装置，其特征在于，所述升压电路和脉冲氙灯的数量相等。
3.如权利要求1或2所述的脉冲氙灯光源装置，其特征在于，所述升压电路和脉冲氙灯的数量均为2个或4个。
4.如权利要求3所述的脉冲氙灯光源装置，其特征在于，当所述脉冲氙灯的数量为4个时，所述计数译码器为具有4个输出端的计数译码器。
5.如权利要求3所述的脉冲氙灯光源装置，其特征在于，当所述脉冲氙灯的数量为2个时，所述计数译码器为D触发器。
6.如权利要求1所述的脉冲氙灯光源装置，其特征在于，所述第一和第二比较器分别为施密特输入的反相器。
7.一种航空障碍灯，其特征在于，包括:权利要求1-6任一项所述的脉冲氙灯光源装置。
【文档编号】H05B41/34GK204157147SQ201420666534
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】张源泽 申请人:石家庄石航电子设备有限公司