专利名称：用于控制具有一定数量半导体发光物的被布置用于指示和标记机场交通区的发光装置的 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制具有一定数量半导体发光物的发光装置的光通量的方法，所述发光装置被设置用于指示和标记机场的交通区，其中规定了具有固定周期长度的周期间隔，在该周期间隔内选择中间光通量用于运行半导体发光物并且在每个周期间隔内产生一定数量的具有脉冲幅值Ip和固定的脉冲持续时间T的电流脉冲。
背景技术：
如前所述类型的适用于指示和标记机场交通区以及用于发出信号的发光装置在现有技术水平下已知有不同的实施形式。例如机场的起飞和降落跑道以及滑行跑道拥有相应的发光装置，其例如可以标记出跑道的起点、终点和中点以及除此之外也可以标记跑道的各个段落。该类发光装置(特别是被制成地下发光装置的)常采用典型寿命为约1000至1500运行小时并且因此根据经验相对经常必须被更换的卤素发光物。卤素发光物的一个另外缺点为它在运行中消耗相对较多的电能。从现有技术水平可知，在适用于指示和标记机场交通区的发光装置中，卤素发光物可以通过基于半导体的发光物特别是发光二极管替代。例如EP O 898 683B1以及EP O898 684B1 公布了该类发光装置。W02009/077010A1, WO 97/44614A1 或者 WO 97/44612A1公布了其它用于指示和标记机场交通区的采用半导体元件作为光源的发光装置。为了能够可控地改变半导体发光物的电功率和以此可控地改变半导体发光物发射光的强度，在发光装置中预设有相应的控制装置。根据现有技术水平，用于半导体发光物的供给电流根据期望的光通量被相应地调整。在作为替换的另一种方法中，供给电流在预定的周期间隔中被固定调整用于最大的光亮等级，其中电流通过高频率的脉冲宽度调制信号(PWM-信号)连续地被接通和断开。其中接通脉冲的长度和周期间隔持续时间之间的关系可以被控制在0% (关闭)和100% (开启)之间并且这样决定周期间隔中的光通量强度并且以此也决定了发光装置的半导体发光物的光亮度。控制装置在此产生具有固定周期长度的信号，其中一个周期内的脉冲持续时间确定了周期间隔中发光物的接通持续时间。其中为了达到期望的光亮度，与信号周期长度相比给出相对接通持续时间的脉冲持续时间必须被计算出。例如EP O 898 684B1描述了适用于指示和标记机场交通区的发光装置并且其具有借助于该类脉冲宽度调制方法可以被控制和调暗的发光二极管。在现有技术水平中所熟知的、用于控制半导体发光物光亮度的脉冲宽度调制方法中需要高的基础频率，从而发射的光线被人眼视为均匀并且舒适的。不然的话会存在所谓的“珠绳效应“。在这种关系下的缺点一方面为用于产生优选通过控制装置实现的脉冲宽度调制信号的较高的技术成本，该控制装置具有常规的微处理器。其它的缺点为在低控制功率时、即在很短的具有额定电流Inenn的接通脉冲和很长的脉冲间歇时，半导体发光物的形式为闪烁的可见的光亮度波动，并且因为光学原因对于发光物是必须的高开关频率会在开关元件中产生损耗功率并且引起电磁干扰辐射。
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基本上半导体发光物在数字操纵和控制中只能有两个状态，即在额定电流Inenn流过时为状态“开启”以及电流断开时为“关闭”。在开关频率大于IOOHz时，人眼不再能分辨接通脉冲并且将光信号的算术平均值作为均匀的光通量。为了影响数字信号的算术平均值必须调整额定电流Inenn的占空率a=te/(te+ta)=te/T其中，te =接通时间，ta =间歇时间、T =周期持续时间之前所述的脉冲宽度调制(PWM)在其中以变化的接通时间和固定周期间隔工作。文献中也描述了另一种用于控制直流电压变压器的被称为脉冲顺序调制或者脉冲频率调制的调制方法。脉冲顺序调制也适用于半导体发光物的数字控制。相对于脉冲宽度调制，该方法调制间歇时间并保持接通时间不变。该方法在技术上通过可控的振荡器激活触发单稳态触发器而很容易被采用，振荡器以此给出其调整后的接通脉冲作为信号电流。
发明内容
本发明的任务为，给出一种可供选择的用于控制之前所述类型发光装置的光通量的方法，该方法能以简单和成本有优势的方式在技术上被实现并且能有效率地控制半导体发光物。如前所述类型的具有权利要求I特征部分属性的方法提供了该任务的解决方法。本发明的有优势的其它构造由从属权利要求给出。根据本发明的方法的特点在于，选择每个周期间隔中的电流脉冲的数量，使得在周期间隔内达到各规定的中间光通量，其中前后相邻的电流脉冲间的脉冲间歇被设定成可变的。此处介绍的用于发光装置的半导体发光物的控制方法虽然基于经调制、控制的电流，但采用的是其它调制方法。根据本发明的控制方法规定，根据具有固定周期长度的周期间隔中的期望的中间光通量，在每一个周期间隔中确定全部具有恒定脉冲延续时间的开启脉冲的数量。其中周期间隔的长度被预设并且以此不能变化。这样一个确定周期间隔中的脉冲数量就被改变。脉冲顺序调制线性调制周期间隔的间歇持续时间，而不同于由现有技术水平所熟知的脉冲顺序调制，每个(固定)周期间隔中有具体数量的电流脉冲产生。在根据本发明的方法中肯定会出现小于整数倍的脉冲和间歇出现在周期间隔中的情况，这样例如该周期间隔中最后的间歇可能会比该周期间隔中前面的间歇更长或者更短。前后相邻电流脉冲中的脉冲间歇可以在根据本发明的方法中被设定成可变的，这样至少一些电流脉冲间的脉冲间歇可以不相同。这里介绍的方法的优势为技术上实现简单，方式为在有优势的实施形式中，例如脉冲发生器、特别是适用于产生电流脉冲的单稳态触发器，通过计数器在固定周期间隔中被反复触发直到达到中间光通量。周期间隔结束时计数器会被重置并且为下个周期间隔被重新启动。在一个特别有优势的实施形式中建议至少几个电流脉冲的脉冲幅值Ip被调整为半导体发光物的额定电流INENN。也可以预设所有的电流脉冲的脉冲幅值Ip被调整为半导体发光物的额定电流INENN。至少几个电流脉冲的脉冲幅值Ip被调整为小于半导体发光物的额定电流Inenn的可能性也是可以选择的。在每一个周期间隔中电流脉冲的数量被选择为在周期间隔中各个预设的中间电流强度被达到。其中前后相邻电流脉冲的脉冲间歇被设定成可变的。其中特别有优势的是，在这里介绍的方法中的周期持续时间可以比脉冲宽度调制中的大，并且是在发光装置同样的或者更好的光学成像的情况下。因为在小至中间光通量情况下，通过增加的接通脉冲数量有效频率会自动提高，以此产生看起来均匀的光通量。因为该运行状态特别多的出现，所以该效应特别有优势。在大光通量情况下虽然有效频率会减小，但接通脉冲间的短的间歇继续保证看起来均匀的光通量。只有在极端小的光通量情况下可能出现不被期望的发光物的闪烁。该运行状况在大量的运用中是不必须的并且在这些情况下不需要技术上的改进。即使在出现极小光通量的运用中这里介绍的方法也预设有技术解决方案，它们是本发明的有优势的其它构造的内容。根据本发明的一个有优势的其它构造建议，对应周期间隔中的最大光通量的一部分、并且产生发光装置的半导体发光物的无闪烁发光的光通量作为恒定流Iminjwnst被持续不断地输入发光装置。这样半导体发光物以有优势的方式持续由被控制至低水平的波峰电流供电，其产生最小的光通量并且可以使半导体发光物无闪烁地运行。为了增大光通量在周期间隔中会有利地接通相应数量的具有额定电流Inenn的离散电流脉冲。在完全控制下额定电流Inenn又会持续流动。在另Iv优选的实施形式中存在着可能性，脉冲幅值]^在< 50%最大光通量的中间光通量情况下被调整为小于额定电流Inenn,并且在达到中间光通量的预先可调节的阈值时，将脉冲幅值Ip调节为更高的电流，特别是调节为半导体发光物的额定电流INENN。脉冲幅值Ip例如可以对于彡50%最大光通量的小光通量按照固定比例被减小(例如至50%的额定电流I·)。为了控制所述的小光通量，在减小的脉冲幅值Ip的情况下脉冲数量会在0%到100%之间被调制，其中从开始启动较高脉冲频率以特别有优势的方式保证发光装置的半导体发光物的无闪烁的运行。为了达到较高光通量会在达到中间光通量的某个阈值后例如再切换至额定电流运行并且每个周期间隔的电流脉冲数量会根据中间光通量调整。在一个特别有优势的实施形式中建议，脉冲幅值Ip在< 10%最大光通量的中间光通量情况下被调整为额定电流Inenn的10%。为了控制所述的中间光通量在脉冲幅值Ip被减小至额定电流Inenn的10%的情况下脉冲数量会在0%到100%之间被调制。其中最大(在调制度为100%的情况下)会产生为10%最大光通量的中间光通量。在达到该阈值时脉冲幅值或者会立即升至额定电流Inenn并且脉冲数量相应地减少。可供选择的是在至少一个的额外的接通阶段中，脉冲幅值再一次地被调整至小于额定电流Inenn但大于10%的最大光通量的值。脉冲数量会相应地被调整并且然后在光通量增大时被提升直至调制度再次达到100%。接着重新切换到小于额定电流Inenn较高脉冲幅值Ip或者立即调整至额定电流Inenn也是可供选择的。脉冲数量又被相应地调整。
下面根据附图进一步描述本发明。其中图I示出了根据本发明用于控制具有一定数量半导体发光物的、被设置用于指示和标记例如起飞跑道、降落跑道或者滑行跑道的机场交通区的发光装置的光通量的方法和传统的由现有技术已知的脉冲宽度调制方法的比较；图2示出了叠加有直流电的该方法的第一变体；
图3示出了频率提高和同时脉冲幅值降低的该方法的第二变体。
具体实施例方式下面结合图I进一步描述用于控制具有一定数量半导体发光物的被设置用于指示和标记例如起飞跑道、降落跑道或者滑行跑道的机场交通区的发光装置的光通量的方法的基本原理。该类发光装置可以特别设置用于地下运行。半导体发光物可以特别为发光二极管。图I的左部分示出了在实行新控制方法时在5%至100%最大光通量间的不同中间光通量的比例。图I的右部分示出了由现有技术水平已知的脉冲宽度调制方法的比例用于比较。下面示例性地以具有固定给出的长度为Ims的周期间隔为出发点。这样图I中总共示出了两个前后相连的各具有恒定周期长度为Ims的周期间隔。当半导体发光物在一个周期间隔中持续由其额定电流Inenn运行时，光通量为100%(=最大光通量)。只是为了简化图形示意，下面假设发光装置的半导体发光物以具有额定电流Inenn和固定脉冲持续时间离散的矩形电流脉冲被运行，这样每个电流脉冲达到最大光通量5%的强度。实际上预设用于发光装置运行的控制装置的分辨率要高的多。这样单个矩形电流脉冲在周期间隔中可以具有最大光通量1/1000的强度。a) 5% 光通量当发光装置仅仅应以最大光通量的5%的中间光通量运行时，在两个周期间隔的每个中都产生最大光通量5%的矩形电流脉冲。在电流脉冲的脉冲持续时间中流着额定电流INENN。相应地在脉冲调制方法中在两个周期间隔的每个中也都产生具有额定电流Inenn的电流脉冲，其脉冲长度被选择为电流的算术平均值对应周期间隔中的最大光通量的5%。b) 10% 光通量现在当中间光通量要被提高到最大光通量的10%并且以此被翻倍时，在根据本发明的方法中在两个周期间隔的每个中都产生具有额定电流Inenn的两个离散电流脉冲，其在周期间隔中各提供最大光通量的5%。与此相比，在脉冲宽度调制方法中在两个周期间隔的每个中都产生具有额定电流Inenn的一个电流脉冲，其提供10%的最大光通量。为了这个目的，脉冲宽度(同时额定电流脉冲的长度)和提供5%最大光通量的中间光通量相比较被翻倍。显然在新类型的方法中第一周期间隔中第一矩形额定电流脉冲和第二矩形额定电流脉冲之间的脉冲间歇略小于第一周期间隔中的第二额定电流脉冲和第二周期间隔中的第一额定电流脉冲间的脉冲间歇。换句话说前后相连的两个电流脉冲间的各脉冲间歇不需要保持不变。这样的话例如第一周期间隔中第一和第二电流脉冲之间的脉冲间歇小于第二周期间隔中第一和第二电流脉冲之间的脉冲间歇。换句话说，在新类型的控制方法中为了使有效光通量翻倍只需要提高每个周期间隔中的脉冲数量。其和额定电流脉冲在周期间隔的何处产生没有关系。c) 25% 光通量只要发光装置需要以最大光通量25%的中间光通量运行，在根据本发明的方法中在每个周期间隔中会产生五个具有固定脉冲持续时间的额定电流脉冲，这样每个电流脉冲
6各提供5%的最大光通量。在这里前后相连的两个电流脉冲间的各脉冲间歇也不需要保持不变。起决定性的仅仅是在两个周期间隔的每一个中各有五个离散的电流脉冲产生。与此 相比较，在脉冲宽度调制中在两个周期间隔的每一个中产生唯一的强度为额定电流Inenn的电流脉冲并且具有一个脉冲长度，使得该脉冲在周期间隔中提供25%的最大光通量。d) 50% 光通量如果现在发光装置以最大光通量50%的中间光通量运行，这样的话在根据本发明的方法中在每个周期间隔中产生10个矩形额定电流脉冲，其具有各提供5%的最大光通量的脉冲长度。其中前后相连的两个电流脉冲间的各脉冲间歇还是不需要保持不变。在脉冲宽度调制中两个周期间隔中每个的脉冲持续时间会被提高以产生具有50%最大光通量的电流脉冲。e) 75% 光通量如果发光装置要以最大光通量75%的中间光通量运行，在根据本发明的方法中在每个周期间隔中产生15个额定电流脉冲，其各提供5%的最大光通量。前后相连的两个电流脉冲间的各脉冲间歇还是不需要保持不变。在脉冲宽度调制中两个周期间隔中每个的脉冲持续时间会被提高以产生具有75%最大光通量的电流脉冲。f) 100% 光通量在光通量为100%的最大光通量时，在两种方法中，额定电流Inenn不间断地流经发光装置的半导体发光物。这样发光装置持续被接通并且有额定电流Inenn持续流动。在比较脉冲宽度调制和此处介绍的调制方法时，状态“关闭”(0%光通量)、“最小黯光级”(5%中间光通量)和“最大光通量”(100%光通量)是相同的。但严格意义上它们既不属于一个也不属于另一个方法。因为状态“关闭”和“开启”是静态状态并且最小黯光级在一定程度上是一个或多个脉冲驱动的半导体发光物的基本设置，这个或另一个方法都建立于其上。下面结合图2进一步描述之前所述的用于控制具有多个半导体发光物的发光装置光通量的方法的第一变体。为了简化图形示意，还是设定发光装置的半导体发光物通过控制装置以具有额定电流Inenn和固定脉冲持续时间的离散的矩形电流脉冲被运行，这样在周期间隔中每个脉冲具有最大光通量5%的强度。实际上分辨率要高的多。这样单个矩形电流脉冲可以仅具有最大光通量1/1000的强度。该变体致力于使发光装置的半导体发光物无闪烁地变暗的可能性。假设光通量为最大光通量的5%时可以达到发光装置半导体发光物持续地(无闪烁地)发光，那么该光通量会作为恒定电流ImiikMST持续地被馈入发光装直。当光通量现在从最大光通量的5%提高到10%时，在每个之前长度为Ims的周期间隔中除了恒定电流Iminjotst外产生额外的具有5%最大光通量的矩形额定电流脉冲。为了产生额定电流1—25%的光通量在每个周期间隔中除了恒定电流Iminjotst外产生四个、在额定电流Inenn50%的光通量时产生九个以及在额定电流1—75%的光通量时有十四个额外的、各具有最大光通量5%的电流脉冲。其中前后相连的两个电流脉冲间的各脉冲间歇还是不需要保持不变。这样为了提高光通量仅仅需要提高每个周期间隔中的脉冲数量。其和脉冲在周期间隔的何处产生没有关系。下面结合图3进一步描述之前所述的用于控制具有多个半导体发光物的发光装置光通量的方法的第二变体。为了简化图形示意，还是设定发光装置的半导体发光物可以具有额定电流Inenn和固定脉冲持续时间的离散的矩形电流脉冲被运行，这样每个电流脉冲能够达到最大光通量5%的强度。实际上控制装置的分辨率要高的多。这样单个矩形电流脉冲在周期间隔中可以具有最大光通量1/1000的强度。另外在所述变体中产生脉冲幅值小于额定电流Inenn的电流脉冲也是可以的。该变体同样也致力于使发光装置半导体发光物无闪烁地发黯光的可能性。与之前所述变体的不同之处在于，并没有形式为恒定电流Iminjmnst的额外光通量被馈入发光装置。相反的在位于5%和50%之间的中间光通量下产生幅值小于且优选远小于额定电流Inenn的离散电流脉冲。当前变体中会产生具有对应于半导体发光物50%额定电流Inenn的幅值的脉冲。为了产生对应周期间隔中5%最大光通量的中间光通量，在每个周期间隔中产生两个具有给定脉冲长度和一半额定电流Inenn的电流脉冲。在这个实施例中对于直到50%中间光通量的光通量适用相应的内容，其中电流脉冲的数量与图I中示出的情况相较被翻倍。在50%的中间光通量的情况下不间断地流动着具有50%额定电流Inenn的强度的电流。然后就从100%的调制程度和对应一半额定电流Inenn的脉冲幅值切换到具有50%调制程度的每个产生的脉冲的100%额定电流Inenn的脉冲幅值。图3同样也示出了这个情况。如果现在光通量要被继续提高，那么就再次出现图I已经示出的情况。如果发光装置要以最大光通量75%的中间光通量运行，则在每个周期间隔内又产生15个、各传输5%的最大光通量的额定电流脉冲。前后相连的两个电流脉冲间的脉冲间歇在这里也是不需要保持不变。在对应100%最大光通量的光通量的情况下额定电流Inenn不间断地流过发光装置的半导体发光物。这样发光装置不间断地被接通并且额定电流Inenn不间断地流动。在这里需要注意的是，起始时将脉冲幅值减少至50%额定电流Inenn同样也仅仅是示例性的。更有效的是将在每个电流脉冲中流动的电流减小至额定电流Inenn的10%。为了控制该光通量，脉冲数量在减小至10%额定电流Inenn的脉冲幅值Ip的情况下在0%和100%之间被调制。其中(在调制程度为100%时)最大可以产生最大光通量10%的中间光通量。在达到该阈值时，脉冲幅值然后或者会立即被提升至额定电流Inenn并且脉冲数量相应地被减少。作为替换的是在至少一个额外的开关阶段中脉冲幅值再一次地被调整到小于额定电流Inenn但大于10%最大光通量的值。脉冲数量同样也会被相应地调整并且然后光通量增大时被继续提高直到再次达到100%调制程度。接着再次出现到小于额定电流Inenn的更高脉冲幅值Ip的切换或者立即调整至额定电流INENN。脉冲数量还是会被相应地调整。
权利要求
1.一种用于控制具有一定数量半导体发光物的发光装置的光通量的方法，所述发光装置被设置用于指示和标记机场的交通区，其中规定了具有固定周期长度的周期间隔，在所述周期间隔内选择中间光通量用于运行半导体发光物并且在每个周期间隔内产生一定数量的具有脉冲幅值Ip和固定的脉冲持续时间T的电流脉冲，其特征在于，选择每个周期间隔中的电流脉冲的数量，使得在周期间隔内达到各规定的中间光通量，其中前后相邻的电流脉冲间的脉冲间歇被设定成可变的。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，适用于产生电流脉冲的脉冲发生器在一个固定的周期间隔中通过计数器反复触发，直到达到中间光通量，并且计数器在周期间隔结束时被重置并且为下个周期间隔而被重新启动。
3.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于，至少几个电流脉冲的脉冲幅值Ip被调节为半导体发光物的额定电流INENN。
4.如权利要求I至3之一所述的方法，其特征在于，至少几个电流脉冲的脉冲幅值Ip被调节为小于半导体发光物的额定电流INEffl。
5.如权利要求I至4之一所述的方法，其特征在于，对应于周期间隔内最大光通量的一部分、并且产生发光装置的半导体发光物的无闪烁光的光通量被作为恒定电流Iminjwnst不间断地输入发光装置。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，具有最高为5%最大光通量强度的恒定电流Imin_konst不间断地被输入发光装置。
7.如权利要求5或者6所述的方法，其特征在于，为了在周期间隔中增大光通量接入相应数量的具有额定电流Inenn的离散的电流脉冲。
8.如权利要求I至7之一所述的方法，其特征在于，在<50%最大光通量的中间光通量的情况下，将脉冲幅值Ip调节为小于额定电流Inenn，并且在达到中间光通量的预先可调节的阈值时，将脉冲幅值Ip调节为更高的电流，特别是调节为半导体发光物的额定电流INENN。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在<10%最大光通量的中间光通量的情况下，将脉冲幅值Ip调节为10%的额定电流INENN。全文摘要
本发明涉及一种用于控制具有一定数量半导体发光物的发光装置的光通量的方法，所述发光装置被设置用于指示和标记机场的交通区，其中规定了具有固定周期长度的周期间隔，在所述周期间隔内选择中间光通量用于运行半导体发光物并且在每个周期间隔内产生一定数量的具有脉冲幅值IP和固定的脉冲持续时间T的电流脉冲，其中，选择每个周期间隔中的电流脉冲的数量，使得在周期间隔内达到各规定的中间光通量，其中前后相邻的电流脉冲间的脉冲间歇被设定成可变的。
文档编号F21S8/00GK102918928SQ201180026347
公开日2013年2月6日 申请日期2011年4月11日 优先权日2010年4月16日
发明者N·德齐乌斯 申请人:黑拉许克联合股份有限公司