CN202652606U - 一种网络化智能led助航灯 - Google Patents

Abstract

一种网络化智能LED助航灯，包括控制单元和LED驱动单元，所述控制单元包括微控制器，所述微控制器设置有电力载波通信接口，检测模块和PWM输出模块，所述电力载波通信接口连接灯光控制器，所述PWM输出模块连接LED驱动单元；所述LED驱动单元包括功率因数校正电路PFC、DC-DC转换电路以及恒流源驱动单元，所述功率因数校正电路PFC的输出连接DC-DC转换电路的输入，DC-DC转换电路的输出连接恒流源驱动单元；所述恒流源驱动单元包括恒流源、大功率场效应管N-MOSFET和LED光板，所述恒流源的输出连接LED光板及大功率场效应管N-MOSFET，所述大功率场效应管N-MOSFET的漏极连接LED光板，效率高、可靠性强、智能化程度高、维护简单、方便。

Description

一种网络化智能LED助航灯

技术领域

本实用新型涉及自动控制领域，具体涉及一种网络化智能LED助航灯。 

背景技术

机场对助航灯的要求有标志明显、光色清晰、防水及散热性能好、机械强度高、便于维护等。目前，机场助航灯光的光源大部分采用白炽灯和卤钨灯，存在寿命短，易损坏和在使用二次电源供电时功耗过大缺点，而LED光源寿命长，高效节能，体积小，热辐射小，抗震性好，能够满足绿色机场助航灯要求，因此将其运用于机场空侧助航领域有广阔的应用前景。机场助航灯光回路现大多采用串联高压供电方式，仍然存在效率低、故障率高、成本高、可靠性差、智能化程度低，缺少网络接口，难于形成灯光组的统一调度和控制，无法进行自诊断和远程监测；助航灯高度分散，出现故障后无法及时发现和维修，靠人员现场巡查来发现和排除故障。 

基于助航灯的要求标准，在给定的亮度下，不允许因为过热、过流而降低亮度，不同的生产厂家，甚至同一生产厂家不同批次的LED其参数都存在差异，从而导致在相同的电流下，发光亮度不尽相同，除此之外，LED的亮度是随着工作时间的增长亮度会下降，出现光衰现象。 

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供了一种网络化智能LED助航灯，采用了微控制器，实现了助航灯的智能化和网络化，具有监测LED工作状态、工作参数，自诊断、自调节，恒亮度控制的智能化特点，当某个LED助航灯出现故障时，系统能及时发现并告警，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障，因此可靠性强、智能化程度高、维护简单、方便。 

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是： 

一种网络化智能LED助航灯，包括控制单元和LED驱动单元，所述控制单元包括微控制器，所述微控制器设置有电力载波通信接口，检测模块和PWM输出模块，所述电力载波通信接口连接灯光控制器，所述PWM输出模块连接LED驱动单元；

所述LED驱动单元包括功率因数校正电路PFC、DC-DC转换电路以及恒流源驱动单元，所述功率因数校正电路PFC的输出连接DC-DC转换电路的输入，DC-DC转换电路的输出连接恒流源驱动单元；

所述恒流源驱动单元包括恒流源、大功率场效应管N-MOSFET和LED光板，所述恒流源的输出连接LED光板及大功率场效应管N-MOSFET，所述大功率场效应管N-MOSFET的漏极连接LED光板。

一个PWM输出对应连接一个恒流源，一个恒流源对应连接一组LED光板。 

所述灯光控制器通过双冗余CAN总线连接主机和备机。 

所述检测模块包括电流检测，电压检测，温度检测，亮度检测。 

所述微控制器采用32位微控制器STM32。 

本实用新型的有益效果是： 

LED助航灯作为一个智能化的设备，它不仅是发光源，同时是光源的控制器，包括以下几点：

（1）LED助航灯通过电力载波通信接口实现和灯光控制器的通信，接收灯光控制器的指令,控制LED的开关、亮度和色彩，同时把LED的工作状态和工作参数上传到灯光控制器。

（2）自诊断和自调节功能 

微控制器连续检测LED的电压、电流、光板温度，当出现过压时，微控制器可以通过执行机构切断电源以保护LED，同时上传故障信息并报警；当出现过流时，微控制器自动通过调节PWM控制信号来限制LED电流；由于外界或LED本身发热而出现LED温度超限时，微控制器同样可以通过调节PWM控制信号减小LED电流以确保LED安全工作。

（3）恒亮度控制 

第一，通过增加亮度检测电路获得每组LED助航灯输出的亮度，利用PWM控制恒流源的输出，达到不同等级下的恒亮度控制的目的，确保LED助航灯输出光度的一致性和恒定性。

第二，当出现过热、过流情况时，微控制器是通过调节PWM控制信号控制恒流源减小电流输出来保护LED的，一个恒流源可以驱动一组LED光板，当主恒流源无法通过增加电流来提高亮度时，启动后备恒流源，微控制器通过PWM控制后备LED光板，以此来确保LED助航灯亮度输出的恒定性，微控制器通过多组PWM分别控制多组光板，确保LED助航灯的恒亮度输出。 

附图说明

图1是本实用新型与灯光控制器连接示意图。 

图2是本实用新型的结构示意图。 

图3是本实用新型的恒流源驱动示意图。 

具体实现方式

下面对本实用新型的结构原理，工作原理作进一步说明。 

参照图1到图3，一种网络化智能LED助航灯，包括控制单元和LED驱动单元，所述控制单元包括微控制器，所述微控制器设置有电力载波通信接口，检测模块和PWM输出模块，所述电力载波通信接口连接灯光控制器，所述PWM输出模块连接LED驱动单元； 

所述LED驱动单元包括功率因数校正电路PFC、DC-DC转换电路以及恒流源驱动单元，所述功率因数校正电路PFC的输出连接DC-DC转换电路的输入，DC-DC转换电路的输出连接恒流源驱动单元；

所述恒流源驱动单元包括恒流源、大功率场效应管N-MOSFET和LED光板，所述恒流源的输出连接LED光板及大功率场效应管N-MOSFET，所述大功率场效应管N-MOSFET的漏极连接LED光板。

一个PWM输出对应连接一个恒流源，一个恒流源对应连接一组LED光板。 

所述灯光控制器通过双冗余CAN总线连接主机和备机。 

所述检测模块包括电流检测，电压检测，温度检测，亮度检测。 

所述微控制器采用32位微控制器STM32。 

所述LED助航灯控制单元使用温度传感器检测LED光板的温度，实现LED过热控制，防止LED过热损坏；使用亮度传感器检测灯光的亮度，实现不同等级下的恒亮度控制；当发光的LED出现过热、异常损坏，电路能及时发现，并采取降低发光LED亮度，启动PWM控制后备LED光板点亮，来弥补亮度的下降。 

LED助航灯采用市电220V供电，代替了原高压供电模式。 

利用检测每串LED的电流和加在每串LED上的电压，将电流和电压反馈信号传给微控制器，从而控制DC-DC转换电路的输出电压，进而改变DC-DC转换电路的输出电压，使加载到LED串电压在满足所要求电流值的情况下达到最小值，实现了动态电压调整功能，确保系统可以发挥最高效率。 

采用了多路恒流源控制，LED实行串并结合的方案，当某串联LED因出现开路而发生故障，引起恒流源输出电压的升高，微控制器实时监测N-MOSFET的栅极、漏极和源极电压，及时发现以上故障，可以关闭故障通道，打开备用通道。增设的恒流源和LED光板，当有一个LED失效而开路造成亮度的下降，而主恒流源无法通过增加电流来提高亮度时，系统启动后备恒流源，微控制器通过PWM控制后备光板，确保LED助航灯的恒亮度输出。 

工作原理：采用双冗余CAN总线，实现灯光站监控计算机与各灯光控制器之间的实时通信；微控制器通过电力载波通信接口接收灯光控制器发送的控制命令，并对其控制命令进行解析，通过发送PWM控制信号控制恒流源输出恒定电流，实现LED助航灯的亮度调节；微控制器通过电压、电流检测模块接收LED光板反馈的电压电流信号，从而实现动态电压调整功能，确保系统效率，通过温度检测模块，实现过热控制；通过亮度检测模块实现不同等级的恒亮度控制；如果某一LED出现故障，启动备用恒流源，确保LED助航灯的恒亮度输出。 

Claims (5)

1.一种网络化智能LED助航灯，其特征在于，包括控制单元和LED驱动单元，所述控制单元包括微控制器，所述微控制器设置有电力载波通信接口，检测模块和PWM输出模块，所述电力载波通信接口连接灯光控制器，所述PWM输出模块连接LED驱动单元；

所述LED驱动单元包括功率因数校正电路PFC、DC-DC转换电路以及恒流源驱动单元，所述功率因数校正电路PFC的输出连接DC-DC转换电路的输入，DC-DC转换电路的输出连接恒流源驱动单元；

所述恒流源驱动单元包括恒流源、大功率场效应管N-MOSFET和LED光板，所述恒流源的输出连接LED光板及大功率场效应管N-MOSFET，所述大功率场效应管N-MOSFET的漏极连接LED光板。

2.根据权利要求1所述的一种网络化智能LED助航灯，其特征在于，一个PWM输出对应连接一个恒流源，一个恒流源对应连接一组LED光板。

3.根据权利要求1所述的一种网络化智能LED助航灯，其特征在于，所述灯光控制器通过双冗余CAN总线连接主机和备机。

4.根据权利要求1所述的一种网络化智能LED助航灯，其特征在于，所述检测模块包括电流检测，电压检测，温度检测，亮度检测。

5.根据权利要求1所述的一种网络化智能LED助航灯，其特征在于，所述微控制器采用32位微控制器STM32。

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