專利名稱：老化燈絲的檢測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在由恒定電流供電的照明電路中檢測老化的燈絲的方法和裝置，并特別適用于包含在機(jī)場照明系統(tǒng)中的白熾燈。
利用對應(yīng)于每個(gè)燈的隔離變壓器將這些照明系統(tǒng)中的燈周期性地連接到所謂的串聯(lián)電路中。經(jīng)一個(gè)電力電纜串聯(lián)這些燈并將從恒定電流調(diào)整器(CCR)提供的恒定電流源提供給這些燈。在燈發(fā)光期間，其亮度變差。這部分是由于這樣一個(gè)事實(shí)通常為螺旋狀的燈絲的材料蒸發(fā)，并且升華到玻離泡上，在其上吸收部分發(fā)射光。但是，由于將所使用的這種類型的燈設(shè)計(jì)成使蒸發(fā)的材料再次升華到燈絲，所以上述情況發(fā)生的可能性極低。
燈老化的一個(gè)更可能的原因是蒸發(fā)的材料以使在相鄰的燈絲線圈之間形成短路橋的方式升華。如果將由恒定電流供電的燈中的部分燈絲短路，則由于燈的額定瓦數(shù)與燈絲的電阻成正比，所以燈的額定瓦數(shù)變小。因此，燈亮度將減小。最終，由于燈絲完全短路或常常由于燈絲斷開而導(dǎo)致燈不能工作。當(dāng)給燈提供恒定電壓時(shí)，與此情況相反。此時(shí)，燈的額定瓦數(shù)與燈絲電阻成反比(亮度≈瓦數(shù)2)，燈絲短路將導(dǎo)致由于過度的功耗其會即刻燒掉。
在燈由于燈絲斷開而不能工作的情況中，由于變壓器次級側(cè)的阻抗此時(shí)變?yōu)闊o窮大，所以與該燈相連的隔離變壓器初級和次級側(cè)上的高電壓上升。高電壓出現(xiàn)在經(jīng)該變壓器提供的AC電流的每個(gè)周期的開始處。
但是，可以將所使用的隔離變壓器設(shè)計(jì)成使高電壓僅短時(shí)間出現(xiàn)，此后該變壓器線圈飽和。當(dāng)線圈飽和，由于變壓器的阻抗因此變低，所以跨在該變壓器兩端的電壓下降到一個(gè)低值。
在燈由于燈絲短路而不能工作的情況中，變壓器兩端電壓僅略微減小。當(dāng)在變壓器和燈之間的長電纜中存在相當(dāng)大的電壓降時(shí)，這是真實(shí)的。
已銷售的公知的燈監(jiān)測系統(tǒng)可以檢測由于燈絲斷開而導(dǎo)致的燈故障。一個(gè)通用類型的燈監(jiān)測系統(tǒng)可以監(jiān)測由恒定電流所提供的電流和電壓，以及由恒定電流源提供的施加到串聯(lián)電路上的電壓，并由此可以檢測由故障燈所導(dǎo)致電路中的阻抗變化。
另一種類型的監(jiān)測系統(tǒng)包括設(shè)置在每個(gè)燈上的監(jiān)測單元，其中該監(jiān)測單元檢測在隔離變壓器飽和之前發(fā)生在電流的每半個(gè)周期處的電壓增加，或者該監(jiān)測系統(tǒng)僅檢測開路中的“無電流”狀態(tài)。
這些系統(tǒng)都不能檢測部分或完全短路的燈絲。
當(dāng)燈在出現(xiàn)故障之前以一種可預(yù)測的方式老化時(shí)，還存在一些可以根據(jù)燈發(fā)光時(shí)間來預(yù)測其故障的系統(tǒng)。對于每個(gè)串聯(lián)電路，可以保持與該電路已經(jīng)接通的累積時(shí)間有關(guān)的記錄。在一個(gè)先進(jìn)的形式中，為一個(gè)最大電流值或?yàn)殡娐吠姇r(shí)的每個(gè)電流值，保持一個(gè)單獨(dú)的累積時(shí)間記錄。根據(jù)這些記錄，在某個(gè)靠經(jīng)驗(yàn)建立起的發(fā)光時(shí)間之后替換這些燈。
一個(gè)復(fù)雜因素是，這些照明系統(tǒng)目前一般允許有選擇地開關(guān)，即，不是所有處于串聯(lián)電路中的燈都一起接通和斷開。僅是那些有必要在特定時(shí)刻引導(dǎo)飛機(jī)的燈才同時(shí)接通和斷開，這樣使得根據(jù)其發(fā)光時(shí)間與所使用亮度的組合來預(yù)測每個(gè)燈的剩余壽命變得復(fù)雜。
根據(jù)所附獨(dú)立的方法和裝置權(quán)利要求，本發(fā)明提供了一種檢測老化燈絲的方法和裝置。通過所附從屬權(quán)利要求來定義本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。
發(fā)明綜述本發(fā)明旨在提供一種用于監(jiān)測系統(tǒng)的檢測方法，該方法可以在由恒定電流供電的照明電路中檢測部分或完全短路的燈。
為了達(dá)到此目的，提出了一種方法，該方法用于在由恒定電流供電的照明電路中檢測老化的燈絲。當(dāng)饋送到該照明電路的恒定電流開始發(fā)生變化時(shí)，可以確定或測量該電流變化時(shí)的電阻值以及預(yù)定時(shí)間周期之后的電阻值，由此，通過上述確定或測量的電阻值之間的差值與所述差值的閾值進(jìn)行比較來對燈絲的老化進(jìn)行判定，因此，可以不需要保留以前電阻值測量的記錄。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括，當(dāng)所述電阻差值等于或小于閾值時(shí)，應(yīng)該更換該燈。
另一個(gè)實(shí)施例包括，通過測量照明電路兩端電壓以及與該照明電路串聯(lián)設(shè)置的一個(gè)電阻兩端的電壓來確定電阻值，所測定的兩個(gè)值之間的商乘以所述電阻的電阻值等于照明電路的電阻值。
另一個(gè)實(shí)施例包括，對于不同的電流值，所述閾值是不同的。
另一個(gè)實(shí)施例包括，對于燈的不同的額定瓦數(shù)，所述閾值是不同的。
在另一個(gè)實(shí)施例中，對于每個(gè)電流值，靠經(jīng)驗(yàn)建立所述閾值。
同樣，根據(jù)本發(fā)明，提出了一種監(jiān)測裝置，該監(jiān)測裝置用于在由恒定電流供電的照明電路中檢測老化的燈絲。其包括與所述照明電路相連的燈監(jiān)測裝置，用于檢測流經(jīng)所述照明電路的所述恒定電流的變化；電阻值確定或測量裝置，用于確定或測量在所述電流變化時(shí)照明電路的電阻值和預(yù)定時(shí)間周期之后照明電路的電阻值；差值確定或測量裝置，用于測量上述確定或測量的電阻值間的差值；評估裝置，通過將所述電阻值差值與所述差值的閾值進(jìn)行比較來評估所述電阻值差值；以及由此，通過將測量的電阻值之差與所述閾值進(jìn)行比較來檢測燈絲的老化，并因此不需要保留以前電阻值檢測的記錄。
該裝置還能夠?qū)嵤┰诜椒?quán)利要求中描述的上述方法。
最佳實(shí)施例的詳細(xì)說明本發(fā)明利用這樣一個(gè)事實(shí)當(dāng)電流流過白熾燈時(shí)，燈絲加熱，并且燈絲的電阻值是燈絲溫度的函數(shù)。熱的燈絲的電阻值可以高于冷的燈絲的電阻值幾倍。如果流過燈的電流值改變，則燈絲溫度和電阻值在電流達(dá)到其穩(wěn)定值之后的一段時(shí)間之后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)值，這段時(shí)間一般為幾秒鐘。


圖1示出了根據(jù)在相關(guān)的未決申請中所教導(dǎo)的原理的現(xiàn)有技術(shù)中的機(jī)場照明系統(tǒng)，所述未決申請是轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的國際公開文本W(wǎng)O94/13119和WO95/24820，這兩份申請分別是由Lars Millgard和由Lars Millgard等人申請的，題目為“用于傳送脈沖信號的系統(tǒng)和方法”以及“串聯(lián)電纜上的通信”國際申請。本發(fā)明可以使用這樣一種系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)其目的。
如圖1所示的機(jī)場燈監(jiān)測系統(tǒng)包括多個(gè)燈4的電流提供回路2，在該圖中僅完整地示出了所述燈回路中的一個(gè)。每個(gè)燈4經(jīng)隔離變壓器6的次級線圈5和燈監(jiān)測開關(guān)(LMS)10與其相關(guān)回路2相連，所述隔離變壓器6的初級線圈8與電流提供回路串聯(lián)。由恒定電流調(diào)整器(CCR)12經(jīng)通信串聯(lián)電路調(diào)制解調(diào)器(SCM)14給每個(gè)電流提供回路2供電。集線器單元(CU)16以多站結(jié)構(gòu)連接到通信單元4的組18上。下面將進(jìn)一步描述單元14和16。
如上所述，CU單元16和其相關(guān)元件一起構(gòu)成子單元20，該子單元可以表示為機(jī)場照明系統(tǒng)的一部分。該照明系統(tǒng)可以包括所需數(shù)量的由20′和20″所表示的相同子單元。
所述子單元中的CU單元16經(jīng)多站調(diào)制解調(diào)器與中心集線器單元22相連。
中心CU單元22可以與帶有顯示器25的計(jì)算機(jī)24相連。該計(jì)算機(jī)24可以連接到其它系統(tǒng)上，例如通過局域網(wǎng)(LAN)26。單元22和計(jì)算機(jī)24可以被設(shè)置在控制室27中，或設(shè)置在其它一些合適的地方。
SCM單元14檢測來自LMS模塊的響應(yīng)并經(jīng)本機(jī)CU單元16將沒有響應(yīng)的模塊地址通知給中心集線器單元22。在中心集線器單元22中，將這些地址存儲在可由控制室27中的計(jì)算機(jī)24訪問的數(shù)據(jù)庫中。
在顯示器25上，可以顯示故障燈4的數(shù)量和每個(gè)故障燈的位置。可以通過計(jì)算機(jī)24將不同的警告標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置在中心集線器單元22中。
通過疊加在電力電纜的50Hz或60Hz電流上的高頻信號來執(zhí)行LMS模塊和相關(guān)通信單元間的通信。
在圖2中示出了LMS模塊10的示意框圖，還示出了帶有燈絲3的燈4與帶有變壓器6次級線圈5的電路的連接。
示意性示出的LMS模塊10包括與燈4串聯(lián)的一個(gè)開關(guān)30，該開關(guān)30用于中斷該照明電路中的電流。模塊10還包括一個(gè)控制電路或邏輯單元32，例如，用于控制開關(guān)30的微處理器；一個(gè)地址存儲器34，用于存儲上述地址；一個(gè)接收器36，被連接用來接收來自單元14的同步信號并將其發(fā)送到邏輯單元32中；以及一個(gè)用于邏輯單元32和接收器36的直流電源單元38。
跨接在次級線圈5兩端并與燈4并聯(lián)的還有由控制電路32控制的開關(guān)42。以一種本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方式，例如可以基于場效應(yīng)晶體管來設(shè)計(jì)開關(guān)30。
用于存儲每個(gè)LMS模塊10的地址的存儲器可以是一個(gè)可編程只讀存儲器。
根據(jù)本發(fā)明，如圖2所示，提出了一種方法，該方法包括對于照明電路11的電阻值的檢測，該電阻值與流過燈的電流值的改變有關(guān)。該變化可以是由于恒定電流調(diào)整器的設(shè)置的改變或是由于通過監(jiān)測單元中的開關(guān)功能所引起的電流中的短暫中斷從而產(chǎn)生所需要的電流變化，即所謂的亮度控制。
在提供給燈的電流值變化之后不久至少進(jìn)行兩次測量。首先，直接在變化之后，其次是當(dāng)它已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之時(shí)，由此，可以根據(jù)所獲得的兩個(gè)電阻值之差來判斷是部分或完全短路。參見圖3，可以為每個(gè)所使用的電流值來靠經(jīng)驗(yàn)建立限制或閾值ΔTr。
一種測量照明電路中電阻值的方法包括測量照明電路兩端和與該照明電路串聯(lián)設(shè)置的一個(gè)電阻(未示出)兩端的電壓。上述兩個(gè)電壓值之間的商乘以所述電阻的電阻值等于照明電路的電阻值。
用于機(jī)場照明的燈的電阻值與給該燈供電的電纜具有相同的級別。由6.6A電流供電的45W的燈的電阻值是1ohm級，該電流值是在較低能見度時(shí)所常用的電流。由2.8A電流供電的45W的燈的電阻值是大約0.5Ω，該電流值是在高能見度時(shí)所常用的電流。一般的供電電纜，對于一對2.5mm2的導(dǎo)線，其具有大約0.014Ω/m的電阻值。
在監(jiān)測系統(tǒng)中，單獨(dú)監(jiān)測這些燈，監(jiān)測單元不可能與燈一起設(shè)置。缺少空間，因此將監(jiān)測單元與隔離變壓器一起設(shè)置在變壓器槽中。因此，從監(jiān)測單元到燈的次級電纜一般可以為30到40m長，該長度對應(yīng)于0.5Ω級別的電阻。即使由于燈絲完全短路，與該電纜的電阻值相比，電阻值變化因此是非常小的。
另外，電纜電阻值作為電纜溫度的函數(shù)而變化，當(dāng)遠(yuǎn)距離進(jìn)行阻抗測量時(shí)，這又是一個(gè)復(fù)雜的因素。
圖3示意性地示出了燈絲電阻值是如何隨時(shí)間變化的。為了確定燈絲電阻值，以時(shí)間t為基準(zhǔn)測量照明電路11兩端的電壓UL。
圖3中示意性地示出了，如果燈4沒有老化或沒有部分短路，電壓UL如何隨時(shí)間保持一個(gè)恒定的高電壓，即曲線40。另外，虛線表示的曲線42描述了當(dāng)燈老化或部分短路時(shí)，該電壓是如何下降的。最后，可以看出，對于完全短路的燈，電壓UL是如何下降到較低的一個(gè)恒定值44。根據(jù)完全短路的燈4的恒定電壓44，冷的燈絲具有與短路的燈的電阻值一致的電阻值。
盡管在圖3中沒有示出，可以理解，對于部分短路或老化的燈4的電壓降而言，存在無限多條曲線42。
此外，本發(fā)明包括一個(gè)監(jiān)測裝置，用于在由恒定電流供電的照明電路中檢測老化的燈絲。
該裝置提供了一種與照明電路11相連的燈監(jiān)測裝置10，除了其它工作之外，還檢測在流經(jīng)該照明電路的恒定電流的變化?？刂茊卧?6測量本發(fā)明實(shí)施例中的電壓降ΔTr。另外，根據(jù)圖3中的示意性圖以及作為閾值的一個(gè)例子，將ΔTr設(shè)定為限制值或閾值，因此，當(dāng)電壓UL由于燈老化而下降到恒定電壓電平42時(shí)，LMS電路10可以發(fā)出有關(guān)燈4必須更換的信號到CU22中。
它另外還提供了電阻值確定裝置，用于確定照明電路11的電阻值，即，所述電流改變時(shí)照明電路11兩端的電阻值以及預(yù)定時(shí)間周期之后的照明電路11兩端的電阻值，通過測量如上所述的電壓電平來得到電阻值。為了確定和評估上述確定的電阻值，提供用于測量所測量電阻值間的差值的差值測量裝置和用于與用于將所述電阻差值與閾值進(jìn)行比較來估算所述電阻差值的估算裝置。
因此，確定的電阻值之間的差值與從上述電壓降測量所推導(dǎo)出的電阻值閾值比較來檢測老化的燈絲。這樣可以實(shí)現(xiàn)，不需要保留以前電阻值確定和測量的記錄。因此，通過使測量值與閾值比較，可以實(shí)時(shí)建立，有多少燈絲已經(jīng)短路或老化。
當(dāng)電阻值差等于或小于電阻閾值時(shí)，可以更換燈，根據(jù)歐姆定律，電阻閾值與電壓閾值ΔTr成正比。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過測量照明電路兩端的電壓以及與照明電路11串聯(lián)設(shè)置的電阻(未示出)兩端的電壓來測量和確定一個(gè)電阻值。這兩個(gè)測定值之間的商乘以該電阻的值等于照明電路的電阻值。
同樣地，在另一個(gè)實(shí)施例中，對于不同的電流值閾值有所不同，考慮到與回路2有關(guān)的不同的操作條件，這是非常有利的，該回路2包括燈，諸如重負(fù)載、鏡像負(fù)載等。機(jī)場和機(jī)場之間照明裝置是不同，因此，回路和回路之間也是不同的，因此，可以理解，可以靠經(jīng)驗(yàn)為本發(fā)明實(shí)施例中的每個(gè)電流值建立閾值。
盡管結(jié)合特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，很明顯，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以按照上述說明和所附權(quán)利要求進(jìn)行替換、修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種在由恒定電流供電的照明電路(11)中檢測老化的燈絲(3)的方法，其特征在于，當(dāng)提供到該照明電路(11)中的恒定電流開始變化時(shí)，確定電流變化時(shí)的電阻值以及預(yù)定時(shí)間周期之后的電阻值，通過將上述所確定的電阻值間的差值與所述差值的閾值進(jìn)行比較來對燈絲(3)的老化進(jìn)行判定，因此，可以不必保留以前測定的電阻值的記錄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，當(dāng)所述電阻值差等于或小于該閾值時(shí)，更換燈(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，通過測定照明電路(11)兩端的電壓(UL)以及與照明電路串聯(lián)設(shè)置的電阻兩端的電壓來測定電阻值，上述電壓測定值間的商乘以上述電阻的電阻值等于該照明電路(11)的電阻值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3的方法，其特征在于，對于不同的電流值，所述閾值不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3的方法，其特征在于，對于不同的燈的額定瓦數(shù)，所述閾值不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求4-5的方法，其特征在于，為每個(gè)恒定電流靠經(jīng)驗(yàn)建立所述閾值。
7.一種監(jiān)測裝置，用于在由恒定電流供電的照明電路(11)中的檢測老化的燈絲(3)，其特征在于它包括與所述照明電路(11)相連的燈監(jiān)測裝置(10)，用于檢測流經(jīng)所述照明電路(11)的所述恒定電流的變化；電阻值確定裝置，用于確定在所述電流變化時(shí)照明電路(11)的電阻值和預(yù)定時(shí)間周期之后照明電路(11)的電阻值；差值確定裝置，用于確定上述確定的電阻值間的差值；評估裝置，通過將所述電阻值差值與所述差值的閾值進(jìn)行比較來評估所述電阻值差值；以及由此，通過將測量的電阻值之差與所述閾值(ΔTr)進(jìn)行比較來檢測燈絲(3)的老化，因此不需要保留以前確定的電阻值的記錄。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于，當(dāng)所述電阻值差值等于或小于該閾值時(shí)，更換燈(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的裝置，其特征在于，通過測量照明電路(11)兩端的電壓(UL)以及與照明電路串聯(lián)設(shè)置的電阻兩端的電壓來測量電阻值，上述測定的電壓值間的商乘以上述電阻的電阻值等于照明電路(11)的電阻值。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9的裝置，其特征在于，對于不同的電流值，所述閾值(ΔTr)不同。
11.根據(jù)權(quán)利要求7-9的裝置，其特征在于，對于不同的燈(4)的額定瓦數(shù)，所述閾值(ΔTr)不同。
12.根據(jù)權(quán)利要求10-11的裝置，其特征在于，為每個(gè)恒定電流靠經(jīng)驗(yàn)建立所述閾值(ΔTr)。
全文摘要
一種在由恒定電流供電的照明電路中檢測老化的燈絲的方法和裝置,該方法和裝置特別適用于機(jī)場照明的燈監(jiān)測系統(tǒng)。當(dāng)提供到該照明電路(11)的恒定電流開始變化時(shí),確定電流變化時(shí)的燈絲的電阻值以及預(yù)定時(shí)間周期之后的燈絲的電阻值,通過將上述所確定的電阻值間的差值與閾值進(jìn)行比較來對燈絲(3)的老化進(jìn)行判定,因此,可以不必保留以前測定的電阻值的記錄,當(dāng)差值達(dá)到閾值時(shí),可以更換燈(4)。
文檔編號H05B37/03GK1330854SQ9981238
公開日2002年1月9日 申請日期1999年10月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月22日
發(fā)明者奧克·彼得松 申請人:安全門國際公司