[发明专利]具有同步功率脉冲电路的LED交通信号灯

说明书

技术领域

本发明涉及交通信号灯。人们发现其与用于发光二极管(LED)交通信号灯的供电系统结合在一起具有特定应用，因此将具体参考其特定应用进行描述。然而，应当理解，本发明也可适于其他类似的应用。

背景技术

作为发明背景，利用交通信号灯通过各种命令来管制驾驶员和行人。这些命令通过各种具有各与一指令相关联的特定颜色和/或形状的照明元件来提供。传统上，这些元件通过借助于由电流产生的热量发光的白炽灯来照亮。当电流流过诸如钨的灯丝时，其使灯丝发热到灯丝变炽热并发出光的点。将这种照明灯具用彩色透镜和/或模板覆盖以提供在各种外部照明条件下均可观察到的有意义的指令。

灯丝是白炽灯电路中的电阻元件，并且灯丝牵引的电流量与其阻抗成比例。所述阻抗随着灯丝的温度的升高而增大。因此，传统的灯具有较大的电流牵引(current draw)，其与灯丝阻抗的增加成正比地下降。电流的这种变化是已知的，并且可利用预定的范围来监控灯的工作。这样，可基于灯丝牵引的电流量来确定灯发生故障的条件。例如，如果灯丝发生故障(如，断裂)，则其阻抗趋于无穷大值并且电流值减小到接近零。如果牵引的电流超出预定的范围，则可通过电流监控器或其他控制系统启动响应动作。

与白炽灯不同，LED灯由消耗更少功率的LED元件阵列组成。在这两个替代者之间，LED灯具有许多强于白炽灯的优点，包括更高的能量效率以及更长的寿命。

LED交通信号灯通常包括结合有安全电路的标准供电系统。与安全电路协作，LED交通信号灯包括LED电流检测器，其产生输出发射信号的光。适当时，该信号使供电系统内的保险丝烧断，其反过来又使输入保险丝烧断。从而，如果LED电流下降到小于预定的LED电流电平，则将不存在至LED信号灯的输入电流。

然而，现有的交通控制器被设计为消耗30瓦到100瓦功率的白炽灯。因而，当由负载消耗的功率低于预定阈值(例如，30瓦)时，灯内的安全电路迫使保险丝烧断。然而，LED灯通常消耗的功率比白炽灯少，通常小于10瓦。因而，在10瓦时，交通控制器可能不能工作。

一种已知的解决方案是将LED的功耗增大到30瓦以上。然而，这会在交通信号灯中产生热量问题并且会加快LED老化。另一已知的解决方案是通过添加一与LED并联的、消耗更高功耗的特殊电路来改变输入电流。然而，该方案需要LED信号灯外部的电路，浪费能量，并且会将错误的警报引入现场的交通控制器。当输入频率线路变化时，所消耗的更高功耗改变角度位置，从而控制器不能将其读取。

因此，需要一种能够消除现有技术的上述所讨论的缺点的装置和方法。

发明内容

一种典型的LED交通信号灯包括结合有安全电路的供电系统。该LED交通信号灯还包括有效地测量输出发射信号的光的LED电流检测器。新的同步功率脉冲电路感测输入线路频率、在检测该输入频率之后计算相应的相位角、以及激发计算得到的相位角t1与t2之间的功率脉冲。计算得到的相位角是可变的，并且这些相位角是输入线路频率的函数。功率脉冲幅度是输入线路频率、切换(switching)占空比、以及输入电源电压的幅度的函数。新的同步功率脉冲电路提供与计算得到的相位角同相的电流脉冲。由同步功率脉冲电路引入的电流宿(current sink)仅增加了少量(如，5瓦)由LED交通信号灯消耗的总的功率。然而，该小量的额外的功率消耗可被外部现场控制器看作是50瓦，从而向现场控制器指示该交通信号灯工作正常。

根据本发明的一方面，提供了用于向LED交通信号灯提供电能的供电系统。该供电系统包括：LED负载；供电模块，从AC输入线路接收AC输入电压，并将该AC输入电压转换成具有规则电流的DC电压，以向LED负载供电；以及同步功率脉冲电路，连接至供电模块，并产生表示功耗实质上等于卤素或白炽交通信号灯的功耗的同步功率脉冲。

根据本发明的另一方面，提供了一种LED交通信号灯。该LED交通信号灯包括具有开口的壳体、接合至壳体的印刷电路板、接合至所述印刷电路板的供电系统。该供电系统包括：供电模块，从AC输入线路接收AC输入电压，将该AC输入电压转换成具有规则电流的DC电压，以向LED负载供电；以及同步功率脉冲电路，其连接至所述供电模块，产生表示功耗实质上等于卤素或白炽交通信号灯的功耗的同步功率脉冲。