本发明涉及一种自学习式LED助航灯光强控制装置，其包括变压器、电流互感器的输入端串联后连接至助航灯回路中隔离变压器的次级，变压器的输出端同电源单元的输入端连接，电源单元的输出端同控制单元、驱动单元的电源输入端连接，电流互感器的输出端同检测单元的输入端连接，检测单元的输出端同控制单元的输入端连接，控制单元输出端同驱动单元的输入端连接，驱动单元的输出端连接LED光源。其优点是：本发明组成的LED助航灯可以直接替换机场原有的传统助航灯，无须改造原有的调光系统；设计出的灯具采用大功率LED为光源，同传统的灯具相比具有光色纯、功耗低、寿命长、适应性强等特点。
1.自学习式LED助航灯光强控制装置，其特征是：包括变压器(1)与电流互感器(2)的输入端串联后再连接至助航灯回路中隔离变压器的次级，变压器(1)的输出端同电源单元（3）的输入端连接，电源单元(3)的输出端同控制单元(5)、驱动单元(6)的电源输入端连接，电流互感器(2)的输出端同检测单元(4)的输入端连接，检测单元(4)的输出端同控制单元(5)的输入端连接，控制单元(5)输出端同驱动单元(6)的输入端连接，驱动单元(6)的输出端连接LED光源(7)；所述电源单元(3)内含DC/DC变换器，分别向控制单元(5)提供工作电压和向驱动单元(6)提供驱动LED所需的电压；电流互感器检测调光器输出的调光电流，由检测单元(4)将电流信号转换为电压信号，滤除干扰信号后供控制单元(5)进行AD采样；控制单元(5)将模拟量转化为数字量后，再将该数字量同自身存储的光强等级信息比较，判断出当前的调光等级，并向驱动单元(6)输出对应亮度的PWM控制信号；所述驱动单元(6)使用恒流方式驱动LED光源(7)，并通过PWM方式对LED光源(7)进行亮度控制；
当调光器或助航灯首次接入助航灯回路时，需要进行一个自学习的过程：在调光器输出每个光强等级下，控制单元(5)记录本等级对应的电流信息，待一个等级的电流稳定后，对该等级的学习完毕；待5个等级学习完毕，控制单元(5)自动分析所学习5个等级的电流信息，并对电流信息按照光强等级划分为对应的5个等级的电流范围。
2.如权利要求1所述自学习式LED助航灯光强控制装置，其特征是，所述控制单元(5)采用一个微处理器。
3.如权利要求1所述自学习式LED助航灯光强控制装置，其特征是，所述控制单元(5)对检测单元(4)输出的信号进行定时AD采样，得出量化后的数据，并对量化的数据进行数字滤波，进一步去除干扰因素。
4.如权利要求1所述自学习式LED助航灯光强控制装置，其特征是，所述控制单元(5)进行AD采样后，判断存储记录中是否有光强等级和电流信息记录；如果没有记录，则存储本次的电流信息，并开始对调光器输出不同调光等级进行自学习，学习过程中光源置最低亮度；如果存在记录，则根据采样的电流信息进行调光等级的判断，使LED光源(7)处在对应的亮度上。
5.如权利要求1或4所述自学习式LED助航灯光强控制装置，其特征是，所述电流信息包括：电流大小、电流的波动范围。
6.如权利要求1所述自学习式LED助航灯光强控制装置，其特征是，所述驱动单元(6)包括：驱动控制芯片(U1)的调光输入端(DIM)连接控制单元(5)输出的亮度调节PWM控制信号，驱动控制芯片(U1)的电流采样端(CS+)连接LED电流检测电阻(R1)到地，驱动控制芯片(U1)的输出端连接驱动三极管(Q1)的基极，驱动三极管(Q1)集电极接电源(VCC)，发射极接LED光源的正极；所述LED电流检测电阻(R1)串接在LED光源的回路中，驱动控制芯片(U1)检测流过电流检测电阻(R1)的电流，并控制驱动三极管(Q1)来实现LED光源的调光控制，并使LED光源保持在恒流状态下工作。
7.如权利要求1所述自学习式LED助航灯光强控制装置，其特征是，控制单元(5)持续检测所处光强等级的电流，如检测到助航灯回路中电流发生波动，待电流稳定后，记录当前电流，同时对存储的所处光强等级的电流信息进行更新。
自学习式LED助航灯光强控制装置
技术领域
[0001] 本发明涉及机场助航灯光设备，具体是一种自学习式LED助航灯光强控制装置。
背景技术
[0002] 目前民用航空机场广泛使用的助航调光系统，灯光的光强分为5个等级。通过恒流调光器将机场助航灯光的光强调整到所需的光强等级。升压变压器T1的次级连接到助航灯回路。助航灯回路是由一系列隔离变压器T2串联起来的一个悬浮回路，如图1所示。该回路中流过所有隔离变压器T2的电流相同，助航灯L连接在隔离变压器T2的次级，隔离变压器T2初级和次级的电流保持为1：1关系，灯的发光强度与回路中的电流成正比。这样改变回路中电流的大小就能调节助航灯的亮度。同时，回路中的电流恒定时，助航灯的亮度也将会保持在恒定状态。这样也就保证系统中所有助航灯的光亮度相同。目前助航灯恒流调光器的国家标准（MH/T 6010-1999）规定：调光器各级（1－5级）输出电流分别为：6.6A、
5.2A、4.1A、3.4A、2.8A。具体如表1。
[0003] 表1 调光器各级输出电流的标称值及其允许变化范围
[0004]电流级别 标称值（A） 允许变化范围（A）
5 6.6 6.40~6.70
4 5.2 5.04~5.36
3 4.1 3.98~4.22
2 3.4 3.30~3.50
1 2.8 2.72~2.88
[0005] 目前，机场上的助航灯光源大多为白炽灯、卤钨灯，这类灯功率大、效率低。寿命短等缺点，而且在使用时，需要采用滤色片来得到所需的颜色光，不但利用率低，而且光色不纯。使用LED作为光源时，无法直接接在调光回路中，需要附加驱动控制电路装置。
发明内容
[0006] 本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种自学习式LED助航灯光强控制装置，无须添加额外的光强给定设备，无须对现有调光器进行改造或者更换。
[0007] 按照本发明提供的技术方案，所述自学习式LED助航灯光强控制装置包括：变压器、电流互感器的输入端串联后连接至助航灯回路中隔离变压器的次级，变压器的输出端同电源单元的输入端连接，电源单元的输出端同控制单元、驱动单元的电源输入端连接，电流互感器的输出端同检测单元的输入端连接，检测单元的输出端同控制单元的输入端连接，控制单元输出端同驱动单元的输入端连接，驱动单元的输出端连接LED光源；所述电源单元内含DC/DC变换器，分别向控制单元提供工作电压和向驱动单元提供驱动LED所需的电压；电流互感器检测调光器输出的调光电流，由检测单元将电流信号转换为电压信号，滤除干扰信号后供控制单元进行AD采样；控制单元将模拟量转化为数字量后，再将该数字量同自身存储的光强等级信息比较，判断出当前的调光等级，并向驱动单元输出对应亮度的PWM控制信号；所述驱动单元使用恒流方式驱动LED光源，并通过PWM方式对LED光源进行亮度控制。
[0008] 进一步的，所述控制单元采用一个微处理器。
[0009] 所述控制单元对检测单元输出的信号进行定时AD采样，得出量化后的数据，并对量化的数据进行数字滤波，进一步去除干扰因素。
[0010] 所述控制单元进行AD采样后，判断存储记录中是否有光强等级和电流信息记录；如果没有记录，则存储本次的电流信息（电流大小、电流的波动范围），并开始对调光器输出不同调光等级进行自学习，学习过程中光源置最低亮度；如果存在记录，则根据采样的电流信息进行调光等级的判断，使LED光源处在对应的亮度上；所述自学习是指：在调光器输出每个调光等级下，控制单元记录本等级对应的电流信息，待一个等级的电流稳定后，对该等级的学习完毕；待5个等级学习完毕，控制单元自动分析所学习5个等级的电流信息，并对电流信息按照光强等级划分为对应的5个等级的电流范围。
[0011] 当调光器或助航灯首次接入助航灯回路时，LED助航灯光强控制装置需要进行一个自学习的过程：在调光器输出每个光强等级下，控制单元记录本等级对应的电流信息，待一个等级的电流稳定后，对该等级的学习完毕；待5个等级学习完毕，控制单元自动分析所学习5个等级的电流信息，并对电流信息按照光强等级划分为对应的5个等级的电流范围。
[0012] 所述驱动单元包括：驱动控制芯片的调光输入端连接控制单元输出的亮度调节PWM控制信号，驱动控制芯片的电流采样端连接LED电流检测电阻到地，驱动控制芯片的输出端连接驱动三极管的基极，驱动三极管集电极接电源，发射极接LED光源的正极；所述LED电流检测电阻串接在LED光源的回路中，驱动控制芯片检测流过电流检测电阻的电流，并控制驱动三极管来实现LED光源的调光控制，并使LED光源保持在恒流状态下工作。
[0013] 控制单元持续检测所处光强等级的电流，如检测到助航灯回路中电流发生波动，待电流稳定后，记录当前电流，同时对存储的所处光强等级的电流信息进行更新。
[0014] 本发明的优点是：无需提供额外单独的光强控制信号线，仅根据检测调光器输出的电流大小（隔离变压器次级电流大小）自动调整灯光光强；本发明设计的LED助航灯可以直接替换机场原有的传统助航灯，无须改造原有的调光系统；设计出的灯具采用大功率LED为光源，同传统的灯具相比具有光色纯、功耗低、寿命长、适应性强等特点，符合国家节能减排的大政方针，对于提升民航机场的运营保障能力具有重要意义。
附图说明
[0015] 图1是机场助航灯电路的原理图。
[0016] 图2是本发明电路结构框图。
[0017] 图3是本发明工作流程图。
[0018] 图4是驱动单元电路原理图。
具体实施方式
[0019] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0020] 如图2所示，本发明的电路结构包括：变压器1、电流互感器2的输入端串联后连接至助航灯回路中隔离变压器的次级，变压器1的输出端同电源单元3的输入端连接，电源单元3的输出端同控制单元5、驱动单元6的电源输入端连接，电流互感器2的输出端同检测单元4的输入端连接，检测单元4的输出端同控制单元5的输入端连接，控制单元5输出端同驱动单元6的输入端连接，驱动单元6的输出端连接LED光源7。
[0021] 所述电源单元3内含DC/DC变换器，分别向控制单元5提供工作＋5V电压和向驱动单元6提供驱动LED所需的电压；电流互感器检测调光器输出的调光电流，由检测单元4将电流信号转换为电压信号，滤除干扰信号后供控制单元5进行AD(模数转换器)采样；控制单元5含有微处理器(MCU)，将检测单元4输出的电压信号进行AD采样，将模拟量转化为数字量后，再将该数字量同自身存储的光强等级信息比较，判断出当前的调光等级，并向驱动单元6输出对应亮度的PWM(脉宽调制)控制信号；所述驱动单元6使用恒流方式驱动LED光源7，并通过PWM方式对LED光源7进行亮度控制。使LED处于相应亮度等级。
[0022] 驱动单元6的电路原理如图4所示。图中VCC、GND为电源输入端。PWM为控制单元5输出亮度调节信号。驱动控制芯片U1型号为MAX16803。驱动控制芯片U1的调光输入端DIM连接PWM控制信号，驱动控制芯片U1的电流采样端CS+连接LED电流检测电阻R1到地，驱动控制芯片U1的输出端连接驱动三极管Q1的基极，驱动三极管Q1集电极接电源VCC，发射极接LED光源的正极；所述LED电流检测电阻R1串接在LED光源的回路中。驱动控制芯片U1检测流过电流检测电阻R1的电流，并控制驱动三极管Q1来实现LED的调光控制，并使LED保持在恒流状态下工作。
[0023] 助航灯恒流调光器接受机场控制中心的调光指令，将机场助航灯光的光强调整到所需的光强等级。而且对于每个光强等级，助航灯恒流调光器输出不同的电流，这样光强等级跟助航灯回路中的电流是一一对应的。所以可以根据助航灯回路中电流大小来判断所处的光强等级。
[0024] 由于恒流调光器输出的电流存在误差、波动，所以每个光强等级所对应的电流大小是一个范围，而不是某个固定的值；因现场助航灯系统及布线不能改变，无法直接检测调光系统的输出回路（隔离变压器初级回路）的电流，只能检测隔离变压器次级电流；隔离变压器初次级的电流传输比因产品工艺问题存在差异；隔离变压器次级在助航灯调光时负载会变化，影响到隔离变压器初次级电流传输比。由于以上原因，调光系统的输出回路电流与隔离变压器次级电流不是一个恒定值，如果助航灯不通过自学习方式，很难适应实际使用时对调光器电流等级的准确判断。所以本发明所设计的助航灯可以自动检测回路中（隔离变压器次级）的电流，并不断的根据检测到电流修正所处等级的电流范围。助航灯将所学习的电流范围存储在内部的存储器中，掉电不丢失。下次上电后可以根据回路电流直接进入相应的光强等级。
[0025] 恒流调光器（助航灯）首次接入助航灯回路（助航调光系统），需要进行一个自学习的过程。
[0026] 比如：首先恒流调光器输出对应等级1的电流，助航灯将记录本等级对应的电流信息（电流大小、电流的波动范围）。待等级1稳定后，助航灯对等级1的学习也完毕，接下来可以将调光器的输出调至等级2。学习过程同等级1一样。直至学习完5个等级。待第5个等级学习完毕，助航灯将自动分析所学习5个等级的电流信息，并对电流信息按照光强等级划分为对应的5个等级。在完成电流信息的数据分析处理后，助航灯将输出光强自动切换至对应的光强等级。
[0027] 在正常工作过程中，本发明设计的助航灯仍一直检测所处光强等级的电流。如检测到助航灯回路中电流发生波动，待电流稳定后，记录当前电流大小，同时对存储的对应光强等级的电流信息进行同步的更新，以保证存储的电流信息准确性。
[0028] 在调光器输出光强等级改变时，电流变化比较大，助航灯将检测到的电流同所存储的各等级电流信息进行对比，判断所处的光强等级，并输出对应的光强亮度。
[0029] 以下是一个具体实施例的工作流程。
[0030] 1、如图3所示，控制装置上电后，微处理器（MCU）首先进行自身的初始化。
[0031] 2、MCU对检测单元4输出的信号进行定时AD采样，得出量化后的数据。并对量化的数据进行数字滤波，进一步去除干扰因素。得出稳定、准确的数据信息。
[0032] 3、MCU对采样的数据进行判断，判断存储记录中是否电流信息记录。是否学习过调光器的亮度等级。
[0033] A：如果没有学习记录，则接下来对调光器输出不同调光等级进行学习。首先存储本次的电流信息，直至学习到5个调光等级的电流信息。学习过程中光源置最低亮度。
[0034] B：如果存在学习记录，则接下来进入正常的工作流程。根据采样的电流信息进行亮度等级的判断，使LED光源7处在对应的亮度上。同时根据当前的调光电流信息判断是否需要对存储的电流记录进行适当的修正。以保证记录的各等级电流信息的准确性。
