專利名稱：一種led鐵路信號燈光源的制作方法
技術領域：
本發明涉及鐵路信號燈光源，具體講是一種用LED光源代替現有白熾燈 鐵路信號燈光源。
技術背景目前，鐵路信號燈光源都還是使用白熾燈光源，現有白熾燈鐵路信號燈 光源都是交流低壓供電通過燈口安裝在信號機上，在燈口上有電源公共端、主 燈絲電源端、副燈絲電源端、在這種光源的外部點燈線路中有燈絲切換(電流 驅動繼電器)及報警電路、報警裝置并有多個電流驅動的燈絲緩放繼電器。白 熾燈鐵路信號燈光源由于使用的是白熾燈，存在著其他領域中白熾燈一樣的 不足和缺點，如能耗高，使用時間短等，如圖1所示。隨著LED冷光源技術日臻完善，在鐵路信號燈光源方面有關科研單位及 廠家已經做了許多研究與應用，隨著機車提速對光源的要求，LED信號燈光 源已成為鐵路信號領域的新技術。LED光源因其發光機理，具有壽命長、亮度高、方向性好省電等優點， 最終在鐵路信號領域必將代替現有光源成為信號燈的主流光源。基于此許多 單位都在進行這方面產品研究推廣及工程應用，比如很多科技人員也進行了 一些創造性研究并申報了許多專利，如中國專利號200520035118.4的一 種LED多芯片鐵路信號燈光源，在金屬散熱器4的一個平面上緊固一塊印制 電路板5，印制板上預置有二組LED芯片6，該二組芯片分別由二個獨立的控 制電路I和II所控制，各控制電路的輸入端分別與鐵路信號燈系統所提供的 交流電源相連，即鐵路信號燈燈泡中的二組燈絲分別被由一個控制電路和控 制電路所控制的LED芯片組所構成的光源所取代。又如中國專利號200520045062. 0本實用新型涉及一種主、副光源可切換 的點光源鐵路信號燈，其特征在于在燈座內設有基片，基片上安裝有多個發 光芯片，燈座上還設有罩在基片外的聚光透鏡，控制線與基片上的發光芯片 連接。上述專利及產品有的已應用于鐵路線，有的正在推廣之中，從應用的情況 看，我們發現這些產品在燈口連接、電流大小、主副燈絲設計等方面都不能完 整反映出原信號燈光源的物理特性、電氣性能及可靠性，都不能在低成本的 水平上代替原光源。(雖然，有的稱可以代替原光源，比如重慶萬道光電科技有 限公司，中國專利號200520035118.4所述產品，但是事事實上是做不到的).所有產品的做法是從并聯多個LED光源的指示效果上與原光源比較，用 并聯來提高可靠性，另配電源線路來形成光源，這樣形成的光源在物理性能與 電氣性能方面是不能配合原信號機及點燈線路.報警單元的，為了使光源配合 原點燈線路，需配套LED專用的變壓器單元、燈絲切換單、元報警單元。有 的還需要專用燈絲緩放繼電器，所以他們的方法從經濟方面講成本上很高； 從可靠性方面講問題很大，因為它將故障區域從原燈絲放大到它產品的所有 電子元器件，使得并聯LED所增加可靠性的效果難以發揮出來，并且不符合 "故障導向安全"鐵路的最高原則；從工程使用方面來講，它們使換燈泡這 一簡單的事情變成工程，有的需更換整個信號機，甚至改換控制房電路。總之，現在的LED鐵路信號燈光源，存在如下問題1、 僅可用于站線改造或新線建設不能用于日常維護，成本高， 一般情況 要幾千元甚至上萬元；；2、 使用后維護成本高維護時間長，不能滿足鐵路"故障導向安全"原則， 直接影響列車安全正點行車；3、 電子線路中任何一個元件的損壞都相當于主副燈絲同時溶斷，可靠性 不高，而LED光源的壽命長、亮度高、方向性好、省電等優勢發揮不出來
發明內容
本發明基于上述現有LED鐵路信號燈光源技術中存在的缺陷和不足，提 供一種可靠性好，完全滿足鐵路信號"故障導向安全"要求的，又能完全模 擬白熾光源各種特性(物理性能電氣性能)，可以像燈泡一樣簡單更換原光源 的LED鐵路信號燈光源。為實現上述發明目的本發明的技術方案是一種LED鐵路信號燈光源，包括燈殼l、控制電路板2、由白色發光管組 成的LED燈區3、燈腳4，其特征是還有主、副AC-DC直流穩壓電源5及容 性假負載6，所述控制電路板裝在燈殼內部的后面，LED燈區裝在殼內的正面， 在電路板上燈殼內的兩側分別裝兩個AC-DC主、副直流穩壓電源，主、副直 流穩壓電源的功率器件分別固定在燈殼內側面上，在燈殼內還裝有容性假負 載，燈殼下部有燈腳，并帶有三個電極；所述在控制電路板的控制電路含有 防雷擊電路、假負載電容、主副直流穩壓電源、主燈絲熔斷模擬、電源切換 等電路、LED燈區及LED燈區損壞、過電壓、欠電壓檢測電路；由燈腳輸入 的公共端、主副交流電源端經過防雷擊電路連接主燈絲熔斷模擬電路，主燈 絲熔斷模擬電路的交流輸出電源電路上并聯容性假負載，并接入主副AC-DC 電源，主副AC-DC電源輸出經電源切換電路接入LED燈區，所述的LED燈區 損壞、過電壓、欠電壓檢測及控制電路分別連接燈區電路，電源切換電路、 主副電源與主燈絲熔斷模擬電路。所述的容性假負載是由兩個電解電容負極 對負極連接而構成。本發明一種LED鐵路信號燈光源與現有技術相比，具有突出的實質性特 點和顯著進步為1、由LED及相應的電子控制線路及外形結構完全模擬出原鐵路信號燈白 燈光源的電氣性能物理性能及可靠性(物理連接結構)，在不改變原光源點燈 及控制線路及信號機的情況下，用換燈泡的方法完全替換原白燈光源，重要的 是解決了 LED化后更換時間長影響行車的問題. 2、 完全模擬了現有白熾燈光源的主副燈絲的電氣特性(電流.電壓及熔斷 特性)，配合了原燈絲切換報警電路，、解決了 LED光源不能配合原點燈線路 及設施中電流驅動型繼電器的問題，在不改變現有燈白燈光源線路及設施的 情況下，低成本就可將信號光源LED化；3、 根據鐵路信號"故障導向安全"的原則要求，采用雙電源及檢測控制 電路使LED壽命長及并聯LED的可靠性高充分達到發揮，真正提高了光源的 可靠性.本發明的產品成本低.可靠性高.維護時間短，不僅適用于新站線建設，老 站線改造而且適合正常維修維護，對于加速LED這種壽命長亮度高方向性好 省電的新光源在鐵路信號領域的普及有著重大意義。
圖1是現有白熾燈鐵路信號燈光源電氣原理框圖； 圖2是本發明一種LED鐵路信號燈光源的結構主視圖； 圖3是本發明一種LED鐵路信號燈光源的結構側視圖； 圖4是本發明一種LED鐵路信號燈光源的電氣原理框圖。
具體實施方式
以下結合附圖進行詳細說明圖2和圖3所示，是本發明一種LED鐵路信號燈光源的外形及結構示意 圖。LED鐵路信號燈光源有燈殼1、控制電路板2、由3-8個LED白色發光管 組成的LED燈區3、燈腳(燈口)4、主、副(兩個)AC-DC直流穩壓電源5及 容性假負載6等，所述控制電路板裝在燈殼內部的后面，LED燈區裝在殼內 的正面，在電路板上燈殼內的兩側分別裝主、副AC-DC直流穩壓電源，主、 副AC-DC直流穩壓電源的功率器件分別固定在燈殼內側面上，在燈殼內還裝 容性假負載(本示意圖容性假負載裝在燈殼內LED燈區的上部空間內，容性假 負載是由兩個電解電容負極對負極連接而構成)，燈殼下部有燈腳(燈口)，并
帶有三個電極(類同于原光源一樣分別接公共端、主燈絲、副燈絲)。圖4所示，本發明一種LED鐵路信號燈光源的電氣原理框圖。所述在燈 殼內部后面控制電路板的電路含有防雷擊電路、容性假負載、主副AC-DC直 流穩壓電源、主燈絲熔斷模擬、電源切換等電路、LED燈區及LED燈區損壞、 過電壓、欠電壓檢測電路及控制電路；現有白熾燈鐵路信號燈光源的燈絲切 換及報警電路中的交流電源公共端、主燈絲電源端、副燈絲電源端(在信號機 燈座上)與LED鐵路信號燈光源的燈腳(燈口)上相對應電極相接，由燈腳(燈 口)輸入的公共端、主副電源端經過防雷擊電路連接主燈絲熔斷模擬電路，主 燈絲熔斷模擬電路的輸出交流電源上并聯容性假負載，并接入主副AC-DC電 源，主副AC-DC電源輸出經電源切換電路接入LED燈區，所述的LED燈區損 壞、過電壓、欠電壓檢測電路及控制電路分別連接LED燈區電路，電源切換 電路、主副AC-DC電源與主燈絲熔斷模擬電路。其AODC電源電路、LED燈 區損壞、過電壓、欠電壓檢測及控制電路和電源切換等等電路都是現有技術， 是目前普遍釆用的繼電器開關電路及過電壓、欠電壓檢測控制電路，這些都 是本技術領域普通技術人員所熟悉的，為此，不作詳細描述。本發明在由兩 個電解電容負極對負極連接而構成的容性假負載電路基礎上應用這些基礎電 路，用一種特定的結構構成一種新的LED鐵路信號燈光源控制驅動電路，完全 模擬了現有白熾燈光源的主副燈絲的電氣特性(電流.電壓及熔斷特性)，使現 有白熾燈鐵路信號燈光源的點燈控制線路(燈絲切換、報警電路、報警裝置及 多個電流型緩放繼電器)得到了很好的利用。從而不會改變現有鐵路信號原由 設施。本發明一種LED鐵路信號燈光源的工作原理當電源接通各部分電路工作時，主燈絲熔斷模擬電路，接通外部的主燈 絲電源，經容性假負載接通主、副AODC電源，兩電源經電源切換電路，并由 主電源給燈區供電。在主電源給燈區供電時，副電源處于熱備份狀態。為保
證LED鐵路信號燈光源正常工作，當LED鐵路信號燈光源發生故障情況則會 自動采取控制措施如下1、 當LED燈區的LED發光管損壞達3(m時，LED鐵路信號燈光源的電路中 的檢測控制電路，通過檢測燈區電流發現發光管損壞故障，并通過主燈絲熔斷 模擬電路向外部燈絲切換及報警電路發出主燈絲熔斷狀態.2、 當主電源出現了過壓、欠壓、過流等故障時，檢測控制電路通過檢測 其電壓狀態發現故障，并通過主燈絲熔斷模擬電路向外部燈絲切換及報警電 路發出主燈絲熔斷狀態；同時，通過電源切換電路斷開AC-DC主電源，LED 燈區接通副電源；使LED燈區可繼續保持工作；3、 當副電源出現了過壓、欠壓、過流等故障時，檢測控制電路通過檢測 其電壓狀態發現這一事件，并通過主燈絲熔斷模擬電路向外部燈絲切換及報 警電路發出主燈絲熔斷狀態；4、 當檢測控制電路發生非邏輯故障時，它的輸出也將在保證在正常供電的 同時，控制主燈絲熔斷模擬電路向外部燈絲切換及報警電路發出主燈絲熔斷 狀態；5、 當主燈絲熔斷模擬電路與電源切換電路發生電氣故障時，它們中的繼 電器接點倒向常閉接點，斷開主燈絲電路，接通副燈絲電路(其中的第4、第5 工作狀態下完全符合鐵路信號"故障導向安全"的原則)。上述的一-主燈絲熔斷模擬電路向外部燈絲切換及報警電路發出主燈絲熔 斷狀態一一既斷開外部主燈絲電路，接通外部副燈絲電路，這時外部燈絲切換 及報警電路會像原白熾燈光源主燈絲熔斷一樣采取報警等動作.在上述的電路正常工作過程或出現故障斷開主燈絲電路，接通副燈絲電 路的工作過程中，由于采用了并聯于交流電路的容性假負載，這使電流在無 功耗的情況下加大到2-2. 3A (原白熾燈光源25瓦功率對應的電流)，從而能 夠與原配整個原點燈、報警、控制線路及所有電流驅動繼電器相匹配。
權利要求
1、一種LED鐵路信號燈光源，包括燈殼(1)、控制電路板(2)、由白色發光管組成的LED燈區(3)、燈腳(4)，其特征是還有主、副AC-DC直流穩壓電源(5)及容性假負載(6)，所述控制電路板裝在燈殼內部的后面，LED燈區裝在殼內的正面，在電路板上燈殼內的兩側分別裝兩個AC-DC主、副直流穩壓電源，主、副直流穩壓電源的功率器件分別固定在燈殼內側面上，在燈殼內還裝有容性假負載，燈殼下部有燈腳，并帶有三個電極；所述在控制電路板的控制電路含有防雷擊電路、假負載電容、主副直流穩壓電源、主燈絲熔斷模擬、電源切換等電路、LED燈區及LED燈區損壞、過電壓、欠電壓檢測電路；由燈腳輸入的公共端、主副交流電源端經過防雷擊電路連接主燈絲熔斷模擬電路，主燈絲熔斷模擬電路的交流輸出電源電路上并聯容性假負載，并接入主副AC-DC電源，主副AC-DC電源輸出經電源切換電路接入LED燈區，所述的LED燈區損壞、過電壓、欠電壓檢測及控制電路分別連接燈區電路，電源切換電路、主副電源與主燈絲熔斷模擬電路。
2、 根據權利要求1所述的一種LED鐵路信號燈光源，其特征是所述的容性假負載是由兩個電解電容負極對負極連接而構成。
全文摘要
本發明提供了一種LED鐵路信號燈光源，特點有防雷擊電路、主燈絲熔斷模擬、容性假負載、主、副AC-DC電源、電源切換電路、LED燈區電路、LED燈區損壞、過電壓、欠電壓檢測電路及控制電路；電源接通各部分電路工作時，主燈絲熔斷模擬電路，接通外部的主燈絲電源，經容性假負載接通主、副AC-DC電源，兩電源經電源切換電路，并由主電源給燈區供電。在主電源給燈區供電時，副電源處于熱備份狀態。為保證LED鐵路信號燈光源正常工作，當LED鐵路信號燈光源發生故障情況則會自動采取控制措施。它解決了LED光源不能配合原點燈線路及設施的問題，并最大可能地提高了可靠性，可用于新舊鐵路線路工程及鐵路線路正常維護工作。
文檔編號F21S8/00GK101149134SQ20071018521
公開日2008年3月26日 申請日期2007年11月9日 優先權日2007年11月9日
發明者梁吉業, 陳紅星 申請人:山西大學