一種led信號點燈單元的制作方法
【專利摘要】一種LED信號點燈單元。其由信號變壓器、監測裝置、LED電源和LED燈頭組成。本實用新型具有以下效果：LED電源采用可靠恒流源對LED芯片供電，LED芯片焊接于鋁基板然后與燈頭散熱器相固定，降低LED燈芯熱阻，使LED芯片節溫保持在長壽命工作區，提高LED芯片的使用壽命。LED點燈單元處于點燈狀態時，假負載投切電路將容性負載接入電路，提高信號變壓器一次側電流；LED點燈單元處于滅燈狀態時，假負載投切電路將容性負載脫離電路，使得信號變壓器一次側電流處于聯鎖電路正常工作的額定范圍內。實現了改用LED燈，可不改變信號聯鎖電路中燈絲繼電器的電氣特性，確保聯鎖電路的可靠性。
【專利說明】一種LED信號點燈單兀
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于鐵路信號燈【技術領域】，特別是涉及一種LED信號點燈單元。
【背景技術】
[0002]目前我國鐵路信號中大量采用的信號燈是普通的雙燈絲白熾燈泡，其缺點主要有以下幾個點:
[0003](I)壽命短:其壽命只有1000小時，在實際應用中需要經常更換，浪費資源，同時影響行車的安全和效率。
[0004](2)應用在鐵路信號色燈機構中照度小:由于白熾燈泡在應用中不能直接發出鐵路信號所需的各種顏色，因此必須經過色透鏡濾色才可以得到所需的各種顏色，而經色透鏡的光透射損耗率平均達到50%，因此照度小。
[0005](3)主副燈絲結構存有缺陷:目前的白熾燈泡的主副燈絲上下間隔只有2.5mm,因此在主燈絲工作時，主燈絲始終高溫炙烤著副燈絲，從而嚴重影響副燈絲的壽命，很容易出現當主燈絲熔斷時副燈絲已經被熔斷的現象，在鐵路信號中造成很嚴重的安全事故，同時副燈絲點亮時光學焦點存在偏差，因此其主副燈絲結構有缺陷。
[0006]目前開發的鐵路LED信號發光盤沒有在鐵路上大量應用的主要原因主要有以下幾個方面:
[0007](I)由于其不少于55燈泡的盤式結構和選用微功率發光二極管，而無法直接應用在鐵路現有規定的點燈電路制式中。盤式機構無法與現有燈座進行配套使用；
[0008](2)其發光體采用毫安級的信號驅動，很容易受到鐵路現場電信號的干擾而誤売;
[0009](3)其發光二極管在電壓漂移時顏色易發生改變，會產生信號錯誤的嚴重事故；
[0010](4)無獨立的主副光源，在應用時根據燈珠的損壞率來判定該燈盤是否失效需要更換，當部分燈珠已失效未達到損害率時，影響發光強度，同時影響理論光學焦點；
[0011](5)現有的鐵路LED信號發光盤，采用的是普通PCB，嚴重影響燈珠的散熱，從而影響燈珠的壽命和發光強度。
【發明內容】
[0012]為了解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種LED信號點燈單元。
[0013]為了達到上述目的，本實用新型提供的LED信號點燈單元由信號變壓器、監測裝置、LED電源和LED燈頭組成，其中:
[0014]信號變壓器用于將220V電源轉換成為適合LED點燈的電源以及為假負載投切電路提供所需的工頻交流電，其與LED電源中的電磁兼容電路連接，用于將外網交流電轉換成LED電源所需的電壓；
[0015]監測裝置與LED電源中的燈絲切換繼電器相連接，監測裝置內置碼開關；監測裝置設有外部通信接口，其與外部的監控計算機相連接；[0016]LED電源包括:電磁兼容電路、整流濾波電路、輔助電源、門檻檢測電路、主電源、副電源、主燈電流檢測電路、副燈電流檢測電路、電壓檢測電路、燈絲切換繼電器和假負載投切電路；其中:電磁兼容電路分別與整流濾波電路和假負載投切電路相連接；
[0017]整流濾波電路分別與輔助電源、主電源、副電源和門檻檢測電路相連接；
[0018]輔助電源為LED電源的內部供電電路，能提供穩定的工作電源，其電源輸出端與LED電源內部的用電部件相連接；
[0019]門檻檢測電路分別與主電源和副電源相連接；
[0020]主電源與主燈電流檢測電路相連接；
[0021 ] 主燈電流檢測電路分別與LED燈頭和假負載投切電路相連接；
[0022]副電源分別與燈絲切換繼電器和電壓檢測電路相連接；
[0023]燈絲切換繼電器與副燈電流檢測電路相連接；
[0024]副燈電流檢測電路分別與LED燈頭和假負載投切電路相連接；
[0025]副電源電壓檢測電路與燈絲切換繼電器相連接；
[0026]假負載投切電路分別與主電源和副電源相連接；
[0027]LED燈頭內部包括EMC電路和大功率LED燈芯；所述大功率LED燈芯分為兩組，即主LED燈和副LED燈，每組分別通過EMC電路與LED電源連接；EMC電路的兩個輸入端分別與主燈電流檢測電路和副燈電流檢測電路相連接，兩個輸出端分別與主LED燈和副LED燈相連接。
[0028]所述的主電源和副電源均包含恒流電路、限壓電路和短路保護電路。
[0029]所述的LED燈頭引出三個引腳分別與LED電源連接，與固有的白熾燈燈泡一致。
[0030]所述的LED燈頭還包括:基板、散熱器和定焦盤；其中:EMC電路、主LED燈和副LED燈焊接在鋁基板上，主LED燈和副LED燈的排列方式及尺寸保持與雙燈絲白熾燈一致，鋁基板涂覆導熱硅脂后固定于散熱器之上。
[0031]所述的散熱器固定在定焦盤上，定焦盤尺寸與白熾燈的定焦盤尺寸一致，定焦盤平面處含有鑒別銷孔。
[0032]本實用新型提供的LED信號點燈單元具有以下有益效果:
[0033](I)LED電源采用可靠恒流源對LED芯片供電，LED芯片焊接于鋁基板然后與燈頭散熱器相固定，降低LED燈芯熱阻，使LED芯片節溫保持在長壽命工作區，提高LED芯片的使用壽命。
[0034](2) LED點燈單元處于點燈狀態時，假負載投切電路將容性負載接入電路，提高信號變壓器一次側電流；LED點燈單元處于滅燈狀態時，假負載投切電路將容性負載脫離電路，使得信號變壓器一次側電流處于聯鎖電路正常工作的額定范圍內。實現了改用LED燈，可不改變信號聯鎖電路中燈絲繼電器的電氣特性，確保聯鎖電路的可靠性；容性負載在接入時，并不產生熱量，不影響LED電源內部溫度，不影響內部器件壽命。
[0035](3) LED電源具有故障自檢功能，當LED電源內部出現故障點時，LED電源通過報警電路對外報警。
[0036](4)LED燈芯發光體大小與雙燈絲白熾燈發光體尺寸基本一致，所以LED信號燈發光的視覺效果與白熾燈一致。【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1為本實用新型提供的LED信號點燈單元原理框圖。
[0038]圖2為LED燈頭主視圖。
[0039]圖3為LED燈頭側視圖。
【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型提供的LED信號點燈單元進行詳細說明。
[0041]如圖1所示，本實用新型提供的LED信號點燈單元由信號變壓器1、監測裝置17、LED電源3和LED燈頭10組成，其中:
[0042]信號變壓器I用于將220V電源轉換成為適合LED點燈的電源以及為假負載投切電路16提供所需的工頻交流電，其與LED電源3中的電磁兼容電路2連接，用于將外網交流電轉換成LED電源所需的電壓，同時信號變壓器I具有一定的防雷功能；
[0043]監測裝置17與LED電源3中的燈絲切換繼電器12相連接，監測裝置17內置碼開關，實現LED電源3與監測裝置17的相互對應；監測裝置17設有外部通信接口，其與外部的監控計算機相連接，當此LED電源3故障時，燈絲切換繼電器12落下，監測裝置17監測到燈絲切換繼電器12中的報警接點導通時，立即向外部的監測主機發送告警信號，實現LED點燈系統的故障定位報警；
[0044]LED電源3包括:電磁兼容電路2、整流濾波電路4、輔助電源5、門檻檢測電路15、主電源6、副電源14、主燈電流檢測電路7、副燈電流檢測電路11、電壓檢測電路13、燈絲切換繼電器12和假負載投切電路16 ;其中:電磁兼容電路2分別與整流濾波電路4和假負載投切電路16相連接；
[0045]整流濾波電路4分別與輔助電源5、主電源6、副電源14和門檻檢測電路15相連接；
[0046]輔助電源5為LED電源3的內部供電電路，能提供穩定的工作電源，其電源輸出端與LED電源3內部的用電部件相連接；
[0047]門檻檢測電路15分別與主電源6和副電源14相連接；
[0048]主電源6與主燈電流檢測電路7相連接；
[0049]主燈電流檢測電路7分別與LED燈頭10和假負載投切電路16相連接；
[0050]副電源14分別與燈絲切換繼電器12和電壓檢測電路13相連接；
[0051 ] 燈絲切換繼電器12與副燈電流檢測電路11相連接；
[0052]畐Ij燈電流檢測電路11分別與LED燈頭10和假負載投切電路16相連接；
[0053]副電源電壓檢測電路13與燈絲切換繼電器12相連接；
[0054]假負載投切電路16分別與主電源6和副電源14相連接；
[0055]LED燈頭10內部包括EMC電路9和大功率LED燈芯；所述大功率LED燈芯分為兩組，即主LED燈18和副LED燈19，每組分別通過EMC電路9與LED電源3連接；EMC電路9的兩個輸入端分別與主燈電流檢測電路7和副燈電流檢測電路11相連接，兩個輸出端分別與主LED燈18和副LED燈19相連接；
[0056]所述的主電源6和副電源14均包含恒流電路、限壓電路和短路保護電路，具有恒流、限壓、短路保護等功能。
[0057]所述的LED燈頭10引出三個引腳分別與LED電源3連接，與固有的白熾燈燈泡一致。
[0058]所述的LED燈頭10還包括:基板8、散熱器20和定焦盤21。
[0059]如圖2所示，EMC電路9、主LED燈18和副LED燈19焊接在鋁基板8上，主LED燈18和副LED燈19的排列方式及尺寸保持與雙燈絲白熾燈一致，鋁基板8涂覆導熱硅脂后固定于散熱器，利用鋁基板8固定減小LED燈芯與散熱器的熱阻，達到最佳的散熱性能。
[0060]如圖3所示，散熱器20與定焦盤21固定，定焦盤21尺寸與白熾燈的定焦盤尺寸一致。定焦盤21平面處含有鑒別銷孔，用于區別各色燈頭，具有防插錯功能。
[0061]本實用新型提供的LED信號點燈單元的工作原理:
[0062]當上電時，LED電源3內部的整流濾波電路4將信號變壓器I輸出的交流電壓轉變為直流電壓，直流電源經輔助電源5產生LED電源3所需的電壓。直流同時送于主電源6、副電源14，主電源6、副電源14產生穩定電流，為LED燈頭10提供穩定的電流源，此時LED燈頭10的主LED燈18直接點亮，副LED燈19通過EMC電路9接燈絲切換繼電器12常閉端子，與主LED燈18同時點亮。當輸出電流穩定建立，主燈電流檢測電路7，副燈電流檢測電路11穩定工作時，控制燈絲切換繼電器12吸起，副LED燈19熄滅，副電源14此時處于空載熱備狀態。在主燈電流檢測電路7和副燈電流檢測電路11建立時，這兩個電路產生控制信號，對假負載投切電路16進行控制，使容性負載接入電路，加大次級電流，使之增大初級電流，以滿足聯鎖條件。同時LED電源檢測假負載投切電路16電流值，當假負載投切電路16小于設定值時，假負載投切電路16控制主副燈熄滅，保障在不滿足聯鎖條件下LED燈頭10熄滅。
[0063]在主LED燈18點亮時，主電源6電路對主LED燈18的電流、電壓進行控制，同時副電源14電路通過電壓檢測電路13對副電源空載電壓進行檢測。當主LED燈18電流小于設定值或輸出電壓大于設定值時，燈絲切換繼電器12落下，由主LED燈18工作轉為副LED燈19工作，同時監測裝置17向外部輸出告警信號。當主LED燈18短路或者外圍線路短路時,主電源6中的短路保護電路將主電源6鎖死，燈絲切換繼電器12落下，由主LED燈18工作轉為副LED燈19工作，同時監測裝置17向外部輸出告警信號；需排除故障后重新上電才能解除短路鎖死狀態。
[0064]LED燈頭10內部EMC電路9，能夠防止LED燈芯誤點亮，鋁基板設兩組燈芯，一般情況下，LED鐵路信號機構主要由主LED光源發光指示，當主電源6出現故障或者主LED燈18損壞時，副LED燈19將亮起而取代主LED燈18，主LED燈18轉換副LED燈19時間小于50ms，這種轉換由控制電路實現。
【權利要求】
1.一種LED信號點燈單元，其特征在于:其由信號變壓器(I)、監測裝置(17)、LED電源(3)和LED燈頭(10)組成，其中: 信號變壓器(I)用于將220V電源轉換成為適合LED點燈的電源以及為假負載投切電路(16)提供所需的工頻交流電，其與LED電源(3)中的電磁兼容電路(2)連接，用于將外網交流電轉換成LED電源所需的電壓； 監測裝置(17)與LED電源(3)中的燈絲切換繼電器(12)相連接，監測裝置(17)內置碼開關；監測裝置(17)設有外部通信接口，其與外部的監控計算機相連接； LED電源(3)包括:電磁兼容電路(2)、整流濾波電路(4)、輔助電源(5)、門檻檢測電路(15)、主電源(6)、副電源(14)、主燈電流檢測電路(7)、副燈電流檢測電路(11)、電壓檢測電路(13 )、燈絲切換繼電器(12 )和假負載投切電路(16 );其中:電磁兼容電路(2 )分別與整流濾波電路(4)和假負載投切電路(16)相連接； 整流濾波電路(4)分別與輔助電源(5)、主電源(6)、副電源(14)和門檻檢測電路(15)相連接； 輔助電源(5)為LED電源(3)的內部供電電路，能提供穩定的工作電源，其電源輸出端與LED電源(3)內部的用電部件相連接； 門檻檢測電路(15)分別與主電源(6)和副電源(14)相連接； 主電源(6 )與主燈電流檢測電路(7 )相連接； 主燈電流檢測電路(7)分別與LED燈頭(10)和假負載投切電路(16)相連接； 副電源(14)分別與燈絲切換繼電器(12 )和電壓檢測電路(13 )相連接； 燈絲切換繼電器(12)與副燈電流檢測電路(11)相連接； 副燈電流檢測電路(11)分別與LED燈頭(10 )和假負載投切電路(16 )相連接； 副電源電壓檢測電路(13)與燈絲切換繼電器(12)相連接； 假負載投切電路(16)分別與主電源(6)和副電源(14)相連接； LED燈頭(10)內部包括EMC電路(9)和大功率LED燈芯；所述大功率LED燈芯分為兩組，即主LED燈(18)和副LED燈(19)，每組分別通過EMC電路(9)與LED電源(3)連接；EMC電路(9)的兩個輸入端分別與主燈電流檢測電路(7)和副燈電流檢測電路(11)相連接，兩個輸出端分別與主LED燈(18)和副LED燈(19)相連接。
2.根據權利要求1所述的LED信號點燈單元，其特征在于:所述的主電源(6)和副電源(14)均包含恒流電路、限壓電路和短路保護電路。
3.根據權利要求1所述的LED信號點燈單元，其特征在于:所述的LED燈頭(10)引出三個弓I腳分別與LED電源(3)連接，與固有的白熾燈燈泡一致。
4.根據權利要求1所述的LED信號點燈單元，其特征在于:所述的LED燈頭(10)還包括:基板(8 )、散熱器(20 )和定焦盤(21);其中=EMC電路(9 )、主LED燈(18 )和副LED燈(19 )焊接在鋁基板(8)上，主LED燈(18)和副LED燈(19)的排列方式及尺寸保持與雙燈絲白熾燈一致，鋁基板(8)涂覆導熱硅脂后固定于散熱器(20)之上。
5.根據權利要求4所述的LED信號點燈單元，其特征在于:所述的散熱器(20)固定在定焦盤(21)上，定焦盤(21)尺寸與白熾燈的定焦盤尺寸一致，定焦盤(21)平面處含有鑒別銷孔。
【文檔編號】H05B37/02GK203596959SQ201320813031
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】陳宇, 劉振強, 胡偉 申請人:天津輝煌路陽科技有限公司