铁路led节能信号灯的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种信号灯，特别是一种铁路LED节能信号灯。
【背景技术】
[0002] LED灯作为一种节能、维修量少的新型光源已经在铁路信号显示系统上成功运用， 因其具有可靠性高（约30%的发光二极管出现故障也不会影响信号的正常显示）、寿命长 (LED灯的寿命是双丝信号灯泡的100倍）、环保节能（耗电量不到双丝信号灯泡的50% )、 聚焦稳定、光度性好、无冲击电流等显著特点。对于铁路信号灯数量庞大、点多线长的情 况，采用LED铁路显示系统所体现的优越性对铁路部门开展安全可靠、节能降耗具有重要 意义，因此，用铁路LED信号灯替换双丝信号灯泡正逐步推广应用，对铁路部门开展安全可 靠、节能降耗具有重要意义。
[0003] 目前国内外的LED铁路信号灯普遍存在以下主要问题：一是产品配置形式多样， 驱动电流不一，不利于相互替换，兼容性差；二是LED驱动方式采用恒压电阻串联限流的方 式，致使LED没有工作在额定电流，发光强度低，造成电能浪费，没有体现出节能的优点；三 是改造时更换设备较多，工作量大，耗费工时长，对现场运输作业的干扰和影响大。同时这 些产品较为昂贵，若采用这些产品对既有线上双丝灯泡信号灯进行改造，改造所需投入费 用巨大。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是：提供一种铁路LED节能信号灯，以解决现有技术存 在的上述兼容性差、浪费电能、改造难度高、改造费用大的不足之处。
[0005] 解决上述技术问题的技术方案是：一种铁路LED节能信号灯，包括发光盘、电路 模块、透镜、外壳以及显示系统，发光盘上安装有多颗发光二极管灯珠，所述的多颗发光二 极管灯珠以混联方式构成组成多个支路，按阵列方式排列在发光盘上；所述的电路模块包 括电源输入电路、DC-DC电源模块、恒流源驱动电路、控制电路、维持电流负载电路、报警电 路，所述的电源输入电路的输出端分别与DC-DC电源模块、恒流源驱动电路的输入端连接， DC-DC电源模块的输出端分别与恒流源驱动电路、控制电路、报警电路的输入端连接，恒流 源驱动电路的输出端分别与混联的发光二极管灯珠输入端连接，恒流源驱动电路的输出端 还通过LED检测电路与控制电路的输入端连接，控制电路的输出端分别与维持电流负载电 路、报警电路的输入端连接。
[0006] 本发明的进一步技术方案是：所述的电源输入电路包括依次连接在一起的EMC电 路和整流电路，整流电路的输出端分别与所述DC-DC电源模块、恒流源驱动电路的输入端 连接，EMC电路的输入端与交流电源连接。
[0007] 本发明的再进一步技术方案是：所述的电源输入电路还包括有防浪涌电路，该防 浪涌电路连接在交流电源、EMC电路之间。
[0008] 本发明的再进一步技术方案是：在所述的交流电源的输入电路上还并接有Tvs 管。
[0009] 本发明的进一步技术方案是：所述的报警电路包括报警检测模块、灯丝继电器、报 警输出模块，所述的报警检测模块的输入端分别与控制电路、DC-DC电源模块的输出端连 接，报警检测模块的输出端通过继电器与报警输出模块连接。
[0010] 本发明的进一步技术方案是：所述的控制电路输出端与恒流源驱动电路的输入端 之间还连接有使能控制电路。
[0011] 本发明的进一步技术方案是：所述发光盘的外形尺寸与信号机内玻尺寸相吻合。
[0012] 本发明的再进一步技术方案是：所述的透镜为蜂窝式透镜。
[0013] 由于采用上述结构，本发明之铁路LED节能信号灯及其节能控制方法与现有技术 相比，具有以下有益效果： 1.兼容性好： 由于本发明采用多颗发光二极管灯珠以混联方式构成组成多个支路，按阵列方式排 列在发光盘上，使发光盘的光源性能指标符合《LED铁路信号机构通用技术条件》（TB/T 3242-2010)和《铁路灯光信号颜色》（TB/T2081-89)中规定的相关要求，可取代传统的白炽 灯信号光源，该发光盘结构尺寸符合既有信号机构安装要求，并可兼容DDX型点灯单元和 DZDL型点灯单元，其兼容性较好，安装时无需改动信号机构，易于安装，节省投资。
[0014] 2.发光强度高，节能效果好： 由于本发明的电路模块包括电源输入电路、DC-DC电源模块、恒流源驱动电路、控制电 路、维持电流负载电路、报警电路，其中恒流源驱动电路的输出端分别与混联的发光二极管 输入端连接，因此，本发明采用多路恒流技术驱动发光二极管（LED)阵列，通过调整联接在 发光二极管支路上的电阻使各路发光二极管电流差异控制在2 %以内，确保提高发光二极 管的发光效率、发光盘的亮度一致性及发光二极管色度的稳定性，因而本发明可使LED灯 工作在额定电流，其发光强度高，节能效果好，使用寿命长，减少维修工作量。
[0015] 可抑制电磁干扰： 由于信号机构处于露天状态，很容易受到雷击及高压放电的干扰，虽然信号机构具有 一定的防雷功能，但是残余高压脉冲还是能对机构内的电子设备造成严重损坏。本发明在 交流电源的输入端并接Tvs管（瞬间抑制二极管），可抑制通过输入线和感应传输到电路上 的残余高压；通过电源输入电路上加入EMC(EMC是Electromagneticcompatibility的缩 写，即电磁兼容性，指设备所产生的电磁能量既不对其它设备产生干扰，也不受其他设备的 电磁能量干扰的能力）电路，可抑制电磁干扰。
[0016] 4.可及时进行故障监测： 由于本发明的控制电路输入端通过LED检测电路与恒流源驱动电路的输出端连接，可 使控制电路通过实时检测LED灯的工作电流来判别其工作状态。一旦发现有LED灯出现开 路、短路情况，立即将有问题的LED通路关断，这样LED灯的总工作电流减少。当总电流减 少达到30 ± 5 %时，将LED灯切换为副丝供电的工作状态；当总电流减少达到50 ± 5 %时，将 LED灯电源关闭。
[0017] 5?可进行故障报警： 由于本发明的控制电路的输出端连接有报警电路连接，当LED灯损坏的数量达到 30±5%时，灯继续亮，输出报警信号；LED灯珠损坏的数量达到50±5%及以上时，关闭LED 驱动电路，使输入电流降至灯丝继电器的维持电流以下，灯丝继电器落下。
[0018] 性能可靠： 由于LED灯工作电流较低，为保证灯丝继电器可靠吸起落下，本发明还在控制电路的 输出端连接有维持电流负载电路，当需要负载时，接通该维持电流负载电路，不需要时，断 开该维持电流负载电路。
[0019] 7?节约电能： 与双丝信号灯相比，本发明的信号灯能耗小，对于某铁路局既有线上8056架双丝信 号灯信号机，约22200个双丝信号灯，用本发明信号灯完全改造双丝信号灯，每年可节电 50%，节电243. 09万度电（本发明铁路LED节能信号灯与双丝信号灯泡耗电量对比如表 1)〇
[0020] 8?改造难度小、改造费用低： 由于本发明发光盘的外形尺寸与信号机内玻尺寸相吻合，使安装时不需要变动信号机 构，因此，采用本发明对双丝信号灯铁路显示系统进行改造有两大优势：其一是改动少，其 二是费用低。其中： (1)改动少主要体现在：采用本发明对目前双丝信号灯泡铁路显示系统进行改造时， 不改动室内系统，对信号机设备投入和改动最少，工作量少，工时短，对现场运输作业的干 扰和影响最小，易于实现；对于约占70%的采用DDX型点灯转换单元的显示系统，只用LED 灯替换双丝信号灯泡，更换透镜装置，显示系统其他装置不变；对于约占30%的采用DZD型 智能点灯单元的显示系统，只用LED灯替换双丝信号灯泡，点灯单元更换为LED型点灯单 元，更换透镜装置，显示系统其他装置不变（具体改造工作见表2)。因此，本发明极大的降 低了铁路信号系统改造的难度，加快铁路局对铁路信号系统改造。 表2
[0021] (2)改造费用低主要体现在：由于改动设备少，其所需投入的设备成本和人工成 本少，从而大幅度降低了铁路信号系统改造的成本，加快铁路局对铁路信号系统改造。
[0022] 9.维修方便，降低劳动强度和工作量： 由于双丝信号灯易损坏和不稳定，在日常检修工作中经常需要进行电气特性测试、灯 光检查、调整聚焦以及损坏灯泡更换，而且调