专利名称：一种led铁路信号灯光源的制作方法
技术领域：
本发明涉及铁路信号灯光源，具体讲是一种用LED光源代替现有白炽灯 铁路信号灯光源。
技术背景目前，铁路信号灯光源都还是使用白炽灯光源，现有白炽灯铁路信号灯 光源都是交流低压供电通过灯口安装在信号机上，在灯口上有电源公共端、主 灯丝电源端、副灯丝电源端、在这种光源的外部点灯线路中有灯丝切换(电流 驱动继电器)及报警电路、报警装置并有多个电流驱动的灯丝缓放继电器。白 炽灯铁路信号灯光源由于使用的是白炽灯，存在着其他领域中白炽灯一样的 不足和缺点，如能耗高，使用时间短等，如图1所示。随着LED冷光源技术日臻完善，在铁路信号灯光源方面有关科研单位及 厂家已经做了许多研究与应用，随着机车提速对光源的要求，LED信号灯光 源已成为铁路信号领域的新技术。LED光源因其发光机理，具有寿命长、亮度高、方向性好省电等优点， 最终在铁路信号领域必将代替现有光源成为信号灯的主流光源。基于此许多 单位都在进行这方面产品研究推广及工程应用，比如很多科技人员也进行了 一些创造性研究并申报了许多专利，如中国专利号200520035118.4的一 种LED多芯片铁路信号灯光源，在金属散热器4的一个平面上紧固一块印制 电路板5，印制板上预置有二组LED芯片6，该二组芯片分别由二个独立的控 制电路I和II所控制，各控制电路的输入端分别与铁路信号灯系统所提供的 交流电源相连，即铁路信号灯灯泡中的二组灯丝分别被由一个控制电路和控 制电路所控制的LED芯片组所构成的光源所取代。又如中国专利号200520045062. 0本实用新型涉及一种主、副光源可切换 的点光源铁路信号灯，其特征在于在灯座内设有基片，基片上安装有多个发 光芯片，灯座上还设有罩在基片外的聚光透镜，控制线与基片上的发光芯片 连接。上述专利及产品有的已应用于铁路线，有的正在推广之中，从应用的情况 看，我们发现这些产品在灯口连接、电流大小、主副灯丝设计等方面都不能完 整反映出原信号灯光源的物理特性、电气性能及可靠性，都不能在低成本的 水平上代替原光源。(虽然，有的称可以代替原光源，比如重庆万道光电科技有 限公司，中国专利号200520035118.4所述产品，但是事事实上是做不到的).所有产品的做法是从并联多个LED光源的指示效果上与原光源比较，用 并联来提高可靠性，另配电源线路来形成光源，这样形成的光源在物理性能与 电气性能方面是不能配合原信号机及点灯线路.报警单元的，为了使光源配合 原点灯线路，需配套LED专用的变压器单元、灯丝切换单、元报警单元。有 的还需要专用灯丝缓放继电器，所以他们的方法从经济方面讲成本上很高； 从可靠性方面讲问题很大，因为它将故障区域从原灯丝放大到它产品的所有 电子元器件，使得并联LED所增加可靠性的效果难以发挥出来，并且不符合 "故障导向安全"铁路的最高原则；从工程使用方面来讲，它们使换灯泡这 一简单的事情变成工程，有的需更换整个信号机，甚至改换控制房电路。总之，现在的LED铁路信号灯光源，存在如下问题1、 仅可用于站线改造或新线建设不能用于日常维护，成本高， 一般情况 要几千元甚至上万元；；2、 使用后维护成本高维护时间长，不能满足铁路"故障导向安全"原则， 直接影响列车安全正点行车；3、 电子线路中任何一个元件的损坏都相当于主副灯丝同时溶断，可靠性 不高，而LED光源的寿命长、亮度高、方向性好、省电等优势发挥不出来
发明内容
本发明基于上述现有LED铁路信号灯光源技术中存在的缺陷和不足，提 供一种可靠性好，完全满足铁路信号"故障导向安全"要求的，又能完全模 拟白炽光源各种特性(物理性能电气性能)，可以像灯泡一样简单更换原光源 的LED铁路信号灯光源。为实现上述发明目的本发明的技术方案是一种LED铁路信号灯光源，包括灯壳l、控制电路板2、由白色发光管组 成的LED灯区3、灯脚4，其特征是还有主、副AC-DC直流稳压电源5及容 性假负载6，所述控制电路板装在灯壳内部的后面，LED灯区装在壳内的正面， 在电路板上灯壳内的两侧分别装两个AC-DC主、副直流稳压电源，主、副直 流稳压电源的功率器件分别固定在灯壳内侧面上，在灯壳内还装有容性假负 载，灯壳下部有灯脚，并带有三个电极；所述在控制电路板的控制电路含有 防雷击电路、假负载电容、主副直流稳压电源、主灯丝熔断模拟、电源切换 等电路、LED灯区及LED灯区损坏、过电压、欠电压检测电路；由灯脚输入 的公共端、主副交流电源端经过防雷击电路连接主灯丝熔断模拟电路，主灯 丝熔断模拟电路的交流输出电源电路上并联容性假负载，并接入主副AC-DC 电源，主副AC-DC电源输出经电源切换电路接入LED灯区，所述的LED灯区 损坏、过电压、欠电压检测及控制电路分别连接灯区电路，电源切换电路、 主副电源与主灯丝熔断模拟电路。所述的容性假负载是由两个电解电容负极 对负极连接而构成。本发明一种LED铁路信号灯光源与现有技术相比，具有突出的实质性特 点和显著进步为1、由LED及相应的电子控制线路及外形结构完全模拟出原铁路信号灯白 灯光源的电气性能物理性能及可靠性(物理连接结构)，在不改变原光源点灯 及控制线路及信号机的情况下，用换灯泡的方法完全替换原白灯光源，重要的 是解决了 LED化后更换时间长影响行车的问题. 2、 完全模拟了现有白炽灯光源的主副灯丝的电气特性(电流.电压及熔断 特性)，配合了原灯丝切换报警电路，、解决了 LED光源不能配合原点灯线路 及设施中电流驱动型继电器的问题，在不改变现有灯白灯光源线路及设施的 情况下，低成本就可将信号光源LED化；3、 根据铁路信号"故障导向安全"的原则要求，采用双电源及检测控制 电路使LED寿命长及并联LED的可靠性高充分达到发挥，真正提高了光源的 可靠性.本发明的产品成本低.可靠性高.维护时间短，不仅适用于新站线建设，老 站线改造而且适合正常维修维护，对于加速LED这种寿命长亮度高方向性好 省电的新光源在铁路信号领域的普及有着重大意义。
图1是现有白炽灯铁路信号灯光源电气原理框图； 图2是本发明一种LED铁路信号灯光源的结构主视图； 图3是本发明一种LED铁路信号灯光源的结构侧视图； 图4是本发明一种LED铁路信号灯光源的电气原理框图。
具体实施方式
以下结合附图进行详细说明图2和图3所示，是本发明一种LED铁路信号灯光源的外形及结构示意 图。LED铁路信号灯光源有灯壳1、控制电路板2、由3-8个LED白色发光管 组成的LED灯区3、灯脚(灯口)4、主、副(两个)AC-DC直流稳压电源5及 容性假负载6等，所述控制电路板装在灯壳内部的后面，LED灯区装在壳内 的正面，在电路板上灯壳内的两侧分别装主、副AC-DC直流稳压电源，主、 副AC-DC直流稳压电源的功率器件分别固定在灯壳内侧面上，在灯壳内还装 容性假负载(本示意图容性假负载装在灯壳内LED灯区的上部空间内，容性假 负载是由两个电解电容负极对负极连接而构成)，灯壳下部有灯脚(灯口)，并
带有三个电极(类同于原光源一样分别接公共端、主灯丝、副灯丝)。图4所示，本发明一种LED铁路信号灯光源的电气原理框图。所述在灯 壳内部后面控制电路板的电路含有防雷击电路、容性假负载、主副AC-DC直 流稳压电源、主灯丝熔断模拟、电源切换等电路、LED灯区及LED灯区损坏、 过电压、欠电压检测电路及控制电路；现有白炽灯铁路信号灯光源的灯丝切 换及报警电路中的交流电源公共端、主灯丝电源端、副灯丝电源端(在信号机 灯座上)与LED铁路信号灯光源的灯脚(灯口)上相对应电极相接，由灯脚(灯 口)输入的公共端、主副电源端经过防雷击电路连接主灯丝熔断模拟电路，主 灯丝熔断模拟电路的输出交流电源上并联容性假负载，并接入主副AC-DC电 源，主副AC-DC电源输出经电源切换电路接入LED灯区，所述的LED灯区损 坏、过电压、欠电压检测电路及控制电路分别连接LED灯区电路，电源切换 电路、主副AC-DC电源与主灯丝熔断模拟电路。其AODC电源电路、LED灯 区损坏、过电压、欠电压检测及控制电路和电源切换等等电路都是现有技术， 是目前普遍釆用的继电器开关电路及过电压、欠电压检测控制电路，这些都 是本技术领域普通技术人员所熟悉的，为此，不作详细描述。本发明在由两 个电解电容负极对负极连接而构成的容性假负载电路基础上应用这些基础电 路，用一种特定的结构构成一种新的LED铁路信号灯光源控制驱动电路，完全 模拟了现有白炽灯光源的主副灯丝的电气特性(电流.电压及熔断特性)，使现 有白炽灯铁路信号灯光源的点灯控制线路(灯丝切换、报警电路、报警装置及 多个电流型缓放继电器)得到了很好的利用。从而不会改变现有铁路信号原由 设施。本发明一种LED铁路信号灯光源的工作原理当电源接通各部分电路工作时，主灯丝熔断模拟电路，接通外部的主灯 丝电源，经容性假负载接通主、副AODC电源，两电源经电源切换电路，并由 主电源给灯区供电。在主电源给灯区供电时，副电源处于热备份状态。为保
证LED铁路信号灯光源正常工作，当LED铁路信号灯光源发生故障情况则会 自动采取控制措施如下1、 当LED灯区的LED发光管损坏达3(m时，LED铁路信号灯光源的电路中 的检测控制电路，通过检测灯区电流发现发光管损坏故障，并通过主灯丝熔断 模拟电路向外部灯丝切换及报警电路发出主灯丝熔断状态.2、 当主电源出现了过压、欠压、过流等故障时，检测控制电路通过检测 其电压状态发现故障，并通过主灯丝熔断模拟电路向外部灯丝切换及报警电 路发出主灯丝熔断状态；同时，通过电源切换电路断开AC-DC主电源，LED 灯区接通副电源；使LED灯区可继续保持工作；3、 当副电源出现了过压、欠压、过流等故障时，检测控制电路通过检测 其电压状态发现这一事件，并通过主灯丝熔断模拟电路向外部灯丝切换及报 警电路发出主灯丝熔断状态；4、 当检测控制电路发生非逻辑故障时，它的输出也将在保证在正常供电的 同时，控制主灯丝熔断模拟电路向外部灯丝切换及报警电路发出主灯丝熔断 状态；5、 当主灯丝熔断模拟电路与电源切换电路发生电气故障时，它们中的继 电器接点倒向常闭接点，断开主灯丝电路，接通副灯丝电路(其中的第4、第5 工作状态下完全符合铁路信号"故障导向安全"的原则)。上述的一-主灯丝熔断模拟电路向外部灯丝切换及报警电路发出主灯丝熔 断状态一一既断开外部主灯丝电路，接通外部副灯丝电路，这时外部灯丝切换 及报警电路会像原白炽灯光源主灯丝熔断一样采取报警等动作.在上述的电路正常工作过程或出现故障断开主灯丝电路，接通副灯丝电 路的工作过程中，由于采用了并联于交流电路的容性假负载，这使电流在无 功耗的情况下加大到2-2. 3A (原白炽灯光源25瓦功率对应的电流)，从而能 够与原配整个原点灯、报警、控制线路及所有电流驱动继电器相匹配。
权利要求
1、一种LED铁路信号灯光源，包括灯壳(1)、控制电路板(2)、由白色发光管组成的LED灯区(3)、灯脚(4)，其特征是还有主、副AC-DC直流稳压电源(5)及容性假负载(6)，所述控制电路板装在灯壳内部的后面，LED灯区装在壳内的正面，在电路板上灯壳内的两侧分别装两个AC-DC主、副直流稳压电源，主、副直流稳压电源的功率器件分别固定在灯壳内侧面上，在灯壳内还装有容性假负载，灯壳下部有灯脚，并带有三个电极；所述在控制电路板的控制电路含有防雷击电路、假负载电容、主副直流稳压电源、主灯丝熔断模拟、电源切换等电路、LED灯区及LED灯区损坏、过电压、欠电压检测电路；由灯脚输入的公共端、主副交流电源端经过防雷击电路连接主灯丝熔断模拟电路，主灯丝熔断模拟电路的交流输出电源电路上并联容性假负载，并接入主副AC-DC电源，主副AC-DC电源输出经电源切换电路接入LED灯区，所述的LED灯区损坏、过电压、欠电压检测及控制电路分别连接灯区电路，电源切换电路、主副电源与主灯丝熔断模拟电路。
2、 根据权利要求1所述的一种LED铁路信号灯光源，其特征是所述的容性假负载是由两个电解电容负极对负极连接而构成。
全文摘要
本发明提供了一种LED铁路信号灯光源，特点有防雷击电路、主灯丝熔断模拟、容性假负载、主、副AC-DC电源、电源切换电路、LED灯区电路、LED灯区损坏、过电压、欠电压检测电路及控制电路；电源接通各部分电路工作时，主灯丝熔断模拟电路，接通外部的主灯丝电源，经容性假负载接通主、副AC-DC电源，两电源经电源切换电路，并由主电源给灯区供电。在主电源给灯区供电时，副电源处于热备份状态。为保证LED铁路信号灯光源正常工作，当LED铁路信号灯光源发生故障情况则会自动采取控制措施。它解决了LED光源不能配合原点灯线路及设施的问题，并最大可能地提高了可靠性，可用于新旧铁路线路工程及铁路线路正常维护工作。
文档编号F21S8/00GK101149134SQ20071018521
公开日2008年3月26日 申请日期2007年11月9日 优先权日2007年11月9日
发明者梁吉业, 陈红星 申请人:山西大学