一种能直接应用于路网报警系统的led信号灯的制作方法
【专利摘要】本发明涉及的一种能直接应用于路网报警系统的LED信号灯，包括主箱体（2）、透镜（3）、遮光罩（4）、信号灯后箱盖（8）、齿形散热器（1）和LED发光器（6），其中所述的LED发光器（6）直接设置在齿形散热器（1）的一端面，并通过与齿形散热器（1）上的环形连接板固定在透镜（3）后部的主箱体（2）内，其特征在于：所述的LED发光器（6）包括至少两组LED发光器：主发光光源和辅助组发光光源；并且所述的主发光光源和辅助组发光光源通过串接在电路中的LED特性转换电路（10）构成LED信号灯用光源，同时经与原有的多功能智能点灯单元（11）连接，构成适用于路网报警系统的LED信号灯。
【专利说明】一种能直接应用于路网报警系统的LED信号灯
【技术领域】
[0001]本发明涉一种LED信号灯，尤其是一种能直接应用于路网报警系统的LED信号灯。【背景技术】
[0002]目前铁路信号灯系统中大量使用如附图11所示的双钨丝白炽灯作为信号灯的光源，随着国家高铁行业的迅速发展，信号灯使用的数量也越来越大，由于钨丝白炽灯的平均寿命比较短，只有2000 -3000小时左右，导致了铁路系统的信号灯的维修率居高不下，既浪费了大量的人力物力，也给铁路的安全运行增加了隐患。
[0003]目前高质量LED灯泡的平均寿命高达5 - 10万小时，如果采用LED灯泡替代信号灯内的白炽灯，可以使信号灯系统的故障维修率降低20倍以上，其意义是显而易见，非常巨大的。
[0004]但是，这种用LED灯泡替代白炽灯作为铁路信号灯光源的显而易见的积极效果，在技术上却遇到了实际困难:许多国际，国内的LED灯泡制造商经过多年的努力，却无法突破这个技术难题。主要原因在于:因为目前高铁广泛使用的是以输出功率25W的双钨丝白炽灯作为光源信号灯，在实际应用中通过一类似于如图12所示的“多功能智能点灯单元”，组成适用于路网的信号灯自动报警监控系统。由于该多功能智能点灯单元中设置的具有灯丝断丝定位报警功能，因此可以实现远距离在信号楼内进行解码，通过断丝定位显示断位灯丝，从而及时更换即将损坏的白炽灯。
[0005]由于上述技术已十分完善、并已经成为行业认可的成熟技术。如果以一般的LED灯泡直接更换、替代信号灯内的原有的双钨丝白炽灯后，信号灯系统内输出的电信号无法经“多功能智能点灯单元”与铁路系统原有的路网报警系统正常衔接，导致报警失效。因此，在不允许对报警系统进行重新设计的前提下，仅仅简单地以LED灯泡直接更换、替代信号灯内的原有双钨丝白炽灯就无法通过报警系统自动提醒信号灯故障的发生，就会发生安全事故。
[0006]如果按一些LED厂商提出改变原铁路路网系统内的报警，这不仅涉及到与整个铁路系统的路网报警系统的匹配问题。不但会使成本增加，更重要的是:一个新的安全保障系统需要经过大量的长期的安全认证，其代价和费用，将是十分昂贵和复杂的，目前尚不能立刻在铁路系统内执行。
[0007]此外，目前普遍使用的白炽灯光源信号灯，除了一个罩壳外，还包括一透镜、安置在透镜后部一通过调节支架可调节焦距的双钨丝白炽灯作为光源、以及一个与双钨丝光源组成双保险工作电路的路网报警系统。在更换新的白炽灯光源时，由于移动了调节支架，因此在更换白炽灯以后，必须重新进行对焦，才能保证使用中的信号灯达到技术要求的光照距离。
[0008]经过本 申请人:的研究发现，那些公司生产的LED灯泡之所以不能被原有的“多功能智能点灯单元”和铁路信号灯报警系统识别，其根本的原因是那些公司生产的LED灯泡电特性与白炽灯的电特性相差甚远，如果我们可以生产一款与白炽灯电特性相近的LED灯泡，那么用长寿命，高效率的LED灯泡直接替代信号灯内的白炽灯就成为可能了。
[0009]因此，如何在不改变路网报警系统的前提下，将LED灯直接应用于高铁的信号灯上就成为铁路系统和LED等研发企业亟需解决的课题。
【发明内容】
[0010]本发明的目的:旨在提出一种可以不变更铁路信号灯系统安全报警系统、而直接在信号灯箱体内替换原有白炽灯灯泡的LED信号灯。
[0011]这种能直接应用于路网报警系统的LED信号灯，包括主箱体2、透镜3、遮光罩4、信号灯后箱盖8、散热器I和LED发光器6,其中所述的LED发光器6直接设置在齿形散热器I的一端面，并通过与齿形散热器I上的环形连接板固定在透镜3后部的主箱体2内，其特征在于:所述的LED发光器6包括至少两组LED发光器:主发光光源和辅助组发光光源，并且所述的主发光光源和辅助组发光光源通过串接在电路中的LED特性转换电路10构成LED信号灯用光源；同时经与原有的多功能智能点灯单元11连接，构成适用于路网报警系统的LED信号灯。
[0012]所述的LED特性转换电路10包括一桥堆整流器D以及分别与桥堆整流器D四个对角节点分别连接的主发光光源和辅助组发光光源；其中所述的主发光光源通过桥堆整流器D的对角两节点直接接地，桥堆整流器D的另外两个对角节点则输出电流信号与多功能智能点灯单元11相连，组成主发光光源工作电路；同时，所述的辅助组发光光源则直接与多功能智能点灯单元11相连，组成备用的辅助发光光源工作电路。
[0013]所述的LED特性转换电路10由工作电压220V、输出电流1.5?25A、输出功率为5 - 25W的主发光光源构成交流驱动电路，通过串接在工作电路中的电阻值为0.5 - 50欧姆的电阻器R，经输出导线与多功能智能点灯单元11相连构成。
[0014]所述的LED特性转换电路10由工作电压220V、输出电流1.5?25A、输出功率为5 -25W的主发光光源和辅助组发光光源组成，通过输出导线直接与多功能智能点灯单元11相连构成。
[0015]根据以上技术方案提出的这种LED灯，与现在普遍使用的白炽灯光源信号灯相比较具有以下优点:
[0016]1、铁路信号灯安全寿命可以达10万小时，各项指标符合中华人民共和国铁道行业LED铁路信号机构技术条件的要求。通过实验表明:可以大大提高铁路信号灯的使用寿命并降低铁路信号灯的故障发生率，其安全意义十分重要。
[0017]2、安装使用极为简便，更换时直接通过螺丝固定，不需要调焦。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明LED信号灯的结构示意图；
[0019]图2为本发明的工作原理图；
[0020]图3为采用桥式整流的LED特性转换电路结构示意图；
[0021]图4为采用串有电阻的LED特性转换电路结构示意图；
[0022]图5为采用无电阻的LED特性转换电路结构示意图；
[0023]图6为采用高效稳压电路的LED特性转换电路结构示意图；[0024]图7为采用高精度恒流电源的LED特性转换电路结构示意图；
[0025]图8.1为采用金属LED金属支架结构的LED光源结构示意图；
[0026]图8.2图8.1的AA向剖视图；
[0027]图9.1为采用铝基板加发光管芯片封装的COB结构光源的结构示意图；
[0028]图9.2图9.1的AA向剖视图；
[0029]图10.1为采用铝基板加贴片发光管的LED光源结构示意图；
[0030]图10.2为图10.1的AA向剖视图；
[0031 ] 图11为白炽灯铁路信号灯结构示意图；
[0032]图12为多功能智能点灯单元结构及工作原理示意图。
[0033]图中:1-LED散热器2-主箱体3_透镜4_遮光罩5-LED电路板6-LED发光器7-LED主、副灯接线柱8-信号灯后盖9-蜂鸣器10-LED特性转换电路11_多功能智能电灯单元12-支架散热铝基板13-支架固定安装孔14-发光管芯片15-芯片连接线16-发光管焊盘17-输出导线18-围边框19-硅胶20-铝基板上连接电路21-铝基板22-白炽灯23-调节支架。
【具体实施方式】
[0034]这种能直接应用于路网报警系统的LED信号灯，包括主箱体2、透镜3、遮光罩4、信号灯后箱盖8、散热器I和LED发光器6,其中所述的LED发光器6直接设置在齿形散热器I的一端面，并通过与齿形散热器I上的环形连接板固定在透镜3后部的主箱体2内，其特征在于:所述的LED发光器6包括至少两组LED发光器:主发光光源和辅助组发光光源；并且所述的主发光光源和辅助组发光光源通过串接在电路中的LED特性转换电路10构成LED信号灯用光源；同时经与原有的多功能智能点灯单元11连接，构成适用于路网报警系统的LED信号灯。
[0035]本发明的主导思想是:考虑到铁路系统原有的多功能智能点灯单元(选用西安信通博特铁路信号有限公司)及路网报警系统采用交流12V供电，根据其供电特性和考虑到LED光源需要与钨丝灯(25W功率)特性近似的要求，综合原有双钨丝白炽灯的电气特性，本技术方案设计的LED特性转换电路和LED灯泡的实际工作电路的需要，所采用的LED特性转换电路可以采用以下三种基本结构形式:
[0036]其一；所述的LED特性转换电路10包括一桥堆整流器D以及分别与桥堆整流器D四个对角节点分别连接的主发光光源和辅助组发光光源；其中所述的主发光光源通过桥堆整流器D的对角两节点直接接地，桥堆整流器D的另外两个对角节点则输出电流信号与多功能智能点灯单元11相连，组成主发光光源工作电路；同时，所述的辅助组发光光源则直接与多功能智能点灯单元11相连，组成备用的辅助发光光源工作电路。
[0037]其二 ；所述的LED特性转换电路10由工作电压220V、输出电流1.5?25A、输出功率为5 - 25W的主发光光源构成交流驱动电路，通过串接在工作电路中的电阻值为0.5 - 50欧姆的电阻器R，经输出导线与多功能智能点灯单元11相连构成。
[0038]其三；所述的LED特性转换电路10由工作电压220V、输出电流1.5?25A、输出功率为5 -25W的主发光光源和辅助组发光光源组成，通过输出导线直接与多功能智能点灯单元11相连构成。[0039]在实际应用中，本发明人技术方案中采用的是点光源LED发光灯泡结构。
[0040]其中:
[0041]A 光源:
[0042]我们采用LED点光源，光源含至少两组各自己独立通路的LED芯片，分别构成主发光光源和辅发光光源。平时工作使用主发光光源系统，一旦主发光光源系统发生故障，在原铁路报警器的作用下导通辅发光光源，同时，信号灯的中原有的路网报警系统发出报警信号，其功能与原有的白炽灯系统功能完全一样。
[0043]光源:可以分别采用三种结构
[0044]图8.1,8.2是本发明的采用LED金属支架结构光源结构；
[0045]图中:第一组LED芯片组成主发光光源；第二组LED芯片组成辅发光光源。硅胶19既构成LED芯片的上部密封面，同时也成为围边框18，其作用是防止荧光粉硅胶溢出。支架散热铝基板12上设有支架安装孔13，便于整个发光器与箱体前部固定；发光管芯片构成的主发光光源、辅发光光源通过发光盘焊管16及输出导线17与外接电路连接；发光管芯片14之间由芯片连接线15实现内部连接。
[0046]图9.1,9.2是本发明的采用铝基板加发光管芯片封装的COB结构；
[0047]图中:第一组LED芯片组成主发光光源；第二组LED芯片组成辅发光光源。硅胶19既构成LED芯片的上部密封面，同时也成为围边框18，其作用是防止荧光粉硅胶溢出。支架散热铝基板12上设有支架安装孔13，便于整个发光器与箱体前部固定；发光管芯片构成的主发光光源、辅发光光源通过发光盘焊管16及输出导线17与外接电路连接；发光管芯片14之间由芯片连接线15实现内部连接。
[0048]图10.1,10.2是本发明的采用铝基板加贴片发光管的光源结构。
[0049]图中:第一组LED芯片组成主发光光源；第二组LED芯片组成辅发光光源。两组发光芯片组均粘贴在铝基板21上，铝基板21上设有支架安装孔13，便于整个发光器与箱体前部固定；发光管芯片构成的主发光光源、辅发光光源通过发光盘焊管16及输出导线17与外接电路连接；发光管芯片14之间由芯片连接线15实现内部连接。
[0050]在实际使用中，本发明涉及的技术方案中的LED信号灯的LED特性转换电路，其输入端连接主发光光源，其输出端则接入多功能智能电灯单元，构成LElD正常工作通路。并同时经多功能智能电灯单元11中的报警单元将短位信号输送到远离本LED信号灯的监控室，在监控室的灯丝断丝定位显示器和蜂鸣器显示断丝信号。
[0051]而辅助正常工作的LED而辅发光光源光源，其输出的两端则直接接入多功能智能电灯单元构成主光源损坏后、维持LED信号灯继续工作的通道。
[0052]在本技术方案中，考虑到原有的铁路路网报警系统9的供电系统采用交流12V供电，根据其供电特性和考虑到LED光源需要与钨丝灯特性近似的要求，综合原有白炽灯的电气特性，所述的LED发光器6的工作电压220V、输出电流1.5?25A、输出功率为6 -25W。
[0053]实施例1
[0054]采用如图3所示的即为桥堆整流电路的LED特性转换电路示意图。
[0055]所述的LED特性转换电路10包括一桥堆整流器D以及分别与桥堆整流器D四个对角节点分别连接的主发光光源和辅助组发光光源；其中所述的主发光光源通过桥堆整流器D的对角两节点直接接地，桥堆整流器D的另外两个对角节点则输出电流信号与多功能智能点灯单元11相连，组成主发光光源工作电路；同时，所述的辅助组发光光源则直接与多功能智能点灯单元11相连，组成备用的辅助发光光源工作电路。
[0056]实施例2
[0057]采用如图4所示的交流驱动电路组成LED特性转换电路，其中的主发光光源和辅助组发光光源并连接在多功能智能电灯单元11输入端，分别构成主发光光源和辅助组发光光源导通电路，主要是在主发光光源的一端串接着一个阻值在0.5 -50欧姆的电阻R。该电阻的阻值的确定是根据所选用的LED发光器6的功率而定的。
[0058]图4所示的交流驱动电路，同样经多功能智能电灯单元11中的报警单元将短位信号输送到远离本LED信号灯的监控室，在监控室的灯丝断丝定位显示器和蜂鸣器显示断丝信号。而辅助正常工作的LED而辅发光光源光源，其输出的两端则直接接入多功能智能电灯单元11构成主光源损坏后、维持LED信号灯继续工作的通道。
[0059]实施例3
[0060]采用如图5所示的交流驱动电路，其中的主发光光源和辅助组发光光源并联接在多功能智能电灯单元11输入端，分别构成主发光光源和辅助组发光光源导通电路。与图4不相同的地方，则是在主发光光源的一端直接与多功能智能点灯单元11连接。此时主发光光源和辅助组发光光源的输出功率均为25W。
[0061]图5所示的交流驱动电路，同样经多功能智能电灯单元11中的报警单元将短位信号输送到远离本LED信号灯的监控室，在监控室的灯丝断丝定位显示器和蜂鸣器显示断丝信号。而辅助正常工作的LED而辅发光光源光源，其输出的两端则直接接入多功能智能电灯单元11构成主光源损坏后、维持LED信号灯继续工作的通道。
[0062]图5所示的上述这种LED特性转换电路在实际使用中可以充分利用齿形散热器散发LED发光器产生的热量。
[0063]此外，本发明采用的LED特性转换电路，也可以是如图6所示的一种半波整流电路(高效稳压电路)或者是采用如图7所示的高精度恒流电路。应用类似于的这两种电路作为LED特性转换电路也可以解决LED发光器与多功能智能点灯单元之间的衔接。
【权利要求】
1.一种能直接应用于路网报警系统的LED信号灯，包括主箱体(2)、透镜(3)、遮光罩(4)、信号灯后箱盖(8)、齿形散热器(I)和LED发光器(6)，其中所述的LED发光器(6)直接设置在齿形散热器(I)的一端面，并通过与齿形散热器(I)上的环形连接板固定在透镜(3)后部的主箱体(2)内，其特征在于:所述的LED发光器(6)包括至少两组LED发光器:主发光光源和辅助组发光光源；并且所述的主发光光源和辅助组发光光源通过串接在电路中的LED特性转换电路(10)构成LED信号灯用光源；同时经与原有的多功能智能点灯单元(11)连接，构成适用于路网报警系统的LED信号灯。
2.如权利要求1所述的一种能直接应用于路网报警系统的LED信号灯，其特征在于:所述的LED特性转换电路(10)包括一桥堆整流器D以及分别与桥堆整流器D四个对角节点分别连接的主发光光源和辅助组发光光源；其中所述的主发光光源通过桥堆整流器D的对角两节点直接接地，桥堆整流器D的另外两个对角节点则输出电流信号与多功能智能点灯单元(11)相连，组成主发光光源工作电路；同时，所述的辅助组发光光源则直接与多功能智能点灯单元(11)相连，组成备用的辅助发光光源工作电路。
3.如权利要求1所述的一种能直接应用于路网报警系统的LED信号灯，其特征在于:所述的LED特性转换电路(10)由工作电压220V、输出电流1.5?25A、输出功率为5 - 25W的主发光光源构成交流驱动电路，通过串接在工作电路中的电阻值为0.5 - 50欧姆的电阻器R，经输出导线与多功能智能点灯单元(11)相连构成。
4.如权利要求1所述的一种能直接应用于路网报警系统的LED信号灯，其特征在于:所述的LED特性转换电路(10)由工作电压220V、输出电流1.5?25A、输出功率为5 - 25W的主发光光源和辅助组发光光源组成，通过输出导线直接与多功能智能点灯单元(11)相连构成。
【文档编号】H05B37/02GK103742831SQ201310577264
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】王小平, 王民湘, 吴根财, 王之冰, 汪培本 申请人:上海高铁电气科技有限公司, 上海嘉塘电子股份有限公司