一种铁路信号LED灯泡的电路系统及其设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种铁路信号LED灯泡的电路系统，用于替代钨丝灯泡式铁路信号光源，其功能包括电源变换、电路防护、驱动LED发光、兼容既有铁路电气系统，并且具备完全独立的双套电路与光源。本发明专利技术通过较低的电路技术复杂度实现了较高的产品可靠性，且具有防雷、抗电磁干扰功能；能够直接替换既有钨丝信号灯泡，无需改变老式钨丝灯泡信号机的电气系统，使其安装和部署更为容易，且能模拟出钨丝信号灯泡的电气特性，具有工作电流兼容铁路电气系统、工作电压范围宽、灭灯输入阻抗低、启动电流大、无电容假负载的特点，且能够适应铁路现场既有的各式钨丝灯泡专用点灯单元，避免在现场使用中出现不兼容问题。

A circuit system of railway signal LED bulb and its design method

The invention discloses a circuit system of a railway signal LED bulb, which is used to replace a tungsten filament bulb type railway signal light source. Its functions include power conversion, circuit protection, driving LED luminescence, compatibility with existing railway electrical system, and possesses completely independent double sets of circuits and light sources. The invention achieves higher product reliability through lower circuit technical complexity, and has lightning protection and electromagnetic interference resistance functions; can directly replace the existing tungsten filament signal bulb without changing the electrical system of the old tungsten filament bulb signal machine, so that it is easier to install and deploy, and can simulate the tungsten filament signal bulb. It has the characteristics of working current compatible with railway electric system, wide working voltage range, low input impedance of lamp extinguishing, large starting current and no capacitive pseudo-load, and can adapt to all kinds of existing special lighting units for tungsten filament bulbs in railway field to avoid incompatibility problems in field use.

【技术实现步骤摘要】
一种铁路信号LED灯泡的电路系统及其设计方法
本专利技术涉及一种铁路信号LED灯泡，尤其涉及铁路信号LED灯泡的驱动控制电路。
技术介绍
目前全国铁路现场仍普遍使用6502电气联锁系统作为铁路行车安全的信号控制平台，其中室外的色灯信号机构光源以白炽灯泡为主，使用长寿命的LED光源进行灯泡替换是在铁路用户中广受欢迎的方式。目前国内的铁路电务器材厂商研发推出的LED铁路信号机，在铁路现场施工时，往往需要更换信号机许多既有部件，再进行重新匹配调试，施工工作量大。在日常繁忙的车辆段内，电务施工的时间窗口期是非常紧迫的，如果能够提供一种仅需替换白炽灯泡方式的LED光源灯泡，则对于铁路信号机的LED光源替换工程将十分有利，也更易于被铁路客户接受试用和使用。在以往推出的铁路信号LED灯泡产品中，存在以下显著问题：1.LED灯泡的功耗太小，导致与既有铁路电气系统无法兼容；2.电路系统易受到雷击而损坏；3.LED易受到铁路现场复杂的强电磁干扰而乱显示；4.LED灯泡的灭灯输入阻抗太高，导致输入端感应出高电压而误点亮；5.工作电压范围太小，无法适应铁路现场供电电压的大范围波动；6.无法与铁路现场目前正在使用的白炽灯专用点灯单元兼容，需要替换为LED专用点灯单元。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供了一种铁路信号LED灯泡的电路系统设计方法，具备完全独立的双套化电路，通过较低的电路技术复杂度实现了较高的产品可靠性，具有防雷、抗电磁干扰功能，能模拟出钨丝信号灯泡的电气特性，具有工作电流兼容铁路电气系统、工作电压范围宽、灭灯输入阻抗低、启动电流大、无电容假负载的特点，能够适应铁路现场既有的各种钨丝灯泡专用点灯单元，在安装部署时直接替换白炽灯泡即可。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种铁路信号LED灯泡的电路系统，包括主电路系统，所述主电路系统包括EMI滤波器、整流降压电路、恒流驱动电路、LED滤波器、LED发光源和防雷组合，所述主电源输入端分别与EMI滤波器和防雷组合并联连接，所述整流降压电路分别与所述EMI滤波器和所述恒流驱动电路连接，所述LED滤波器分别与恒流驱动电路和LED发光源连接。进一步地，还包括副电路系统，且所述副电路系统与所述主电路系统的结构完全一致。进一步地，所述主电路系统还包括外负载控制电路和电流监控电路，所述外负载控制电路与所述EMI滤波器所述防雷组合均并联连接，所述电流监控电路的输出信号用于控制所述外负载控制电路。进一步地，所述主电路系统还包括电压监控电路，所述电压监控电路分别与所述整流降压电路和所述恒流驱动电路连接，所述电压监控电路由比较器U5、采样分压电阻Ru1、Ru2、参考分压电阻Ru3、Ru4连接组成，用于监视恒流驱动电路的输入电压。进一步地，所述电流监控电路内连接采样电阻，所述采样电阻与所述恒流驱动电路相连。进一步地，所述主电路系统还包括发热电阻，所述发热电阻与所述外负载控制电路连接。进一步地，所述发热电阻使用外置的硅胶发热板，通过线缆与外负载控制电路相连接，硅胶发热板粘贴于信号机灯室内壁的表面。一种铁路信号LED灯泡的电路系统的设计方法，利用上述铁路信号LED灯泡的电路系统，所述外负载控制电路中的继电器J1落下时，主电源输入端的两个交流端被自恢复保险丝FJ1短路；当所述外负载控制电路中的继电器J1吸合时，主电源输入端的两个交流端断开，且主电源与发热电阻接通。进一步地，所述EMI滤波器由线间滤波陶瓷电容SC1、SC2、线-地滤波陶瓷电容SC3、SC4、共模电感T1连接组成；所述防雷组合由线间压敏电阻VR1、VR2、VR3、线-地压敏电阻VR4、VR5、VR6、线间TVS管TD1、TD2、TD3连接组成；所述整流降压电路由整流桥BR1、三端线性稳压器U1、U2、滤波固态电解电容C1和滤波钽电容C2连接组成；所述外负载控制电路由继电器J1、保护二极管DJ1、限流电阻RJ1、驱动三极管QJ1、自恢复保险丝FJ1连接组成，受到电流监控电路的输出信号控制。进一步地，所述恒流驱动电路由恒流控制器U4，滤波电容C1、C2、限流电阻Rx1、保护二极管D1和自恢复保险丝FU1连接组成，所述恒流驱动电路根据电压监控电路的输出控制信号决定是否工作，并且与电流监控电路中的采样电阻Rk1相连；所述电流监控电路由比较器U6、上限参考分压电阻Ri1、Ri2、下限参考分压电阻Ri3、Ri4、采样电阻Rk1、采样滤波电容Ci1和上拉电阻RL1连接组成；当输入电压低于设定的门限值时电压监控电路向恒流驱动电路输出禁止工作信号。本专利技术具有的优点和积极效果是：1.内置了雷电防护电路和多级EMI电路，避免以往产品易受到雷击损坏和电磁干扰乱显示的问题，提高产品运行可靠性。2.使用外置电阻硅胶发热板的假负载设计来增大工作电流，用于兼容既有铁路电气系统，并且避免了以往产品使用电容假负载导致寿命短的问题，能够兼容现场使用的各种白炽灯泡专用点灯单元。3.灭灯状态下电源端被短路，使其输入阻抗很低，避免了以往现场由于在输入端感应出高电压而使LED误点亮的问题；并且使点灯启动电流较大，有利于铁路电气系统的继电器快速吸合。4.采用线性稳压器作为电源变换主要器件，使其具有很宽的工作电压范围，能够适应铁路现场供电电压波动较大的实际情况。5.实时监控输入电压和LED工作状态，在输入电压过低或LED故障时能够及时切断假负载并使LED灭灯，在核心器件损坏时LED也不会点亮，避免信号机的升级显示，符合铁路信号故障导向安全原则。附图说明图1是本专利技术一实施例的铁路信号LED灯泡的电路系统的结构示意图；图2是EMI滤波器电路结构图；图3为防雷组合电路结构图；图4为外负载控制电路结构图；图5为整流降压电路结构；图6为电压监控电路结构图；图7为恒流驱动电路结构图；图8为电流监控电路结构图。图中：1、主电源输入端2、EMI滤波器3、防雷组合4、整流降压电路5、恒流驱动电路6、电压监控电路7、采样电阻8、电流监控电路9、外负载控制电路10、发热电阻11、LED滤波器12、LED发光源13、主电路系统14、副电路系统具体实施方式如图1所示，本实施例提供一种铁路信号LED灯泡的电路系统，包括主电路系统13和副电路系统14，且主电路系统13与副电路系统14的结构完全一致，且提供一种铁路信号LED灯泡的电路系统设计方法，具备完全独立的双套化电路，通过较低的电路技术复杂度实现了较高的产品可靠性，采用线性稳压器作为电源变换主要器件，使其具有很宽的工作电压范围，能够适应铁路现场供电电压波动较大的实际情况。主电路系统13由EMI滤波器2、整流降压电路4、恒流驱动电路5、LED滤波器11、LED发光源12、防雷组合3、电压监控电路6、电流监控电路8、外负载控制电路9、发热电阻10构成，主电源输入端1分别与EMI滤波器2、防雷组合3、外负载控制电路9并联连接，此铁路信号LED灯泡的电路系统具有防雷、抗电磁干扰功能，能模拟出钨丝信号灯泡的电气特性，具有工作电流兼容铁路电气系统、工作电压范围宽、灭灯输入阻抗低、启动电流大、无电容假负载的特点，能够适应铁路现场既有的各种钨丝灯泡专用点灯单元，在安装部署时直接替换白炽灯泡即可。EMI滤波器2由线间滤波陶瓷电容SC1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路信号LED灯泡的电路系统，其特征在于：包括主电路系统(13)，所述主电路系统(13)包括EMI滤波器(2)、整流降压电路(4)、恒流驱动电路(5)、LED滤波器(11)、LED发光源(12)和防雷组合(3)，所述主电源输入端(1)分别与EMI滤波器(2)和防雷组合(3)并联连接，所述整流降压电路(4)分别与所述EMI滤波器(2)和所述恒流驱动电路(5)连接，所述LED滤波器(11)分别与恒流驱动电路(5)和LED发光源(12)连接。

【技术特征摘要】
1.一种铁路信号LED灯泡的电路系统，其特征在于：包括主电路系统(13)，所述主电路系统(13)包括EMI滤波器(2)、整流降压电路(4)、恒流驱动电路(5)、LED滤波器(11)、LED发光源(12)和防雷组合(3)，所述主电源输入端(1)分别与EMI滤波器(2)和防雷组合(3)并联连接，所述整流降压电路(4)分别与所述EMI滤波器(2)和所述恒流驱动电路(5)连接，所述LED滤波器(11)分别与恒流驱动电路(5)和LED发光源(12)连接。2.根据权利要求1所述的铁路信号LED灯泡的电路系统，其特征在于：还包括副电路系统(14)，且所述副电路系统(14)与所述主电路系统(13)的结构完全一致。3.根据权利要求1或2所述的铁路信号LED灯泡的电路系统，其特征在于：所述主电路系统(13)还包括外负载控制电路(9)和电流监控电路(8)，所述外负载控制电路(9)与所述EMI滤波器(2)和所述防雷组合(3)均并联连接，所述电流监控电路(8)的输出信号用于控制所述外负载控制电路(9)。4.根据权利要求3所述的铁路信号LED灯泡的电路系统，其特征在于：所述主电路系统(13)还包括电压监控电路(6)，所述电压监控电路(6)分别与所述整流降压电路(4)和所述恒流驱动电路(5)连接，所述电压监控电路(6)由比较器U5、采样分压电阻Ru1、Ru2、参考分压电阻Ru3、Ru4连接组成，用于监视恒流驱动电路(5)的输入电压。5.根据权利要求3所述的铁路信号LED灯泡的电路系统，其特征在于：所述电流监控电路(8)内连接采样电阻(7)，所述采样电阻(7)与所述恒流驱动电路(5)相连。6.根据权利要求4或5所述的铁路信号LED灯泡的电路系统，其特征在于：所述主电路系统(13)还包括发热电阻(10)，所述发热电阻(10)与所述外负载控制电路(9)连接。7.根据权利要求6所述的铁路信号LED灯泡的电路系统，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江涛，杨松楠，范玉进，张鹏泉，
申请(专利权)人：天津光电丰泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12