CN101875328B - 一种机车标志灯装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机车标志灯装置，其包括机车电源单元，还包括用作标志灯光源的LED负载、及连接于所述机车电源单元与LED负载之间的用于给所述LED负载提供恒流的恒流控制电路，所述恒流控制电路包括恒流单元及与所述恒流单元相连的用于给所述LED负载提供持续稳定电流的储能续流电路。本发明通过恒流控制电路及LED负载使机车标志灯具有效率高、寿命长、启动稳定迅速、及过流保护的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种灯具，更具体地说，涉及一种采用恒流驱动LED的机车标志灯装置。
背景技术
机车标志灯为机车或动车组头部和尾部的指示灯的组合，其主要通过红色灯光显示机车运行线路和方向。如今，机车速度日益加快，机车对显示运行线路和方向的标志灯的要求也越来越高，尤其是机车在夜间行驶时，机车周围环境变换万千，环境条件也十分恶劣，而机车又涉及国家经济命脉和人身安全问题，所以机车标志灯尤为重要。
机车标志灯要求灯光亮度高、效率高、启动稳定迅速、寿命长。然而，目前的机车标志灯通常采用普通卤钨光源的灯具，通过红色透明罩进行标志指示，卤钨光源的灯具的发光效率低，也没有稳压装置，其发光强度会随着电压波动而波动，存在稳定性差的缺点，且反复启动照明容易烧断钨丝，其寿命短，结构复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述机车标志灯效率低、寿命短的缺陷，提供一种采用LED作为标志灯光源的效率高、寿命长的机车标志灯装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种机车标志灯装置，其包括机车电源单元，还包括用作标志灯光源的LED负载、及连接于所述机车电源单元与LED负载之间的用于给所述LED负载提供恒流的恒流控制电路，所述恒流控制电路包括恒流单元及与所述恒流单元相连的用于给所述LED负载提供持续稳定电流的储能续流电路。
在本发明所述的一种机车标志灯装置中，所述恒流单元包括恒流芯片U1、采样电路、及开关管，所述开关管为场效应管，且所述恒流芯片的第2脚通过所述采样电路接地，恒流芯片的第2脚同时与所述场效应管的源极相连，所述恒流芯片的第4脚与所述场效应管的栅极相连。
在本发明所述的一种机车标志灯装置中，所述恒流芯片U1为HV9901系列。
在本发明所述的一种机车标志灯装置中，所述采样电路包括采样电阻R3。
在本发明所述的一种机车标志灯装置中，所述储能续流电路包括用于储能的电感L1、与所述电感L1的一端相连的续流电路、及连接于所述电感的另一端与续流电路之间的高频电容C4。
在本发明所述的一种机车标志灯装置中，所述续流电路包括并联的二极管D16及电阻R2。
在本发明所述的一种机车标志灯装置中，所述二极管D16的阳极连接所述场效应管的漏极，其阴极连接机车电源的正极线。
在本发明所述的一种机车标志灯装置中，所述机车电源单元包括并联于机车电源的正极线与负极线之间的电解电容C1、C2及高频电容C3。
在本发明所述的一种机车标志灯装置中，所述机车电源单元还包括串接在机车电源的负极线上的防反接二极管D1。
实施本发明的一种机车标志灯装置，具有以下有益效果：其采用LED作为机车标志灯光源，并通过恒流控制电路实时监控并调整LED的电流使LED具有恒定的驱动电流，LED的光源使机车标志灯具有效率高、寿命长的优点。
另一方面，本发明直接由机车电源供电，电路结构简单、可靠，采用开关管使本发明启动稳定迅速，通过多个电容使本发明的电磁兼容性好，而且，本发明通过恒流控制电路中的恒流芯片及开关管使本发明还具有过流保护的优点。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明机车标志灯装置的原理框图；
图2是本发明机车标志灯装置一实施例的电路图。
具体实施方式
本发明采用LED替代传统的机车标志灯光源，同时，在机车电源供电前提下采用恒流控制电路200给LED提供其所需的较低恒流电以使机车标志灯发光效率高、寿命长、且安全稳定可靠。
参见图1及图2，图1是本发明机车标志灯装置的原理框图。本发明提供的机车标志灯装置主要包括给机车标志灯供电的机车电源单元100、用作标志灯光源的LED负载300、及连接于机车电源单元100与LED负载300之间的用于给LED负载300提供恒流的恒流控制电路200，恒流控制电路200包括恒流单元201及与所述恒流单元相连的用于给所述LED负载提供持续稳定电流的储能续流电路202。机车电源单元100通常为75V-145V的直流电，而LED负载300需要的通常为数安培的较低的恒定直流电驱动，所以，恒流控制电路200对整个电路进行控制以提供LED负载300所需要的恒定电流。
本发明具体的电路原理结合图2进行详细说明，图2为本发明机车标志灯装置一优选实施例的电路图。
在图2中，机车电源单元100包括提供75V-140V的直流电的机车电源，其由接口PAD提供。机车电源单元100中机车电源的正极线与负极线之间并联有电解电容C1、C2及高频电容C3，电容C1、C2及C3用于减少机车电源的电压波动，并滤除耦合到电源信号中的高频杂波。机车电源单元100还包括串接在机车电源的负极线上的防反接二极管D1，其在电源的正负极反接的情况下使电源回路断开不工作而不会损坏任何元器件。机车电源单元100的正极线上串联有保险丝F1，如果后面电路出现短路故障，保险丝可以可靠的切断电源回路，以保护机车电源，防止故障进一步扩大而造成事故。
本发明中恒流控制电路200包括恒流单元201及与恒流单元201相连的储能续流电路202。恒流单元201包括恒流芯片U1、由场效应管Q1构成的开关管、由采样电阻R3构成的采样电路、晶振电阻R1、电容C5；储能续流电路202包括用于储能的电感L1、续流电路、及连接于电感与续流电路之间的高频电容C4。恒流芯片U1的电源输入端，即脚1接机车电源的正极线；U1的脚2通过采样电阻R3接地；U1的第5、6、7脚均通过电容C5接地；U1的晶振脚(脚8)通过晶振电阻R1接地；U1的脚4与场效应管的栅极相连；场效应管的源极接U1的脚2。
储能续流电路202中续流电路包括相互并联的续流二极管D16及电阻R2，二极管的阳极与电感L1的一端相连，二极管的阴极与机车电源的负极线相连，同时，电容C4连接于二极管的阴极与电感L1的另一端之间。续流电路中二极管D16的阳极与电感L1的连接点同时与场效应管Q1的漏极相连。
机车电源的正极线接LED负载300的一端，电感L1与电容C4的连接点接LED负载300的另一端。当恒流芯片U1的1脚接收到输入电压信号时，恒流芯片U1的4脚输出高电平脉冲，则Q1导通，进而电流流经F1、负载300、L1、Q1、R3、D1，从而构成一回路。则LED负载300上的电流流过了采样电阻R3，恒流芯片U1的电流信号采样脚，即脚2通过采样电阻R3可检测反应出流过LED负载300的电流；恒流芯片U1接收到2脚的信号后，通过脉宽控制来实时调整脉宽输出脚输出的信号，即恒流芯片U1的4脚上输出的脉冲的宽度，即改变4脚上输出高低电平脉冲的占空比，使流过LED的电流稳定在恒流值。采用高频储能电感L1，使在恒流芯片U1的4脚输出低电平脉冲阶段，也就是Q1关断时，储能电感L1可以释放电能，其通过包括有D16、R2的续流电路进行续流，续流电路可以使电感L1中能量迅速消耗掉，避免能量在高频电感L1上累积，且续流电路中流过的电流流经LED负载。因此，其可以使得在恒流芯片U1的4脚输出低电平脉冲阶段也保持LED负载300上有持续稳定的电流。所以，不论是恒流芯片控制的高电平，还是低电平，其均可以提供恒定的电流驱动LED负载。又一方面，当恒流芯片的电流信号检测脚2检测到流过LED的电流过大时，恒流芯片通过脉宽控制使输出脚4上输出脉冲而关闭开关管，以防止电流过大损坏LED。
本发明中，LED负载300通常选用红光的LED，在图2中，其采用14个串联的LED，LED负载300可以根据情况而选择其LED的组成。另一方面，本发明还可以进行过流保护。在本发明中，优选地，恒流芯片为HV9901系列，该系列恒流芯片的驱动电压通常为8V-450V，其不同于常用的芯片，常用的芯片的驱动电压为5V左右。开关管还可以为其它的可以起到开关作用的元件，例如，可控硅、继电器，优选地，采用场效应管。所以，本发明中的芯片可以直接由机车电源供电，不需要再增加其它转换电路，使电路更简单，可靠。
综上所述，本发明提供的机车标志灯装置采用LED作为光源，同时通过恒流控制电路给LED负载提供恒定的驱动电流，使得机车标志灯效率高、寿命长，且采用响应速度快的场效应管使机车标志灯启动稳定迅速，而且LED比普通卤钨光源更稳定可靠，其可以避免灯具发光强度随电压波动而波动，更能适应恶劣环境；同时，本发明通过采用多个电容使本发明的电磁兼容性高，而且，本发明还可以实时监控并调整LED的电流，对LED负载进行过流保护，确保LED稳定可靠工作及机车的安全运行。
Claims (5)
1.一种机车标志灯装置，包括机车电源单元，其特征在于，还包括用作标志灯光源的LED负载、及连接于所述机车电源单元与LED负载之间的用于给所述LED负载提供恒流的恒流控制电路，所述恒流控制电路包括恒流单元及与所述恒流单元相连的用于给所述LED负载提供持续稳定电流的储能续流电路；
所述恒流单元包括恒流芯片U1、采样电路、及开关管，所述开关管为场效应管，且所述恒流芯片的第2脚通过所述采样电路接地，恒流芯片U1的第2脚同时与所述场效应管的源极相连，所述恒流芯片的第4脚与所述场效应管的栅极相连；
所述储能续流电路包括用于储能的电感L1、与所述电感L1的一端相连的续流电路、及连接于所述电感的另一端与续流电路之间的高频电容C4；
所述续流电路包括并联的二极管D16及电阻R2，所述二极管D16的阳极连接所述场效应管的漏极，其阴极连接机车电源的正极线。
2.根据权利要求1所述的机车标志灯装置，其特征在于，所述恒流芯片U1为HV9901系列。
3.根据权利要求2所述的机车标志灯装置，其特征在于，所述采样电路包括采样电阻R3。
4.根据权利要求1所述的机车标志灯装置，其特征在于，所述机车电源单元包括并联于机车电源的正极线与负极线之间的电解电容C1、C2及高频电容C3。
5.根据权利要求1所述的机车标志灯装置，其特征在于，所述机车电源单元还包括串接在机车电源的负极线上的防反接二极管D1。
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