大功率led機車前照燈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及LED燈【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種大功率LED機車前照燈，包括底座、定距桿、集成線路板、散熱器、若干燈杯和蓋板，底座上通過螺紋連接有一散熱器，蓋板通過定距桿固定在散熱器上，各個燈杯穿過蓋板與集成線路板一起安裝在散熱器上，散熱器的背面設(shè)有風(fēng)扇，集成線路板固定在散熱器和蓋板中間，集成線路板為集成有發(fā)光電路、驅(qū)動電源的PCB線路板，其上集成有大功率LED芯片開路防護電路、LED芯片斷路報警電路和驅(qū)動電源冷備份系統(tǒng)。本發(fā)明所有電路和控制集成在線路板上，不像其他的產(chǎn)品電源驅(qū)動和控制電路集成在外部，可提高大功率LED燈的驅(qū)動電源可靠性。本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)散熱性好、使用壽命長，本發(fā)明能起到節(jié)能減排和綠色環(huán)保的效果。
【專利說明】大功率LED機車前照燈
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LED燈【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種大功率LED機車前照燈。
【背景技術(shù)】
[0002]目前鐵路上機車前照燈大部分采用的是鹵鎢燈，實際有效照射距離300-400米，平均壽命僅有500小時，且有熱輻射存在火災(zāi)隱患。機車緊急制動距離是800米，在一些干線鐵路上，路軌沒有完全封閉，對出現(xiàn)在路軌上的障礙物往往因為發(fā)現(xiàn)的晚而來不及處理。前照燈照射距離越遠(yuǎn)，留給機車司機的制動距離越長和處理情況的時間越多。因此，鹵鎢燈在鐵路機車不斷的提速的現(xiàn)實面前已難以滿足要求。近年出現(xiàn)的金鹵燈，雖然在照射距離上有了較大的突破，在使用壽命上也有所提升，平均壽命可以達到1000多小時，但是金鹵燈還存在使用壽命不夠長、后期維護成本高、能耗較大、燈泡含重金屬對環(huán)境會造成污染等缺點。
[0003]在國際上，高效節(jié)能環(huán)保的LED燈是目前的發(fā)展趨勢，近年來較大功率的LED遠(yuǎn)光燈已在奧迪AS、奔馳S級等高端新款車型上陸續(xù)使用?，F(xiàn)有技術(shù)中，大功率LED機車前照燈的電源驅(qū)動和控制電路都是裝在前照燈外部的。但由于受到散熱問題、驅(qū)動電源技術(shù)和反射器設(shè)計等技術(shù)瓶頸的制約，更大功率的機車LED前照燈在國際上仍然是空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有的技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種大功率LED機車前照燈。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種大功率LED機車前照燈，包括底座、定距桿、集成線路板、散熱器、若干燈杯和蓋板，底座上通過螺紋連接有一散熱器，蓋板通過定距桿固定在散熱器上，各個燈杯穿過蓋板和集成線路板一起安裝在散熱器上，散熱器的背面設(shè)有風(fēng)扇，所述集成線路板固定在散熱器和蓋板中間，所述集成線路板為集成有發(fā)光電路、驅(qū)動電源的PCB線路板，所述集成線路板集成了大功率LED芯片開路防護電路、LED芯片斷路報警電路和驅(qū)動電源冷備份系統(tǒng)。本方案的所有電路和控制集成在線路板上，位于前照燈內(nèi)部，不像其他的產(chǎn)品電源驅(qū)動和控制電路集成在外部，且本方案可有效解決大功率LED燈的驅(qū)動電源問題。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括所述大功率LED開路防護電路設(shè)于集成線路板上，大功率LED開路防護電路設(shè)有R4、R5、C1組成的閥值檢測電路。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括所述LED芯片斷路報警電路設(shè)于集成線路板上，LED芯片斷路報警電路設(shè)有R3、R5、C1、D1組成的閾值檢測電路，R1、V1、C2組成光耦GOD的電源，R2為光耦二極管部分的限流電阻，光耦的輸出信號連接MCU。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括所述驅(qū)動電源冷備份系統(tǒng)包括單片機、檢測電路和驅(qū)動電源，驅(qū)動電源分為工作電源和冷備份電源，該驅(qū)動電源冷備份系統(tǒng)同樣設(shè)于集成線路板上。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括所述散熱器周端裝有燈罩，中間由玻璃密封。本方案使得前照燈具有更高的可靠性和安全性，且安裝方便。
[0010]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)散熱性好、使用壽命長，具有高亮度，可靠性、安全性等高，相較傳統(tǒng)光源的熱輻射，本發(fā)明能起到節(jié)能減排和綠色環(huán)保的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0012]圖1是本發(fā)明的立體示意圖；
圖2是本發(fā)明的主視圖；
圖3是圖2中A-A向側(cè)視圖；
圖4是本發(fā)明的俯視圖；
圖5是本發(fā)明的集成線路板結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是本發(fā)明大功率LED開路防護電路示意圖；
圖7是本發(fā)明LED芯片斷路報警電路示意圖；
圖8是本發(fā)明的LED驅(qū)動電源冷備份系統(tǒng)示意圖；
圖中1、底座，2、調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，3、定距桿，4、集成線路板，5、散熱器，6、燈杯，7、蓋板，8、玻璃，9、燈罩，10、風(fēng)扇。
【具體實施方式】
[0013]圖1、圖2、圖3、圖4是本發(fā)明一個實施例的整體示意圖，一種大功率LED機車前照燈，底座I上通過螺紋連接有一散熱器5，蓋板7通過定距桿3固定在散熱器5上，各個燈杯6穿過蓋板7與集成線路板4 一起安裝在散熱器5上，散熱器5幫助將熱量導(dǎo)出。散熱器5的背面設(shè)有風(fēng)扇10，對散熱器鰭片進行強制風(fēng)冷。底座I與散熱器5之間設(shè)有調(diào)節(jié)機構(gòu)2，可調(diào)節(jié)散熱器下部距離，調(diào)整LED燈照射水平角度。散熱器5周端裝有燈罩9，中間由玻璃8密封，使內(nèi)部的燈體更加安全可靠。該結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于機車前部，起夜間照明和警示作用，具有高亮度、超長壽命、免維護、高可靠性、高安全性等優(yōu)點，與傳統(tǒng)光源相比，它有效的解決了照射距離短、使用壽命低、熱輻射安全隱患等關(guān)鍵問題，不僅從性能上完全滿足了使用要求，更節(jié)省了大量維護資金和使用成本，起到節(jié)能減排和綠色環(huán)保的效果。
[0014]上述為本發(fā)明的一個整體結(jié)構(gòu)，其中集成線路板4為本發(fā)明的重要創(chuàng)新點之一，集成線路板4為集成有發(fā)光電路、驅(qū)動電源的PCB線路板，其主要由大功率LED開路防護電路41、LED芯片斷路報警電路42和驅(qū)動電源冷備份系統(tǒng)43等組成，實現(xiàn)直流供電、電源接反保護、逐波控制電流、監(jiān)控驅(qū)動電源故障并自動切換備用電源等功能，通過LED芯片保護實現(xiàn)各芯片相互間不受影響，有死燈或擊穿后其它芯片能正常工作。
[0015]下面結(jié)合實施例和附圖對集成線路板4做進一步說明。
[0016]圖5是本發(fā)明的LED驅(qū)動電源集成線路板4，本發(fā)明電源形式為DC-DC，驅(qū)動電源、發(fā)光電路、保護電路等均集成在該整塊PCB線路板上，本發(fā)明采用小型化元件，利用發(fā)光電路周邊空余位置，將元件分散布置在線路板上。同時，加強LED燈具對PCB集成線路板的散熱能力，消除驅(qū)動電源發(fā)熱對LED芯片的影響。本方案采用集成結(jié)構(gòu)，將電子元件和發(fā)光電路設(shè)計在同一散熱系統(tǒng)中，有效降低元件受熱老化，提高元件實用壽命。同時，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更緊湊，產(chǎn)品造型更美觀。[0017]如圖6所示，為本發(fā)明的LED芯片保護電路41，圖5中LEDl為大功率LED芯片，R4、R5、Cl組成閥值檢測電路，LED正常工作時，芯片兩端的電壓低于3.5V，V3的I號腳電壓低于2.5V，V3不開通。三極管V2關(guān)斷，可編程基準(zhǔn)電源的觸發(fā)腳為低電平，可編程基準(zhǔn)電源不導(dǎo)通。當(dāng)LED開路時，芯片兩端的電壓會大于5V，V3的I號腳電壓大于等于2.5V，V3開通。三極管V2導(dǎo)通，可編程基準(zhǔn)電源的觸發(fā)腳為高電平，可編程基準(zhǔn)電源迅速導(dǎo)通。從而為電路繼續(xù)提供通路，不影響其他LED的正常工作。試驗證明，該大功率LED續(xù)接電路工作可靠，既不會發(fā)生誤動作也可以有效的為開路LED提供通路。本方案可實現(xiàn)大電流、大功率的LED芯片斷路防護。
[0018]如圖7所示，為本發(fā)明的LED芯片斷路報警電路42，LED回路有16顆大功率LED芯片串聯(lián)組成。在恒流驅(qū)動的前提下，芯片兩端的電壓基本恒定。在芯片保護電路的配合下，可通過檢測回路兩端電壓來判斷正常工作芯片數(shù)量。按照設(shè)計要求，當(dāng)只有10顆芯片正常工作時(損壞6顆)需要報警。電路的具體工作原理如下:R8、RIO、C2、Dl構(gòu)成閥值檢測電路；R6、V4、C3組成光耦GOD的電源，R7為光耦二極管部分的限流電阻。光耦的輸出信號連接MCU，為MCU提供信號。當(dāng)正常工作的芯片數(shù)量大于10顆時，Dl的I號腳電壓大于
2.5V，DI開通，光耦的二極管有電流通過，光耦的輸出為高電平(PB4為高電平)，MCU不發(fā)出警報信號。當(dāng)正常工作的芯片數(shù)量小于等于10顆時，Dl的I號腳電壓小于2.5V，Dl變?yōu)楦咦瑁怦畹亩O管沒有電流通過，光耦的輸出為低電平(PB4為低電平)，MCU發(fā)出警報信號。報警方式:開機，軟啟動結(jié)束3秒鐘后，MCU檢測PB4的電平，PB4為高電平則繼續(xù)正常工作；檢測到PB4為低電平時，電路重啟3次后繼續(xù)工作。為了不影響在線工作狀態(tài)，該檢測只在每次開機啟動后進行，運行過程中即使發(fā)生故障也不進行報警。本方案可通過自檢，將發(fā)光電路LED芯片故障識別，并通過報警信號形式通知用戶，方便用戶及時發(fā)現(xiàn)故障，在LED燈具完全失效前，及時修理更換。
[0019]本發(fā)明驅(qū)動電源冷備份系統(tǒng)43，由三部分組成，一是單片機、二是檢測電路、三是驅(qū)動電源。工作驅(qū)動電源發(fā)生故障時檢測電路發(fā)出信號，單片機接受到檢測電路信號后將冷備份驅(qū)動電源啟動工作。驅(qū)動電源分工作電源和冷備份電源，兩者采用相同電子元件配置。圖8是本發(fā)明的LED驅(qū)動電源冷備份系統(tǒng)43整體，U3、U4、U7、U9、V6、V14組成工作組；Ul、U2、U6、U8、V3、V13組成備份組。正常情況下工作組工作，同時MCU監(jiān)視電路的工作狀態(tài)。在工作組中，V6、V14串聯(lián)，V14隨PWM脈沖開通關(guān)斷，而V6隨V14開通關(guān)斷(V6的驅(qū)動信號正常時一直是高電平)。故障分驅(qū)動電路短路和開路兩種情況，下面分別說明。短路時:正常工作時，PB3發(fā)出脈沖，主回路電流增加到一定值時，PB3關(guān)斷脈沖。如果PB3關(guān)斷脈沖發(fā)出后，PD5電平不翻轉(zhuǎn)，則可判定V14無法關(guān)斷(短路)。此時，MCU立刻將PC2信號轉(zhuǎn)為低電平，關(guān)斷V6。同時停止發(fā)出下一周期的PB3信號。徹底關(guān)斷工作組。延時后以軟啟動方式開通備份組。使電路繼續(xù)工作，切換過程在0.15秒內(nèi)完成。開路時:電路中高速光耦U5始終監(jiān)視著MOS管的開通與關(guān)斷，正常時PD3信號有高低變化，頻率在30KHZ左右，如果在100微秒(約3個周期)內(nèi)PD3電平?jīng)]有變化。則認(rèn)為電路工作在開路狀態(tài)。此時，立刻啟動備份組，方式與短路時相同。由于短路對LED造成的傷害比開路大很多，監(jiān)測電路以短路優(yōu)先方式處理。本方案在單片機切換到備份電源時后系統(tǒng)會在開機時發(fā)出報警信號，方便用戶及時發(fā)現(xiàn)故障，在LED燈具完全失效前，及時修理更換。
[0020]綜上，本發(fā)明中由大功率LED開路防護電路41、LED芯片斷路報警電路42和驅(qū)動電源冷備份系統(tǒng)43等組成的驅(qū)動電路和控制電路均集成在一塊線路板上。其供電電源為直流供電，電壓范圍7(Tl40V，設(shè)有全光正極、半光正極和負(fù)極接線柱，由外部控制開關(guān)切換工作狀態(tài)。驅(qū)動電源具備電源接反保護、逐波控制電流、監(jiān)控驅(qū)動電源故障并自動切換備用電源等功能。發(fā)光電路可實現(xiàn)各LED芯片相互間不受影響，有死燈或擊穿后其它芯片能正常工作。本發(fā)明符合ΤΒ/Τ 2325.1-2006標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)技術(shù)要求，照射距離達到1000?1200米，光強達到1600 X 103cd，從啟動到正常照明時間小于0.5秒，設(shè)計使用壽命30000小時，使大功率LED機車前照燈的各項性能得到顯著提高。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率LED機車前照燈，包括底座(I)、定距桿(3)、集成線路板(4)、散熱器(5 )、若干燈杯(6 )和蓋板(7 )，底座(I)上通過螺紋連接有一散熱器(5 )，蓋板(7 )通過定距桿(3)固定在散熱器(5)上,各個燈杯(6)通過蓋板(7)和集成線路板(4) 一起安裝在散熱器(5)上，散熱器(5)的背面設(shè)有風(fēng)扇(10)，其特征是，所述集成線路板(4)固定在散熱器(5)和蓋板(7)中間，所述集成線路板(4)為集成有發(fā)光電路、驅(qū)動電源的PCB線路板，其上集成有大功率LED芯片開路防護電路(41)、LED芯片斷路報警電路(42)和驅(qū)動電源冷備份系統(tǒng)(43 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED機車前照燈，其特征是，所述散熱器(5)周端裝有燈罩(9)，中間由玻璃(8)密封。
【文檔編號】F21W101/02GK103939820SQ201410141520
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】莊瑾, 陳六弟, 王慧敏 申請人:常州慧陽科技發(fā)展有限公司