RU2239575C2

RU2239575C2 - Three-aspect light-emitting diode light signal

Info

Publication number: RU2239575C2
Application number: RU2002126988/11A
Authority: RU
Inventors: Б.С. Сергеев (RU); Б.С. Сергеев; Е.О. Савельев (RU); Е.О. Савельев
Original assignee: Уральский государственный университет путей сообщения
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-11-10

Abstract

FIELD: railway transport.

SUBSTANCE: invention relates to regulating and warning devices installed along railway tracks. Proposed three-aspect light-emitting diode light signal has light-emitting diode circuit consisting of series-connected aiding K first light-emitting diodes and resistor, first dc voltage source, resistors, common, back and front contacts of first and second signaling relays. Front contact of first signaling relay is connected with plus pole of first dc voltage source whose minus pole is connected to one of outputs of light-emitting diode circuit. Light signal is provided also with second dc voltage source and ac voltage source, and second K light-emitting diodes are placed in light-emitting diode circuit. Back contact of first signaling relay is connected with common contact of second signaling relay whose front contact is connected to first pole of ac voltage source and back contact is connected with minus pole of second dc voltage source where second pole of ac voltage source and plus pole of second dc voltage source are connected to minus pole of first dc source. Second light-emitting diodes are connected in parallel with each of K first light-emitting diodes of light-emitting diode circuit so that anode of each first light-emitting diode is connected with cathode of each second light-emitting diode and cathode of first light-emitting diode is connected with anode of second light-emitting diode.

EFFECT: simplified circuit of device, improved power characteristics of light signal.

1 dwg

Description

Изобретение относится к регулирующим или предупреждающим устройствам, устанавливаемым вдоль маршрута следования локомотивов или составов, а именно к светофорам, осуществляющим регулирование движением поездов.The invention relates to regulatory or warning devices installed along the route of locomotives or trains, and in particular to traffic lights that regulate the movement of trains.

Известны трехзначные светофоры, в которых в качестве излучающего элемента используются лампы накаливания, подключаемые к источникам электропитания контактами соответствующих сигнальных реле, а цвет излучения светофора определяется специально установленным светофильтром (Системы железнодорожной автоматики и телемеханики: Учебное пособие для вузов / Ю.А. Кравцов, В.Л. Нестеров, Г.Ф. Лекута и др.; Под ред. Ю.А. Кравцова. - М.: Транспорт, 1996. - С.68, рис. 4.1.).Three-digit traffic lights are known in which incandescent lamps are used as the emitting element, which are connected to power supplies by the contacts of the corresponding signal relays, and the color of the traffic light is determined by a specially installed light filter (Railway Automation and Telemechanics Systems: Textbook for universities / Yu.A. Kravtsov, V .L. Nesterov, G.F. Lekuta et al .; Edited by Yu.A. Kravtsov. - M.: Transport, 1996. - P.68, Fig. 4.1.).

Недостатком подобных устройств является невысокая надежность работы, обусловленная довольно частым перегоранием нитей ламп накаливания.The disadvantage of such devices is the low reliability due to the fairly frequent burnout of the filament of incandescent lamps.

Более высокой надежностью обладают светофоры, в которых применяются двухнитевые лампы накаливания (Деев A.M., Зенькович Ю.И., Коган Д.А. и др. Ресурсосберегающие технологии в устройствах управления показаниями светофоров // Автоматика, связь, информатика. - 2000. - №1. - С.32, рис.1).Traffic lights in which double-filament incandescent lamps are used are more reliable (Deev AM, Zenkovich Yu.I., Kogan DA, etc. Resource-saving technologies in traffic control devices // Automation, communication, computer science. - 2000. - No. 1. - P. 32, Fig. 1).

Однако надежность работы их все же недостаточна, так как в них так же, как и в предыдущем случае, используются лампы накаливания. Кроме того, применение ламп накаливания приводит к высоким эксплуатационным расходам, связанным с необходимостью периодической замены ламп. Коэффициент полезного действия ламп накаливания, определяемый соотношением яркости излучения и затрат электрической мощности, невысок, что определяет низкую энергетическую эффективность таких светофоров.However, their reliability is still insufficient, since they use incandescent lamps in the same way as in the previous case. In addition, the use of incandescent lamps leads to high operating costs associated with the need for periodic replacement of lamps. The efficiency of incandescent lamps, determined by the ratio of the brightness of the radiation and the cost of electric power, is low, which determines the low energy efficiency of such traffic lights.

С точки зрения надежности и повышения энергетической эффективности лучшими показателями обладают светофоры с использованием светодиодных матриц, в которых отсутствуют светофильтры, а цвет излучения определяется выбором соответствующих типов светодиодов (Есюнин В.И., Ефрюшкин А.Е. Светодиодные переездные светофоры // Автоматика, связь, информатика. - 1999. - №12. - С.25, рис.1).From the point of view of reliability and increased energy efficiency, the best indicators are traffic lights using LED arrays in which there are no filters, and the color of the radiation is determined by the choice of the appropriate types of LEDs (Yesyunin V.I., Efryushkin A.E. LED crossing traffic lights // Automation, communication , informatics. - 1999. - No. 12. - P.25, Fig. 1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство, в котором формирование величин тока, протекающего через последовательно и согласно соединенные К светодиодов светодиодной матрицы, осуществляется при помощи резистора, включенного последовательно с этими светодиодами (Пат. РФ №2158025 С1, МПК 7 G 08 G 1/095, Н 03 К 17/56. Светофор и устройство защиты его от помех. Опубликов. 20.10.2000, БИ №29).The closest in technical essence to the proposed technical solution is a device in which the formation of the current flowing through series and according to the connected K LEDs of the LED matrix is carried out using a resistor connected in series with these LEDs (US Pat. RF No. 2158025 C1, IPC 7 G 08 G 1/095, H 03 K 17/56 Traffic light and device for protecting it from interference Publish. 20.10.2000, BI No. 29).

Недостатком этого устройства является то, что для управления работой нескольких групп светодиодов, например, различного цвета излучения требуется иметь несколько электрические цепей, соединяющих схему управления со светодиодной матрицей, что усложняет устройство и вызывает его удорожание за счет увеличения объема кабельной продукции.The disadvantage of this device is that to control the operation of several groups of LEDs, for example, a different color of radiation, it is necessary to have several electrical circuits connecting the control circuit to the LED matrix, which complicates the device and causes its cost to increase due to an increase in the volume of cable production.

Целью изобретения является упрощение схемы устройства и улучшение экономических показателей светофора.The aim of the invention is to simplify the circuit of the device and improve the economic performance of traffic lights.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введен второй источник постоянного напряжения, источник переменного напряжения, а также вторые К светодиодов.This goal is achieved by the fact that a second DC voltage source, an AC voltage source, and also second K LEDs are introduced into the device.

Сущность изобретения заключается в том, что тыловой контакт первого сигнального реле соединен с общим контактом второго сигнального реле, фронтовой контакт которого подключен к первому полюсу источника переменного напряжения, а тыловой контакт соединен с отрицательным полюсом второго источника постоянного напряжения, где второй полюс источника переменного напряжения и положительный полюс второго источника постоянного напряжения подключены к отрицательному полюсу первого источника постоянного напряжения, причем параллельно каждому из К последовательно включенных первых светодиодов светодиодной цепи подключены К вторые светодиоды таким образом, что анод каждого первого светодиода соединен с катодом каждого второго светодиода, а катод первого - с анодом второго светодиода.The essence of the invention lies in the fact that the rear contact of the first signal relay is connected to the common contact of the second signal relay, the front contact of which is connected to the first pole of the AC voltage source, and the rear contact is connected to the negative pole of the second DC voltage source, where the second pole of the AC voltage source and the positive pole of the second DC voltage source is connected to the negative pole of the first DC voltage source, and in parallel each By coming from the first series-connected LEDs of LED circuit connected to the second LEDs so that each of the first anode of the LED connected to the cathode of each second LED, and the cathode of the first - with the anode of the second diode.

На чертеже приведена схема трехзначного светофора. Светофор содержит тыловой, фронтовой и общий контакты первого сигнального реле 1, а также фронтовой, тыловой и общий контакты второго сигнального реле 2, где фронтовой контакт реле 1 подключен к положительному полюсу 3 первого источника постоянного напряжения. В светодиодную цепь 4 входят последовательно и согласно включенные первые К первых светодиодов 5.1,...,5.К, где анод первого светодиода 5.1 соединен с первым выводом резистора 6, второй вывод которого подключен к общему контакту первого сигнального реле 1. Тыловой контакт первого сигнального реле 1 соединен с общим контактом второго сигнального реле 2, фронтовой и тыловой контакты которого подключены к первому полюсу 7 источника переменного напряжения и отрицательному полюсу 8 второго источника постоянного напряжения соответственно. Катод светодиода 5.К светодиодной цепи 4 соединен с точкой соединения 9 отрицательного полюса первого источника постоянного напряжения, положительного полюса второго источника постоянного напряжения и другого полюса источника переменного напряжения. Параллельно каждому из первых светодиодов 5.1,...,5.К светодиодной цепи 4 подключены вторые светодиоды 10.1,...,10.К таким образом, что анод каждого из первых светодиодов соединен с катодами каждого соответствующего из вторых светодиодов и, соответственно, катоды вторых светодиодов подключены к анодам вторых светодиодов.The drawing shows a diagram of a three-digit traffic light. The traffic light contains the rear, front and common contacts of the first signal relay 1, as well as the front, rear and common contacts of the second signal relay 2, where the front contact of relay 1 is connected to the positive pole 3 of the first DC voltage source. The first K leads of the first LEDs 5.1, ..., 5.K are connected in series to the LED circuit 4, where the anode of the first LED 5.1 is connected to the first terminal of the resistor 6, the second terminal of which is connected to the common terminal of the first signal relay 1. The rear terminal of the first the signal relay 1 is connected to a common contact of the second signal relay 2, the front and rear contacts of which are connected to the first pole 7 of the AC voltage source and the negative pole 8 of the second DC voltage source, respectively. The cathode of the LED 5. To the LED circuit 4 is connected to the connection point 9 of the negative pole of the first constant voltage source, the positive pole of the second constant voltage source and another pole of the alternating voltage source. In parallel with each of the first LEDs 5.1, ..., 5. The second LEDs 10.1, ..., 10 are connected to the LED circuit 4, so that the anode of each of the first LEDs is connected to the cathodes of each of the corresponding second LEDs and, accordingly, the cathodes of the second LEDs are connected to the anodes of the second LEDs.

Трехзначный светодиодный светофор работает следующим образом. Для зеленого показания светофора необходимо, чтобы сигнальное реле 1 было включено. При этом через его фронтовой и общий контакты на светодиоды 5.1,...,5.К светодиодной цепи 4 подается постоянное напряжение от положительного полюса 3 первого источника постоянного напряжения. Ток, протекающий по светодиодам 5.1,...,5.К, величина которого ограничивается сопротивлением резистора 6, создает излучение светодиодов зеленого цвета. Количество К первых 5.1,...,5.К и вторых 10.1,...,10.K светодиодов светодиодной цепи 4 определяется конструктивными особенностями светодиодной матрицы и светофора, его оптическими характеристиками и яркостью излучения единичных светодиодов.A three-digit LED traffic light operates as follows. For a green traffic light, signal relay 1 must be switched on. In this case, through its front and common contacts to the LEDs 5.1, ..., 5. A constant voltage is supplied to the LED circuit 4 from the positive pole 3 of the first constant voltage source. The current flowing through the LEDs 5.1, ..., 5.K, the value of which is limited by the resistance of the resistor 6, creates the emission of green LEDs. The number K of the first 5.1, ..., 5.K and second 10.1, ..., 10.K of the LEDs of the LED circuit 4 is determined by the design features of the LED matrix and the traffic light, its optical characteristics and the brightness of the radiation of individual LEDs.

Когда первое 1 и второе 2 сигнальные реле находятся в выключенном состоянии, то через последовательное соединение их тыловых и общих контактов от отрицательного полюса 8 второго источника питания постоянного напряжения через резистор 6 светодиодной цепи 4 и светодиоды 10.1,...,10.К начинает протекать ток, определяющий красное излучение этих светодиодов.When the first 1 and second 2 signal relays are off, then through the serial connection of their rear and common contacts from the negative pole 8 of the second DC power supply through the resistor 6 of the LED circuit 4 and the LEDs 10.1, ..., 10.K starts to flow current that determines the red radiation of these LEDs.

Таким образом, протекание тока через светодиоды 5.1,...,5.К определяет зеленое показание светофора, а если ток протекает через другие светодиоды: 10.1,...,10.К, то светофор будет иметь красное показание.Thus, the current flowing through the LEDs 5.1, ..., 5.K determines the green light of the traffic light, and if the current flows through other LEDs: 10.1, ..., 10.K, the traffic light will have a red light.

Когда первое сигнальное реле 1 находится в выключенном состоянии, а второе реле 2 - включено, то через общий и тыловой первого сигнального реле 1 и общий и фронтовой контакты второго сигнального реле 2 на светодиодную цепь 4 подается напряжение от первого полюса 7 источника переменного напряжения, причем значение переменного тока определяется, так же как и в предыдущих случаях, величиной сопротивления резистора 6. Так как напряжение является переменным, то при наличии, например, положительной полярности полупериода переменного напряжения ток светодиодной цепи 4 будет протекать через светодиоды 5.1,...,5.К. Когда полярность напряжения изменится на отрицательную, то ток светодиодной цепи 4 будет протекать через светодиоды 10.1,...,10.K. Следовательно, в этом случае происходит поочередное включение и выключение зеленых 5.1,...,5.К и красных 10.1,...,10.K светодиодов. Если частота переменного напряжения достаточно высока, то их результирующее излучение будет иметь желтый цвет. Экспериментально определено, что инерционность человеческого глаза создает полноценное и немигающее восприятие излучения желтого цвета при частоте переменного напряжения свыше 15-20 Гц. Таким образом, если в устройстве светофора применяется переменное напряжение промышленной частоты 50 Гц, то имеется реальный и достаточный запас по получению излучения светодиодов достаточно качественного желтого цвета.When the first signal relay 1 is off, and the second relay 2 is on, then through the common and rear of the first signal relay 1 and the common and front contacts of the second signal relay 2, the voltage from the first pole 7 of the AC voltage source is supplied to the LED circuit 4, and the value of the alternating current is determined, as in previous cases, by the resistance value of the resistor 6. Since the voltage is variable, if, for example, there is a positive polarity of the half-period of the alternating voltage, then LED circuit 4 will flow through light-emitting diodes 5.1, ..., 5.K. When the voltage polarity changes to negative, the current of the LED circuit 4 will flow through the LEDs 10.1, ..., 10.K. Therefore, in this case, the green 5.1, ..., 5.K and red 10.1, ..., 10.K LEDs turn on and off alternately. If the frequency of the alternating voltage is high enough, then their resulting radiation will have a yellow color. It has been experimentally determined that the inertia of the human eye creates a full-fledged and unblinking perception of yellow radiation at an alternating voltage frequency of more than 15-20 Hz. Thus, if an alternating voltage of an industrial frequency of 50 Hz is used in a traffic light device, then there is a real and sufficient margin for receiving LED radiation of a sufficiently high-quality yellow color.

Следовательно, в предлагаемом трехзначном светофоре используется лишь два типа светодиодов - красного и зеленого цветов излучения, однако при предложенном их подключении реализуется возможность получения трех цветов излучения, то есть трех показаний светофора: зеленого, красного и желтого. Вместе с этим управление светодиодами 5.1,...,5.К и 10.1,...,10.К осуществляется лишь по одной электрической цепи.Therefore, in the proposed three-digit traffic light, only two types of LEDs are used - red and green colors of radiation, however, with their proposed connection, it is possible to obtain three colors of radiation, that is, three indications of the traffic light: green, red and yellow. Along with this, the LEDs 5.1, ..., 5.K and 10.1, ..., 10.K are controlled only by one electric circuit.

Таким образом, использование изобретения позволяет уменьшить стоимость светофора и обеспечить вывод требуемой цветовой информации при помощи одной головки светофора, вместо существующих в настоящее время трех.Thus, the use of the invention allows to reduce the cost of a traffic light and to provide the output of the required color information using one traffic light head, instead of the currently existing three.

Claims

Трехзначный светодиодный светофор, содержащий светодиодную цепь, состоящую из последовательного соединения согласно включенных К первых светодиодов и резистора, первый источник постоянного напряжения, резисторы, общие, тыловые и фронтовые контакты первого и второго сигнальных реле, где фронтовой контакт первого сигнального реле соединен с положительным полюсом первого источника постоянного напряжения, отрицательный полюс которого подключен к одному из выводов светодиодной цепи, отличающийся тем, что в него введены второй источник постоянного напряжения и источник переменного напряжения, а в светодиодную цепь введены вторые К светодиодов, причем тыловой контакт первого сигнального реле соединен с общим контактом второго сигнального реле, фронтовой контакт которого подключен к первому полюсу источника переменного напряжения, а тыловой контакт соединен с отрицательным полюсом второго источника постоянного напряжения, где второй полюс источника переменного напряжения и положительный полюс второго источника постоянного напряжения подключены к отрицательному полюсу первого источника постоянного напряжения, причем параллельно каждому из К первых светодиодов светодиодной цепи подключены вторые светодиоды таким образом, что анод каждого первого светодиода соединен с катодом каждого второго светодиода, а катод первого - с анодом второго светодиода.A three-digit LED traffic light containing an LED circuit consisting of a series connection according to the first K LEDs and a resistor turned on, the first constant voltage source, resistors, common, rear and front contacts of the first and second signal relays, where the front contact of the first signal relay is connected to the positive pole of the first a constant voltage source, the negative pole of which is connected to one of the terminals of the LED circuit, characterized in that a second source a constant voltage source and an AC voltage source, and the second K LEDs are introduced into the LED circuit, the rear contact of the first signal relay being connected to the common contact of the second signal relay, the front contact of which is connected to the first pole of the AC voltage source, and the rear contact is connected to the negative pole of the second source DC voltage, where the second pole of the AC voltage source and the positive pole of the second DC voltage source are connected to the negative yusu first DC voltage source, in parallel with each of the K first LED LED circuit connected second LEDs so that each of the first anode of the LED connected to the cathode of each second LED, and the cathode of the first - with the anode of the second diode.