本實用新型是一種工業(yè)用的信號燈，模擬燈，光字牌，它可作為電氣裝置運行狀態(tài)指示燈。

目前，工礦企業(yè)中，通常采用白熾燈作為指示燈，如：ZSD－38或XD2型信號燈，其缺點是光度過強，發(fā)光效率低，大量電能轉(zhuǎn)化為無用的熱能，使用壽命短等。至于XD5、XD6型信號燈，改用12（或24）伏、1.2瓦白熾燈后，雖然克服了光度過強的缺點，但需串聯(lián)高阻值電阻，其回路總消耗反而比XD2高。其次，在水電站及變電站的弱電監(jiān)視系統(tǒng)中，采用HJ－6型電話指示燈作為隔離開關(guān)、斷路器和發(fā)電機模擬燈及光字牌等光源。HJ－6型燈，體積小、耗電約50mA，光強約30mcd，為提高可靠性，通常采用雙燈并聯(lián)使用。其缺點是平均使用壽命僅150小時，加之裝上毛玻璃及有色玻璃后，光度不勻，色澤不艷。上述模擬燈及光字牌僅使用于48伏直流電源上，而斷路器的電磁合閘機構(gòu)及某些控制設(shè)備仍采用220（或110）伏直流電壓，致使采用強電控制，弱電監(jiān)視方式的電站及變電站需設(shè)置兩種電壓等級的直流電源設(shè)備。同時，為了降低強電竄入弱電回路的機率，兩種電壓系統(tǒng)又分開使用電纜，因而增加投資及運行維護工作量。

本實用新型的目的是提供一種節(jié)能效果好，經(jīng)濟效益顯著的工業(yè)用信號燈，模擬燈和光字牌。

本實用新型是利用發(fā)光二極管具有的穩(wěn)壓特性，將多只發(fā)光二極管芯（以下簡稱LED）一一串聯(lián)起來，組成圖案或文字符號式發(fā)光器件。LED具有體積小，耗電省，光效高（同等電流），色別多，壽命長等優(yōu)點。按新鄉(xiāng)半導(dǎo)體廠生產(chǎn)的鋁砷化及砷化管芯，在IF＝10mA時的典型光強可達3.0～5.0mcd，采用20只左右管芯串聯(lián)，可滿足工業(yè)用信號燈的光度要求。如采用高亮度品種管芯，串聯(lián)管芯數(shù)還可減少。為了批量生產(chǎn)，可按照單管LED的結(jié)構(gòu)方式，將管芯的負端一一用銀漿粘在印刷電路板（或模壓電路板）上銅片的一端，正端用金絲（或鋁絲）一一與另一只銅片負端焊接，首尾焊上引線后，再用無色散光材料（如環(huán)氧樹脂等）將管芯串連同電路板整塊封裝，以防止脫落，即組成LED芯片，見圖2（a）。芯片串聯(lián)以不同值電阻R，將電流限制在10mA左右，即可分別用于48、110、220、380伏或更高電壓的交直流電路上。串聯(lián)電阻R的功率P≥I2R。

當LED接上反向電壓后，通過管芯串的反向電流IR≤50微安，電阻R失去降壓作用。為防止管芯串被擊穿，當反向電壓大于4n伏時（n為管芯只數(shù)），應(yīng)在管芯串兩端并上一只反向二極管，如圖1（a）所示。圖1（a）結(jié)線的缺點是當接于交流電壓時，負半周LED不發(fā)光，管芯得不到充分利用。如再并聯(lián)反向LED串，又增加成本，又如減少R值，使流過LED的正半波電流增大，勢必增大R的熱損耗。經(jīng)濟效益就不顯著，因此圖1（a）結(jié)線適用于直流電路上。

圖1（b）采用電阻降壓，芯片經(jīng)單相橋形整流接于交流電路。電能得到充分用用，但比圖1（a）增加三只二極管。單相橋式整流的接線適用于交、直流電路，不必區(qū)分接線的極性，是圖1（b）的優(yōu)點。

對于使用于交流電路的LED芯片，以電容C取代圖1（a）、（b）中的電阻R，如圖1（c）所示，節(jié)能效果更加顯著。因LED取用電流小，只需零點幾微法的電容便可獲得限流作用，加之流過電容的電流為越前電流，不消耗有功功率，使整個LED回路功耗降低至0.5瓦以下。

發(fā)光管信號燈：

鑒于工業(yè)用信號燈大多數(shù)使用于220、380伏交流電路中。從節(jié)能觀點，以分別生產(chǎn)交、直流兩種信號燈為宜。直流燈采用圖1（a）結(jié)線，交流燈采用圖1（c）結(jié)線。圖2（a）為工業(yè)用園形LED信號燈芯片圖，用19只管芯組成，管芯間距取4毫米或5毫米，芯片外徑分φ20、φ25兩種，可分別組裝成外形和XD5或XD2相同的LED信號燈。芯片背面可布置二極管。根據(jù)用戶需要，也可縮小管芯間距，生產(chǎn)小型信號燈，或方型信號燈。圖2（b）為LED信號燈側(cè)視簡圖。交流燈具的長度L可根據(jù)內(nèi)裝電容器的尺寸而定。如內(nèi)裝電阻器，可開幾個小孔以滿足散熱需要。圖2（C）為背視圖，兩接線螺絲間用隔板隔開以防短路，圖中兩小孔作引出線用。從節(jié)能效益來看，采用圖1（a）結(jié)線的LED信號燈其耗電量不到白熾信號燈的1／5，圖1（c）結(jié)線的LED信號燈其耗電量為白熾信號燈的1／30～1／50。

電站發(fā)光管模擬燈：

LED模擬燈主要用于電站或其他生產(chǎn)線上的強電（65伏以上電壓）監(jiān)控系統(tǒng)。由于模擬清晰，光度勻稱柔和，也可用于弱電監(jiān)控系統(tǒng)。電站或變電所一般都裝設(shè)直流電源，故發(fā)光管模擬燈以使用于直流電路為主。

1.發(fā)光管發(fā)電機模擬燈

LED發(fā)電機模擬燈是用來指示發(fā)電機運行狀態(tài)。結(jié)線圖見圖3（a），將紅、綠兩串LED管芯（各20只）分別植在按發(fā)電機圖形符號排成的形的印刷電路板上，兩串間距離均為5毫米，封裝寬度為10毫米。封裝前，在圖形符號范圍內(nèi)的底板空隙處適當鉆上孔眼，以便封裝后管芯串和底板牢靠結(jié)合，防止脫落?；蛘卟捎媚弘娐钒?，將嵌在模壓板上的管芯引腳露出3～5毫米，粘上管芯及焊上引線后，連同引腳封裝。圖3（b）為芯片正視圖，其中印刷電路板及管芯連接方式未示出，參閱上述發(fā)光管信號燈芯片結(jié)構(gòu)及說明。圖3（c）為燈具側(cè)視圖，限流電阻裝在內(nèi)部，由于能耗在2瓦左右，只須鉆幾個孔眼即可滿足散熱要求。圖3（d）為背視圖，接線螺絲旁的小眼作內(nèi)部引線用。模擬燈的綠光亮代表準備開機狀態(tài)，紅光亮代表發(fā)電機運行狀態(tài)，紅綠光都亮（橙色）代表調(diào)相機運行狀態(tài)。

2.發(fā)光管隔離開關(guān)模擬燈

采用圖3（a）結(jié)線，紅光管芯16～18只，綠光管芯14～16只。模擬燈的縱列植入紅光LED串，與配電屏的主模擬母線連通，表示隔離開關(guān)的合閘位置；模擬燈的橫列（中間斷開）植入綠光LED串，表示分閘位置，見圖4。

3.發(fā)光管斷路器模擬燈

方案一按漢字拼音字母排成文字模擬燈，T表示斷路器跳閘位置，植上14只綠光管芯；H表示斷路器合閘位置，植上20只紅光管芯，兩字復(fù)合排列。圖5（a）為文字型模擬燈結(jié)線圖；圖5（c）為印刷電路板（或模壓電路板）及管芯串連接圖；圖5（d）（e）分別為文字型模擬燈跳閘位置或合閘位置顯示圖。

方案二按電工圖形符號排成的斷路器圖例型模擬燈，其結(jié)線圖見圖5（b），采用紅光管芯21只，綠光管芯9只。圖5（f）為印刷（或模壓）電路板及管芯串連接圖；圖5（g）（h）分別為斷路器跳閘或合閘位置顯示圖。

發(fā)光管光字牌：

LED光字牌采用五只為一組的組合結(jié)構(gòu)。圖6（a）為外形圖、圖6（b）（c）為側(cè)視及背視圖，接線螺絲間用隔板隔開以加大隔電距離及保障人身安全。LED串聯(lián)電阻安裝在隔板間，由于散熱量小，且5只光字牌不會同時點亮，在加大燈具厚度及增加散熱孔后，電阻也可裝在盒內(nèi)。為保證可靠傳遞電氣設(shè)備的故障信號，每只LED光字牌芯片由兩串LED管芯并聯(lián)連接，以備一串故障時，另一串繼續(xù)顯示，圖6（d）為結(jié)線圖。LED光字牌芯片封裝后，可直接在長方形的封裝材料表面上刻寫故障對象及性質(zhì)文字。

由于目前電站或變電所采用的沖擊繼電器的啟動電流在100mA以上，只有10mA的LED光字牌電流無法推動沖擊繼電器動作。辦法之一是改造現(xiàn)有繼電器，如將JC－2型沖擊繼電器中的R1由1歐增大至10歐或以上，使啟動電流降低至10mA以下；對于ZC－23型繼電器，將其中脈沖變壓器的初級繞組匝數(shù)增加20倍，保持動作安匝數(shù)。第二種辦法是在二次結(jié)線上采取措施，以滿足現(xiàn)有沖擊繼電器的要求。

本實用新型的實施例：一是用16只綠光LED組成T形文字模擬燈，采用圖1（a）結(jié)線，串聯(lián)16.4千歐電阻，使用于交流220伏電源；二是用19只紅光LED組裝園形信號燈，采用圖1（C）結(jié)線，串聯(lián)0.22微法電容，接于交流220伏電源。樣燈已使用近半年，用萬用表測試證明單管穩(wěn)壓效應(yīng)良好，并經(jīng)受交流260伏（夜間電壓）的考驗。

經(jīng)濟效益：

1.LED信號燈壽命長達105小時（IF＝10mA時）。如按50000小時考慮，這期間要更換50只白熾燈泡。因此，只要儲備少量LED芯片，便可減少大量采購和庫存白熾燈泡。

2.節(jié)能效果顯著，平均每只LED信號燈按節(jié)電15瓦計算，一年便可節(jié)約130度電。在全國40多萬個國營企業(yè)中，假定每個企業(yè)平均點用30只信號燈，每年便可節(jié)電1.5億度。

3.在電站建設(shè)中，如采用LED模擬燈及光字牌組成的強電監(jiān)控系統(tǒng)，可省去48伏直流電源設(shè)備及相應(yīng)的電纜投資，簡化了二次結(jié)線及運行維護工作。