雙色led模擬指示器的製作方法

2023-09-24 11:36:30 8

專利名稱：雙色led模擬指示器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種指示器，尤其是模擬電力開關設備工作狀態的指示器。
該專利單片微機的外圍電路很簡單，抗電磁騷擾能力差，在受到靜電場、高頻電磁場、電快速脈衝群幹擾時，會使LCD黑屏或錯誤顯示。
LCD有很多固有弱點，如壽命短，在25℃時不大於5×104小時，工作在50℃環境下，壽命僅為100小時。又如LCD在紫外光線下將加速失效，在非工作狀態也不能處於太陽光下及日光燈附近等等。有關可靠性分析的資料指出，LCD的失效率高達4×104FIT，(FIT為失效率的基本單位1FIT＝10-9/小時)。
該專利採用的插式電子元器件，手工電烙鐵焊接工藝，也使可靠性大為降低，因此該專利的MTBF(平均無故障工作時間)僅為2.76年。
該專利採用的是單色(黑色)LCD，以符號圖形的不同來指示開關設備工作狀態，如以豎黑條表示接通狀態，橫黑條代表斷路狀態。僅有一種圖形符號信息提醒開關設備操作人員是不夠醒目直觀的。安裝錯誤(指示器旋轉了90°角)也會引起誤判而造成設備人身事故。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是將多片(10片～30片)LED(發光二極體)晶片集成為一固態LED器件，晶片為紅、綠雙色，固態LED器件製成不同的圖形符號代表不同的開關設備及其狀態。例如綠色的圓及圓內橫條代表接地開關處於拉閘斷路狀態，紅色的圓及圓內豎條代表接地開關處於合閘通路狀態，達到了以圖形符號和顏色兩種信息顯示開關設備的工作狀態，即使安裝時誤裝了90度角，從顏色上也能判斷出開關設備的工作狀態。各種開關設備以及狀態的圖形符號見表1。
紅色LED晶片採用GaAlAs材料，綠色LED晶片採用高亮GaP材料，亮度可達50mcd。固態LED器件外殼採用阻光阻燃的PPO材料，用透明環氧樹脂封裝成一個固態器件。固態LED器件可製成圓形、矩形、正多邊形。
LED驅動器將開關設備的狀態信號電壓轉換為電流信號以驅動LED發光。驅動器為二路V/I轉換器，當開關設備為合閘時驅動固態LED器件發紅光，當開關設備為拉閘時驅動固態LED器件發綠光，當開關設備閒置不工作時，模擬指示器不顯示圖形符號。驅動器上設計有防輸入電壓反接二極體，防過電流自恢復保險絲PTC，防過電壓TVS，防電磁幹擾的濾波旁路電容。LED驅動器上的所有元器件全部採用SMD(表面安裝器件)，採用SMT(表面安裝技術)焊接工藝，使本專利的可靠性更高。
本實用新型的外殼採用阻燃ABS材料，內部裝有LED器件和LED驅動器。外殼的前端裝有LED蓋和透明窗，透明窗的材料為ABS372。外殼的末端裝有接線端子，每個端子上有兩個螺釘，用來緊固開關設備的輸入線，接線端子外的端子蓋用來保證帶電端子絕緣安全，防止維修人員觸電。外殼中部設有安裝螺母和橡膠墊，用於把模擬指示器安裝在開關設備上。外殼結構有圓柱的，用於配電櫃；也有方形的，用於發電廠的模擬屏。
本實用新型的有益效果是圖形符號加顏色代表不同的開關設備及其開或關狀態，有效防止了誤判，確保了設備、人身安全。
固態LED器件、多項保護設計及其SMT工藝的LED驅動器，使本專利產品可應用於-40℃～60℃、紫外線輻射、強電場(發電廠的高壓變壓器高壓輸電線附近)等惡劣環境，且即使接線錯誤(正負極反接或輸入過高的電壓)也不致於損壞指示器。其設計MTBF可達57年。


圖1是本實用新型的電路原理圖。
圖2是本實用新型一個實施例的剖面構造。
圖3是本實用新型的固態LED結構圖。
在圖1中，D1、D2在輸入交流信號電壓時用作整流，當開關設備的狀態信號電壓為直流時，用作防止電壓極性反接而損壞LED。C2用作濾波，C3、C4用作高頻旁路。TVS用作吸收快速瞬變的幹擾電壓。C1、C2、C3、C4，TVS確保電磁幹擾信號不會使LED誤顯和擊穿，TVS也防止輸入高於指示器額定電壓時擊穿LED。PTC為自恢復保險絲，當輸入高於指示器額定電壓時將產生較大電流，此時PTC快速斷開而保護了LED。R1、R2、R3為電流調整電阻，使驅動電流在5～8mA，既保證了低功耗高亮度，又延長了LED的壽命。其中R1為特製的玻璃釉電阻。不同的開關設備模擬指示器，固態LED器件內的晶片數是不同的，如短路開關模擬指示器有13片綠色和13片紅色晶片。
在圖2中，本實用新型主要有固態LED器件(1)、LED驅動器(2)和殼(3)組成。固態LED(1)裝於殼(3)的前端，LED器件(1)的圖形面外有透明窗(7)保護，四周由LED蓋(6)保護，透過透明窗可清晰地看到開關狀態的圖形符號。LED器件(1)被透明窗(7)、LED蓋(6)、殼(3)卡牢，透明窗(7)、LED蓋(6)、殼(3)之間用密封膠粘接，可防止雨水進入殼內。
LED驅動器(2)與LED器件(1)用導線繞焊連接，LED驅動器(2)的PCB(印製電路板)插入殼(3)的導槽中，保證LED驅動器(2)不會在殼(3)內移動。LED驅動器(2)的輸入線為圓銅線，可插入接線端子(4)的孔內，開關設備的信號輸入線也插入此孔內，用接線端子上螺釘(10)可將兩線牢固地緊固在接線端子(4)上。
模擬指示器與開關設備安裝時，先要在殼(1)上取下端子蓋(5)，安裝螺母(9)和橡膠墊(8)，然後將模擬指示器插入開關設備面板孔安裝螺母(9)和橡膠墊(8)，然後將模擬指示器插入開關設備面板孔內，再裝上橡膠墊(8)擰緊安裝螺母(9)最後將開關設備的信號線穿過端子蓋(5)上的孔進行接線。
本實用新型有二個實施例，其原理完全一樣，僅僅是一例外殼(1)為圓柱形，另一例外殼(1)為正方柱形。
在圖3中，多片高亮LED晶片(1)集成在基板(2)上，再裝入阻光阻燃的外殼(3)中，基板(2)上同時焊有引出端(4)，在外殼(3)的空間內填入透明環氧樹脂(5)，這樣就組成一個固態LED器件。晶片(1)的不同排列，發光時形成了不同的符號圖形，如圖3中的斷路器符號(6)。本實施例的外殼(3)為矩形，其餘圓形、正多邊形不再贅述。表1
權利要求1.一種模擬開關設備工作狀態的指示器，其特徵是圓柱形(或正方柱形)殼的前端裝有LED器件，LED器件外裝有透明窗和LED蓋，LED驅動器(V/I轉換器)的電子元器件貼裝在PCB上，PCB插裝在殼內的導槽中，殼的末端嵌裝有接線端子，驅動器的輸入線和開關設備的信號都穿入接線端子的孔中，由接線端子上的螺釘緊固連接。
2.根據權利要求1所述的指示器，其特徵是正方形的(或圓形的，正多邊形的)LED器件由多片雙色(紅、綠)高亮晶片集成的且在顯示面上製成多種圖形符號的固態器件。
3.根據權利要求1所述的指示器，其特徵是LED驅動器即V/I轉換器的PCB上裝有防輸入正負極反接二極體D1、D2防過電流PTC自恢復保險絲、防過電壓TVS、玻璃釉電阻R1。
專利摘要本專利涉及雙色LED模擬開關狀態指示器，屬電力、電子、儀表工業領域。由既有符號圖形信息又有紅綠雙色信息防誤判的長壽命高亮度固態LED器件，有防輸入反接二極體、防過流PTC、防過壓TVS等片狀電子器件貼裝在PCB上的LED驅動器，殼，透明窗，LED蓋，接線端子，端子蓋，安裝螺母等組成。應用於發配電系統中的斷路器、手車開關、接地開關、負荷開關、熔斷器等開關設備的工作狀態指示。尤其是可應用於高溫、低溫、紫外線輻射以及強電場(高壓變壓器輸電線附近)等惡劣環境下。
文檔編號H02B15/00GK2561140SQ02240860
公開日2003年7月16日 申請日期2002年7月10日 優先權日2002年7月10日
發明者宋錫和 申請人:宋錫和