CN101795516A

CN101795516A - 一种高能led照明热效应预警和检测的方法

Info

Publication number: CN101795516A
Application number: CN201010103919A
Authority: CN
Inventors: 裘伟光; 梁志贤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2010-08-04

Abstract

本发明涉及一种高能LED照明热效应预警和检测的方法，包括如下步骤：(1)系统初始化时，控制电路将LED的电流设定在生产商许可的水平；(2)LED启动后，通过温控器件实时的检测LED的温度；(3)温度的信息被实时的传输回控制电路并处理，进行温度的变化趋势的检测和计算；(4)当检测到一个温度上升趋势的时候，将计算从当前温度到达最高允许温度之间的时间延迟，对系统温度反馈进行设置；(5)当反馈信号设定后，将调整通过LED的恒定电流，直到温度达到一个稳定状态。本发明优点是：直接检测高能LED和其驱动电路的发热情况，并且把某些信息反馈给驱动电路，从而可以避免LED进入到不安全的热状态，保护LED及其发光寿命和质量。

Description

一种高能LED照明热效应预警和检测的方法

技术领域

本发明涉及LED控制领域，尤其是一种高能LED照明热效应预警和检测的方法。

背景技术

LED照明具有节能，环保和使用寿命长等优点。但在现有的高能LED照明系中，由于系统热效应或热失控引起的LED失效或者性能减退是一个普遍而严重的问题。由此可以导致LED的寿命缩短，发光强度变弱，发光波长改变以及LED的电光转换效率等。

在LED的正常工作状态，输入的一部分电能在LED的PN结中被转换为光能并释放出来，而另一部分的能量则被转换为热能，而使得LED的温度升高。LED的发光亮度则是和流过其中的电流成一个相当的正比例。

传统的LED驱动电路最重要的功能是使得通过LED的电流保持恒定，而该电流的大小一般被控制在LED生产商允许的最大许可电流之下。理论上，在LED温度稳定的情形下，那么这样的电流控制一般是有效的；在可控性和发光亮度之间，驱动电路的设计必须有必要的取舍平衡。

但是当LED的结温升高以后尤其是温度超过设定的允许最高温度时，通过LED的电流则必须降低。不这么做的后果将损害LED的物理结构并引起LED的许多性能的永久性退化，其中包括电光转化效率的减低，而这一后果直接导致更多的电能被转换为热能而使得LED的温度更高，由此而导致的正反馈效应就可以导致热失控而使LED永久损坏。LED的性能退化还可以表现为其发光的波长(颜色)的永久性改变。

发明内容

针对上述技术存在的问题，本发明提出一种能保护LED及其发光寿命和质量的高能LED照明热效应预警和检测的方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案，这种高能LED照明热效应预警和检测的方法，包括如下步骤：

(1)、系统初始化时，控制电路将LED的电流设定在一个生产商许可的水平；

(2)、LED启动后，一个温控器件同时被启动，并实时的检测LED的温度；

(3)、温度的信息被实时的传输回控制电路并处理，温度的变化趋势的检测和计算通过一个微分放大器来实现的，环境温度VT在通过微分放大器后，输出一个对应于VT变化率的输出电压，VS；

(4)、当检测到一个温度上升趋势的时候，系统将计算系统从当前温度到达最高允许温度之间的时间延迟，对系统温度反馈进行设置；

(5)、当反馈信号设定后，在该时间延迟内，系统将调整通过LED的恒定电流，直到温度达到一个稳定状态，以此可以避免热失控而引起的LED退化和损坏；并且在可控性和发光性能之间达到最佳的平衡。

作为优选，在步骤(4)中，当检测到一个温度上升趋势的时候，驱动系统将启动电流控制电路的反馈，利用检测到的VS，将VS和一个系统设定的阀电压VSTH通过比较器比较，如果超过了VSTH，就输出一个信号锁定锁存器；当VS小于0，即温度开始减低后，比较器320输出一个高电平电压将锁存器解锁，锁定信号EN即用于开启反馈。

作为优选，在步骤(5)中，利用加法器电路，乘法器和开关电路实现控制电压VREF的反馈控制，实现LED电流控制；当EN为高时，EN控制的开关合上，VT和一个温度的基准电压VTH通过一个加法器和一个乘法器生成的调整电压K(VT-VTH)输入到加法器，VREF电压就被调整为VREF＝VR-K(VT-VTH)，其中VR是最初的内置设置电压，通过电路中的电容存储调整电压K(VT-VTH)信号，当锁存器解锁后，EN变低，VREF仍然保持为调整后的电压。

本发明有益的效果是：这种方法直接检测高能LED和其驱动电路的发热情况，而检测到的信息则用来预警LED的发热状态，并且把某些信息反馈给驱动电路，从而可以避免LED进入到不安全的热状态，达到保护LED及其发光寿命和质量的目的。

附图说明

图1是本发明中利用运算放大器实现的可控电流源的电路原理图；

图2是本发明中利用利用运算放大器实现的微分放大器的电路原理图；

图3是本发明中利用VS信号和系统内置的阀电压，对系统温度反馈进行设置的电路原理图；

图4是本发明中利用加法器电路，乘法器和开关电路实现控制电压VREF的反馈控制的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

本发明所述的这种高能LED照明热效应预警和检测的方法，包括如下步骤：

(1)、系统初始化时，控制电路将LED的电流设定在一个生产商许可的水平；LED的电流可以用一个可控电流源电路来实现，见图1，利用运算放大器(OA，100)实现的可控电流源。ILED＝VREF/RSET，串联的LED的电流相同，它们的发光强度也相同。并联的支路可以用同样的控制电路加上电流镜像电路实现，VREF是可以随着系统温度的变化而相应变化的。

(3)、温度的信息被实时的传输回控制电路并处理，温度的变化趋势的检测和计算通过一个微分放大器来实现的，环境温度VT在通过微分放大器后，输出一个对应于VT变化率的输出电压，VS；图2，利用运算放大器210实现的微分放大器，VS＝RC dVT/dt。

(4)、当检测到一个温度上升趋势的时候，系统将计算系统从当前温度到达最高允许温度之间的时间延迟，对系统温度反馈进行设置；当检测到一个温度上升趋势的时候，驱动系统将启动电流控制电路的反馈。一个实现是利用检测到的VS。将VS和一个系统设定的阀电压VSTH通过比较器310比较，如果超过了VSTH，就输出一个信号锁定锁存器330；当VS小于0(即温度开始减低后)，比较器320输出一个高电平电压将锁存器330解锁。锁定信号EN即用于开启反馈，见图3，利用VS信号和系统内置的阀电压，对系统温度反馈进行设置。

(5)、当反馈信号设定后，在该时间延迟内，系统将调整通过LED的恒定电流，直到温度达到一个稳定状态，以此可以避免热失控而引起的LED退化和损坏；并且在可控性和发光性能之间达到最佳的平衡。如图4所示，利用加法器电路，乘法器和开关电路实现控制电压VREF的反馈控制，进而达到LED电流控制的目的。当EN为高时，EN控制的开关440合上，VT和一个温度的基准电压VTH通过一个加法器410和一个乘法器430生成的调整电压K(VT-VTH)输入到加法器420，图1中的VREF电压就被调整为VREF＝VR-K(VT-VTH)，其中VR是最初的内置设置电压。电路中的电容450用来存储调整电压K(VT-VTH)信号，当锁存器解锁后，EN变低，VREF仍然保持为调整后的电压。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种高能LED照明热效应预警和检测的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(5)、当反馈信号设定后，在该时间延迟内，系统将调整通过LED的恒定电流，直到温度达到一个稳定状态。

2.根据权利要求1所述的高能LED照明热效应预警和检测的方法，其特征在于：在步骤(4)中，当检测到一个温度上升趋势的时候，驱动系统将启动电流控制电路的反馈，利用检测到的VS，将VS和一个系统设定的阀电压VSTH通过比较器比较，如果超过了VSTH，就输出一个信号锁定锁存器；当VS小于0，即温度开始减低后，比较器320输出一个高电平电压将锁存器解锁，锁定信号EN即用于开启反馈。

3.根据权利要求1所述的高能LED照明热效应预警和检测的方法，其特征在于：在步骤(5)中，利用加法器电路，乘法器和开关电路实现控制电压VREF的反馈控制，实现LED电流控制；当EN为高时，EN控制的开关合上，VT和一个温度的基准电压VTH通过一个加法器和一个乘法器生成的调整电压K(VT-VTH)输入到加法器，VREF电压就被调整为VREF＝VR-K(VT-VTH)，其中VR是最初的内置设置电压，通过电路中的电容存储调整电压K(VT-VTH)信号，当锁存器解锁后，EN变低，VREF仍然保持为调整后的电压。