CN102003628A

CN102003628A - 一种自动温控led像素筒

Info

Publication number: CN102003628A
Application number: CN2009100842314A
Authority: CN
Inventors: 商松
Original assignee: Beijing Zhongqing Micro Digital Equipment Development Co Ltd
Current assignee: Beijing Zhongqing Micro Digital Equipment Development Co Ltd
Priority date: 2009-05-14
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2011-04-06

Abstract

本发明公开了一种LED像素筒，包括透光外壳、灯体、金属散热面罩和自动温控电路；所述透光外壳至少设置一散热孔，所述灯体设置有：PCB板；设置在PCB板上的LED发光单元，包括至少一个LED灯；芯片，控制LED发光单元发光；所述自动温控电路包括一热敏电阻和一限流电阻，串连连接在所述外接电阻输入端和地之间；采用自动温控电路动态调整驱动输出电流，降低LED像素筒温度，采用金属散热面罩很好地解决像素筒散热问题。

Description

一种自动温控LED像素筒

技术领域

本发明涉及一种LED显示的应用，具体地说，是涉及一种自动温控LED像素筒。

背景技术

目前市场上所广泛应用的像素筒，其普遍为：以三种颜色的发光二极管R、G、B(R为红色发光二极管、B为蓝色发光二极管、G为绿色发光二极管)，作为一个发光点的基本单元，即一个像素，并通过塑封、灌胶形成一个像素筒。以RGB像素筒为基本单元，组成LED显示屏来完成显示目的。由于像素筒元器件密集，发热量较大，再加上有的像素筒在封闭环境工作，因此系统散热负担较大，实践中，大量LED像素筒的损坏都是由于温度过高、散热不良引起的。

因此现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种自动温控LED像素筒。

本发明的技术方案如下：

一种自动温控LED像素筒，包括透光外壳、灯体和自动温控电路、金属散热面罩；

所述透光外壳至少设置一散热孔；

所述灯体设置有：PCB板；设置在PCB板上的LED发光单元，包括至少一个LED灯；芯片，控制LED发光单元发光；所述PCB板固定设置在所述透光外壳的内部；

所述芯片中至少包括一个驱动芯片；

所述驱动芯片，包括一外接电阻输入端和至少一驱动输出端，所述外接电阻输入端用于设置输出电流，所述驱动输出端用于驱动所述LED发光单元发光；

所述自动温控电路包括一正温度系数热敏电阻和一限流电阻，所述热敏电阻和限流电阻串连连接在所述外接电阻输入端和地之间，所述热敏电阻和所述限流电阻设置在所述PCB板上，所述热敏电阻的居里点为50摄氏度至80摄氏度；

所述金属散热面罩由导热金属形成容网格状面罩，与所述PCB板固定连接，各所述LED灯穿过所述金属散热面罩，固定设置在所述PCB板。

所述的LED像素筒，所述热敏电阻的居里点为60摄氏度。

所述的LED像素筒，所述限流电阻采用阻值为100Ω-700Ω的电阻器。

所述的LED像素筒，所述透光外壳至少设置二散热孔；所述PCB板固定设置在所述透光外壳的内部，其两侧至少设置一散热孔。

所述的LED像素筒，各所述散热孔对称分布在所述PCB板的两侧。

所述的LED像素筒，所述LED灯至少采用圆形插件式发光二极管、半圆圆柱形插件式发光二极管、椭圆形插件式发光二极管、半圆形插件式发光二极管、扁圆形插件式发光二极管、矩形插件式发光二极管、表贴式发光二极管其中之一。

所述的LED像素筒，每一所述本地输出端分别连接并控制一个LED灯。

所述的LED像素筒，所述LED发光单元包括一个红色LED灯、一个蓝色LED灯、一个绿色LED灯；所述驱动芯片设置三个驱动输出端，分别与各个LED灯相连接。

所述的LED像素筒，还包括一指示单元；所述驱动芯片设置报错指示端，其与所述指示单元相连，用于在所述驱动芯片发生故障时，输出错误指示信号到所述指示单元。

所述的LED像素筒，还包括一透镜，所述透镜与所述透光外壳固定连接。

从以上技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：

1、温度升高时，热敏电阻阻值升高，驱动输出端的驱动电流随之下降，缓解像素筒温度升高，能够实现像素筒动态、自动温控功能。

2、采用居里点为50℃-80℃的热敏电阻，在像素筒温度低于50℃-80℃时，热敏电阻阻值恒定，输出驱动电流不会变化，像素筒能够稳定工作，在像素筒温度升高到50℃-80℃以上时，热敏电阻阻值显著升高，驱动电流显著降低，像素筒温度随之降低或者不再继续升高。

3、驱动芯片具有报错指示功能，当驱动芯片本身发生错误时，可以通过外接LED指示灯或其他指示器件显示错误，使维修非常方便。

4、实现单灯亮度控制，方便对各灯点的亮度进行校正，实现更好的白平衡效果。

附图说明

图1-A是本发明实施例1的示意图；

图1-B是本发明金属散热面罩的示意图；

图2是本发明实施例2的示意图；

图3是本发明正温度系数热敏电阻阻值-温度变化曲线。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1

参考图1-A，图1-B，图2，一种自动温控LED像素筒，包括透光外壳、灯体、自动温控电路和金属散热面罩，透光外壳壳体上设置至少一个散热孔，进行对流散热，灯体设置有：PCB板；设置在PCB板上的LED发光单元，包括至少一个LED灯；芯片，该芯片用于控制LED发光单元发光，芯片可以设置在PCB板上与LED灯相对的背面，芯片中至少包括有一个驱动芯片，该驱动芯片，包括一外接电阻输入端(R EXT)和至少一驱动输出端，所述外接电阻输入端用于根据电阻阻值的大小设置驱动输出端输出电流的大小，计算公式为I_OUT＝V_{R_EXT}/(R1+R2)，所述驱动输出端输出驱动信号给所述LED发光单元，控制LED发光单元发光。

参考图1-B，LED发光单元的各个LED灯穿过金属散热面罩上的透空孔设置。

所述自动温控电路包括一正温度系数热敏电阻R2和一限流电阻R1，R1串联R2后连接在所述外接电阻输入端(R_EXT)和地(GND)之间，所述热敏电阻和所述限流电阻设置在所述PCB板上，可以检测PCB板周边器件(芯片、LED灯等)的温度变化；金属散热面罩固定连接在PCB板上，金属散热面罩可以使用导热金属压铸形成容纳LED灯的网格状面罩(如图1-B所示)，各网格之间相互独立。这样使用正温度系数热敏电阻能够使像素筒的工作电流，在一定条件下，随着温度升高而降低，降低了像素筒的热损坏故障率，使用金属散热面罩将像素筒内芯片和LED灯产生的热量通过散热孔传导出去，避免部件过热损坏。

优选的，透光外壳至少设置二散热孔，PCB板固定设置在透光外壳的内部，其两侧也至少设置一散热孔，上述各散热孔对称分布在PCB板的两侧，这样能够增强对流，提高散热效果；

为了增加光线透射率，或者取得某种光效(发散或者平行等)可以在透光外壳内部或者外部固定连接一光学透镜，根据需要可以选择凸透镜或者凹透镜，也可以选择有色透镜等，可以使用透明树脂，也可以使用有机玻璃、压克力等材料，满足不同应用环境的需要，营造特殊光效。

又一个例子，上述LED像素筒还包括一LED灯座，该LED灯座与PCB板固定连接，可以使用螺丝固定，也可以通过锡焊固定，固定方式本发明不作限制，LED灯与灯座活动连接，比如可以通过LED灯的管脚插接在上述灯座上，或者使用带有镙口的LED旋接在上述灯座上，这样，方便拆卸，方便更换，并且灯与灯的位置可以互换。

又一个例子，上述LED像素筒中，芯片优选采用板上帮定(BONDING)封装方式或者DIP封装方式或者SOP封装方式之一，节省PCB空间，同时减少像素筒内部热源，避免像素筒过热损坏。

又一个例子，上述LED像素筒，LED灯优选采用圆形插件式发光二极管、半圆柱形插件式发光二极管、椭圆形插件式发光二极管，半圆形插件式发光二极管、扁圆形插件式光二极管、矩形插件式发光二极管、表贴式发光二极管之一，采用上述形状的发光二极管，成本低廉，散热效果较好。

又一个例子，上述LED像素筒，像素筒内的每一个LED灯单独受控，即每一个驱动输出端单独驱动一个LED灯，这样可以对每一像素筒上的红、绿、蓝色LED灯进行独立的单灯亮度调整，单灯亮度调整便于实现较好的白平衡效果。

实施例2

如图2所示为自动温控像素筒在应用中的一种电路结构，驱动芯片采用带有三个驱动输出端OUT1、OUT2和OUT3的恒流驱动芯片，该芯片13管脚为外接电阻输入端R_EXT，通过该管脚所连接的电阻阻值的大小调节其恒流输出端OUT1、OUT2和OUT3的输出电流大小，公式为I_OUT＝V_{R_EXT}/(R1+R2)，其中V_{R_EXT}为R_EXT脚的电压，R1为限流电阻的阻值，R2为热敏电阻的阻值，LED发光单元由一个红色发光二极管R、一个绿色发光二极管G、一个蓝色发光二极管B以及电阻R1、R2、R3组成，LED灯分别与R1、R2、R3串联；电源正极线路VCC和电源负极线路GND给电路提供电压；上位控制系统发送时钟信号(CKIN)、使能信号(OEIN)、载入信号(LIN)和数据信号(DIN)，通过驱动输出端OUT1、OUT2和OUT3输出驱动信号控制LED发光单元发光；驱动芯片还具有报错指示端ERR，当驱动芯片发生故障时，芯片通过报错指示端ERR(图中未示出)将错误信号发送给指示单元，比如LED指示灯报警、蜂鸣器报警，维护人员根据LED灯的指示或者蜂鸣器的声音信号即可知道故障位置，方便检修。

实施例3

在上述各实施例的基础上，本实施例优选采用正温度系数(PTC，positive temperature coefficient)热敏电阻器R2，如图3所示，为正温度系数热敏电阻器的电阻-温度曲线，由于LED灯和LED驱动芯片的较佳工作温度为50℃至80℃(如图中A点和C点所示)，高于80℃则有损坏的危险，因此在温度升高到80℃之前，必须对温度进行控制，因此优选采用居里点为50℃至80℃，最佳的为60℃(如图中B点所示)的PTC热敏电阻器。

正温度系数热敏电阻的一种，正温度系数热敏电阻其电阻值随着PTC热敏电阻本体温度的升高呈现出阶跃性的增加，温度越高，电阻值越大，目前已普遍采用的PTC热敏电阻器，一般是由B_aT_iO₃为主晶相的材料，添加少量的稀土元素经高温烧结的敏感陶瓷元件，这种材料在温度上升到居里点(正温度特性的起点称为居里点)时，其阻值会以指数形式增加，从而对电路进行限制和保护。

优选的，限流电阻R1采用阻值为100Ω至700Ω的电阻器，由于正常温度下，热敏电阻器的阻值在300Ω左右，这样与R1串联以后，形成一阻值为400Ω至1KΩ的限流电阻组合，驱动芯片13脚电压为V_{R_EXT}，比如V_{R_EXT}为18.8V左右，那么驱动芯片的输出端正常温度下即可得到18毫安至50毫安的驱动电流，满足高亮度LED的需要。

这样采用PTC热敏电阻器，当像素筒内温度升高到居里点时，热敏电阻器R2的阻值急剧升高，带动驱动芯片的输出电流降低，起到控制温度继续升高的作用，防止器件过热损坏。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种自动温控LED像素筒，其特征在于：包括透光外壳、灯体和自动温控电路、金属散热面罩；

所述透光外壳至少设置一散热孔；

所述芯片中至少包括一个驱动芯片；

所述金属散热面罩由导热金属形成网格状面罩，与所述PCB板固定连接，各所述LED灯穿过所述金属散热面罩，固定设置在所述PCB板。

2.根据权利要求1所述的LED像素筒，其特征在于，所述热敏电阻的居里点为60摄氏度。

3.根据权利要求1所述的LED像素筒，其特征在于，所述限流电阻采用阻值为100Ω-700Ω的电阻器。

4.根据权利要求1所述的LED像素筒，其特征在于，所述透光外壳至少设置二散热孔；所述PCB板固定设置在所述透光外壳的内部，其两侧至少设置一散热孔。

5.根据权利要求4所述的LED像素筒，其特征在于，各所述散热孔对称分布在所述PCB板的两侧。

6.根据权利要求1所述的LED像素筒，其特征在于，所述LED灯至少采用圆形插件式发光二极管、半圆圆柱形插件式发光二极管、椭圆形插件式发光二极管、半圆形插件式发光二极管、扁圆形插件式发光二极管、矩形插件式发光二极管、表贴式发光二极管其中之一。

7.根据权利要求1所述的LED像素筒，其特征在于，每一所述本地输出端分别连接并控制一个LED灯。

8.根据权利要求1至7任一所述的LED像素筒，其特征在于，所述LED发光单元包括一个红色LED灯、一个蓝色LED灯、一个绿色LED灯；所述驱动芯片设置三个驱动输出端，分别与各个LED灯相连接。

9.根据权利要求1至7任一所述的LED像素筒，其特征在于，还包括一指示单元；所述驱动芯片设置报错指示端，其与所述指示单元相连，用于在所述驱动芯片发生故障时，输出错误指示信号到所述指示单元。

10.根据权利要求1至7任一所述的LED像素筒，其特征在于，还包括一透镜，所述透镜与所述透光外壳固定连接。