CN103167675B - 一种具有过温保护电路的led灯具 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种具有过温保护电路的LED灯具。本发明实施例具有过温保护电路的LED灯具通过为LED模块增设过温保护模块（104），即由该过温保护模块（104）来检测发光二极管的工作温度，当发光二极管的工作温度达到预先设定的保护温度时，则由该过温保护模块（104）控制减小流经发光二极管的电流，以降低发光二极管的工作温度，进而保护发光二极管，延长其使用寿命。

Description

一种具有过温保护电路的LED灯具

技术领域

本发明涉及照明技术，尤其涉及一种具有过温保护电路的LED灯具。

背景技术

随着科技的发展，以及LED节能环保，使用寿命长等特点，LED已广泛应用到各个领域。但在使用过程中，很多因素都将影响到LED的使用寿命，尤其是散热将直接影响到LED的使用寿命。虽然通过材料选用和工艺制作对其进行改善，但这种方式使得改善成本较高，并且效果也不很理想。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种具有过温保护电路的LED灯具，使得发光二极管的工作温度稳定在适合的温度值，从而保护发光二极管，延长其使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种具有过温保护电路的LED灯具，包括

恒压源模块(101)，用于将交流电压转换为直流电压；

发光二极管模块(102)，包括至少一个发光二极管；

恒流驱动模块(103)，用于向所述发光二极管模块(102)提供电流；

所述恒压源模块(101)与所述恒流驱动模块(103)串联，所述发光二极管模块(102)串联在所述恒流驱动模块(103)输出端的正极和负极之间；所述LED灯具还包括：

与所述发光二极管模块(102)并联的至少一个过温保护模块(104)，其特征在于，所述过温保护模块(104)包括光耦合器(U1)、分压电阻(R1)和热敏电阻(R2)，所述光耦合器(U1)的第一输出脚(1)和第二输出脚(2)分别连接于所述发光二极管的阳极和阴极，所述光耦合器(U1)的第一输入端(3)外接电源(U_p)，第二输入端(4)通过所述热敏电阻(R2)外接参考电压(U_ref)，所述分压电阻(R1)的一端连接于所述光耦合器(U1)的第二输入端(4)与所述热敏电阻(R2)之间的节点，另一端接地；

当所述发光二极管的工作温度等于或者高于预先设定的保护温度时，所述光耦合器(U1)导通。

其中，所述参考电源(U_ref)的电压值U_ref和外接电源(U_p)的电压值U_p之间满足的关系为：

$U_p=U_F+\frac{R}{R+R_{TA}}{U}_{ref},$

其中，R为分压电阻(R1)的阻值，R_TA为热敏电阻(R2)在发光二极管的工作温度为预先设定的保护温度时的阻值，U_F为光耦合器(U1)的管压降。

其中，当所述发光二极管的工作温度等于预先设定的保护温度时，所述分压电阻(R1)的端电压的计算公式为：

$U_{TA}=\frac{R}{R+R_{TA}}{U}_{ref}.$

其中，所述发光二极管的预先设定的保护温度值可以通过改变所述分压电阻(R1)的阻值调节。

其中，当所述发光二极管的工作温度等于或者高于预先设定的保护温度时，流经所述发光二极管的电流的计算公式为：

I＝I_LED-I_O，

其中，I_LED为光耦合器(U1)导通之前流经发光二极管的电流，I_O为光耦合器(U1)导通后，流经所述光耦合器(U1)的分流电流。

其中，所述过温保护模块(104)还包括限流电阻(R3)，所述限流电阻(R3)串联在所述光耦合器(U1)的第二输出脚(2)与发光二极管的阴极之间。

其中，所述发光二极管为多个，并且多个所述发光二极管并联，所述过温保护模块(104)为一个，所述过温保护模块(104)与多个所述发光二极管并联。

其中，所述发光二极管为多个，并且多个所述发光二极管串联，所述过温保护模块(104)为多个，并且每个所述发光二极管并联一个所述过温保护模块(104)。

其中，所述发光二极管为多个，并且多个所述发光二极管串联，所述过温保护模块(104)为多个，并且每两个所述发光二极管并联一个所述过温保护模块(104)。

其中，所述热敏电阻(R2)为正温度系数热敏电阻。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例具有过温保护电路的LED灯具通过为发光二极管增设过温保护模块(104)，即由该过温保护模块(104)的热敏电阻(R2)来检测发光二极管的工作温度，当发光二极管的工作温度等于或者高于了预先设定的保护温度时，则该过温保护模块(104)的光耦合器(U1)导通进行分流，从而使得流经发光二极管的电流减小，降低了发光二极管的工作温度，进而保护发光二极管，延长其使用寿命。

本发明中的具有过温保护模块的LED灯具通过在过温保护模块(104)的第二输出脚(2)与发光二极管的阴极之间串联一个限流电阻(R3)，从而可通过设置该限流电阻(R3)的阻值来调节流经发光二极管的电流，进一步保护了发光二极管。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的具有过温保护电路的LED灯具的一实施例的电路原理图；

图2是本发明的具有过温保护电路的LED灯具的又一实施例的电路原理图；

图3是本发明的具有过温保护电路的LED灯具的再一实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的具有过温保护电路的LED灯具通过增加过温保护模块，使得当发光二极管LED工作温度高于或者等于预先设定的保护温度时，通过减小流经发光二极管LED的电流，从而逐渐降低发光二极管LED的工作温度，进而保护该发光二极管LED，延长其使用寿命。

参见图1，为本发明的一种具有过温保护电路的LED灯具的一实施例的电路原理图。具体实施时，本发明实施例的具有过温保护电路的LED灯具包括：

恒压源模块101，用于将交流电压转换为直流电压；

发光二极管模块102，该发光二极管模块102包括至少一个发光二极管LED，以及用于向该发光二极管模块102提供电流的恒流驱动模块103，该恒流驱动模块103与该恒压源模块101串联，该发光二极管模块102并联在该恒流驱动模块103的输出端的正极和负极之间，即该发光二极管模块102的阳极与该恒流驱动模块103输出的正极电连接，该发光二极管模块102的阴极与该恒流驱动模块103输出的负极电连接，该具有过温保护电路的LED灯具还包括：与该发光二极管模块102并联的至少一个过温保护模块104，该过温保护模块104包括光耦合器U1、分压电阻R1和热敏电阻R2，光耦合器U1的第一输出脚1和第二输出脚2分别连接于发光二极管LED的阳极和阴极，光耦合器U1的第一输入端3外接电源U_p，第二输入端4通过热敏电阻R2外接参考电压U_ref，分压电阻R1的一端连接于光耦合器U1的第二输入端4与热敏电阻R2之间的节点，另一端接地；

当该发光二极管LED的工作温度等于或者高于预先设定的保护温度时，即当本实施例中由热敏电阻R2感应该发光二极管LED的工作温度等于或者高于预先设定的保护温度时，光耦合器(U1)导通。

本发明实施例具有过温保护电路的LED灯具通过为发光二极管模块102增设过温保护模块104，即由该过温保护模块104来检测发光二极管LED的工作温度，当发光二极管LED的工作温度等于或者高于了预先设定的保护温度时，则由该过温保护模块104控制减小流经发光二极管LED的电流，以降低发光二极管LED的工作温度，进而保护发光二极管LED，延长其使用寿命。

参见图1，在一具体实施例中，该LED灯具的发光二极管模块102包括多个发光二极管，并且该多个发光二极管LED串联，即串联的第一发光二极管的阳极与恒流驱动模块103的正极相连，最后一个发光二极管的阴极与恒流驱动模块103的负极相连；并且每两个发光二极管LED并联一个过温保护模块104，即每一个过温保护模块104中的光耦合器U1的第一输出脚1和第二输出脚2分别连接于每一个发光二极管LED的阳极和第二发光二极管LED的阴极。本发明实施例通过为每两个发光二极管LED并联一个过温保护模块104，由于该过温保护模块104的热敏电阻R2与该发光二极管LED之间的距离较小，使其能够更加灵敏地感应该发光二极管LED的工作温度。

参见图2，在另一具体实施例中，也可以每个发光二极管LED的两端并联一个过温保护模块104，即每一个过温保护模块104中的光耦合器U1的第一输出脚1和第二输出脚2分别连接于每一个发光二极管LED的阳极和的阴极。当然也可以根据需要，将该发光二极管模块102划分为多个子模块，每一个子模块并联一个过温保护模块104，或者为了节约成本为整个发光二极管模块102并联一个过温保护模块104。

本发明实施例通过为发光二极管LED并联光耦合器U1，当热敏电阻R2感应到该发光二极管LED的工作温度随着时间逐渐上升，并高于或者等于了预先设定的保护温度时，使得分压电阻R1的端电压低于外接电源U_p，从而导通与该发光二极管LED并联的光耦合器U1，则之前流经该发光二极管LED的电流此时将会有一部分流经该光耦合器U1,即将流经发光二极管LED的电流进行了分流，减小了流经发光二极管LED的电流。由于流经的电流减小了，该发光二极管LED的工作温度也会逐渐降低。当其工作温度降低到小于该预先设定的保护温度时，该光耦合器U1断开；当该发光二极管LED的工作温度再次上升到该预先设定的保护温度或者高于该预先设定的保护温度时，则该光耦合器U1再次导通，即流经发光二极管LED的电流再次进行分流，使得发光二极管LED的工作温度逐渐降低，如此循环该过程，进而保证了该发光二极管LED的工作温度稳定在预先设定的保护温度或者预先设定的保护温度下，延长了其使用寿命。

在另一具体实施例中，该过温保护模块104还包括一个限流电阻R3，该限流电阻R3串联在该光耦合器U1的第二输出脚2与发光二极管LED的阴极之间。本发明实施例通过在光耦合器U1的第二输出脚2与发光二极管LED的阴极之间串联了该限流电阻R3，从而使得可通过调整该限流电阻R3的阻值的大小来调整流经该光耦合器U1的分流电流的大小，进而调整LED的亮度。

参见图3，为本发明的具有过温保护电路的LED灯具的再一实施例的电路原理图。具体实施时，本发明实施例的具有过温保护电路的LED灯具包括上述实施例中的恒压源模块101、恒流驱动模块103、包括多个发光二极管LED的发光二极管模块102，不同的是本发明实施例中的该发光二极管模块102中的多个发光二极管LED并联，并且该并联的该多个发光二极管LED的两端再并联一个过温保护模块104。

下面结合工作原理对本发明实施例的LED照明电路进行详细的说明。

这里，预先设定发光二极管LED的保护温度为T_A，流经发光二极管LED的电流为I，对应的该发光二极管LED的工作温度为T，工作过程中，该发光二极管LED的工作温度T将逐渐上升，并由热敏电阻R2对其工作温度T进行实时检测。本发明实施例中采用的为正温度系统热敏电阻，即该热敏电阻R2的阻值随着温度的升高而呈线性增加。由该热敏电阻R2和分压电阻R1构成的分压网络则将该发光二极管LED的工作温度的变化转换为电压的变化，从而通过检测分压电阻R1的端电压的变化来检测该发光二极管LED的工作温度T的变化：

1)连接好电路后，恒流驱动模块103输出恒流驱动该多个发光二极管LED，此时，发光二极管LED的工作温度T<T_A，分压电阻R1两端的电压：

$U_T=\frac{R}{R+R_T}{U}_{ref}---\left(1\right),$

其中，R为分压电阻R1的阻值，R_T为发光二极管LED的工作温度为T(T<T_A)时热敏电阻R2的实时阻值，U_ref为参考电源U_ref的电压值。

2)由于工作过程中该发光二极管LED的工作温度T将逐渐上升，当该热敏电阻R2检测到该发光二极管LED的工作温度T达到预先设定的保护温度T_A(T＝T_A)时，分压电阻R1的端电压为：

$U_T=U_{TA}=\frac{R}{R+R_{TA}}{U}_{ref}---\left(2\right),$

其中，R_TA为发光二极管LED的工作温度T上升到预先设定的保护温度T_A时，热敏电阻R2的阻值；U_TA为发光二极管LED的工作温度T等于预先设定的保护温度T_A时，该分压电阻R1的端电压。

由图可知，当发光二极管LED的工作温度达到设定预先设定的保护温度时，要进行分流，则需要导通该光耦合器U1，则外接稳定电源Up的电压值需满足：

U_p＝U_TA+U_F (3)，

其中，U_F为光耦合器U1的管压降。

由上述的公式(2)、(3)得到外接稳定电源Up与参考电源U_ref之间满足的关系为：

$Up=P_F+\frac{R}{R+R_{TA}}{U}_{ref}$

3)由于发光二极管LED的工作温度T将随着时间不断上升，当该发光二极管LED的工作温度T＞T_A时，分压电阻R1的端电压为：

${U_T}^{\&prime;}=\frac{R}{R+{R_T}^{\&prime;}}{U}_{ref}---\left(4\right),$

其中，R_T'为发光二极管LED的工作温度T>T_A时热敏电阻R2的阻值。

由于热敏电阻R2的阻值R_T'，大于发光二极管LED的工作温度T等于预先设定的保护温度T_A时的阻值R_AT，即R_T'>R_TA，则分压电阻R2的端电压U_T'＜U_TA，从而光耦合器U1的光源部分的阳极电压Up>阴极电压U_T'，使得该光耦合器U1导通，则该光耦合器U1导通之前流经该发光二极管LED的电流I_LED将有一部分I_O将流经该光耦合器U1，即分流，进而分流后流经发光二极管LED的电流I由以下计算公式得：

I＝I_LED-I_O＜I_LED (5)，

由于流经发光二极管LED的电流减小，因此，其工作温度T将逐渐降低，从而避免发光二极管LED一直工作在工作温度T超过预先设定的保护温度T_A的环境下，进而保护了该发光二极管LED，延长了其使用寿命。

当发光二极管LED的工作温度T逐渐降低到小于预先设定的保护温度T_A时，由于热敏电阻R2的阻值小于R_TA，因此，分压电阻R1的端电压U_T＜U_TA，则光耦合器U1断开。

本发明实施例中通过分压电阻R1和热敏电阻R2构成的分压网络将发光二极管LED的工作温度的变化转换为分压电阻R1端电压的变化。由上述的公式(2)可知，当调小分压电阻R1的阻值，分压电阻R1端电压减小，即调小了发光二极管LED的预先设定的保护温度；当增大分压电阻R1的阻值，分压电阻R1端电压增大，即提高了发光二极管LED的预先设定的保护温度。即是说本发明实施例中发光二极管的预先设定的保护温度T_A的具体值可以通过改变分压电阻R1的阻值来调节。由上述的公式(2)可得，该分压电阻R1的计算公式为：

$R1=\frac{U_{TA}{R}_{TA}}{U_{ref}-U_{TA}}=\frac{(Up-U_F)R_{TA}}{U_{ref}+U_F-Up}---\left(6\right)$

由上述公式(6)可知，当热敏电阻R2选定后，即可通过调节分压电阻R1的阻值来设置不同的保护温度，并且该调节方式方便简单。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种具有过温保护电路的LED灯具，包括：

恒压源模块(101)，用于将交流电压转换为直流电压；

发光二极管模块(102)，包括至少一个发光二极管；

恒流驱动模块(103)，用于向所述发光二极管模块(102)提供电流；

所述恒压源模块(101)与所述恒流驱动模块(103)串联，所述发光二极管模块(102)串联在所述恒流驱动模块(103)输出端的正极和负极之间，其特征在于，所述LED灯具还包括：与所述发光二极管模块(102)并联的至少一个过温保护模块(104)，所述过温保护模块(104)包括光耦合器(U1)、分压电阻(R1)和热敏电阻(R2)，所述光耦合器(U1)的第一输出脚(1)和第二输出脚(2)分别连接于所述发光二极管的阳极和阴极，所述光耦合器(U1)的第一输入端(3)外接电源(U_p)，第二输入端(4)通过所述热敏电阻(R2)外接参考电压(U_ref)，所述分压电阻(R1)的一端连接于所述光耦合器(U1)的第二输入端(4)与所述热敏电阻(R2)之间的节点，另一端接地；

当所述发光二极管的工作温度等于或者高于预先设定的保护温度时，所述光耦合器(U1)导通；

其中，所述参考电源(U_ref)的电压值U_ref和外接电源(U_p)的电压值Up之间满足的关系为：

$U_p=U_F+\frac{R}{R+R_{TA}}{U}_{ref},$

其中，R为分压电阻(R1)的阻值，R_TA为热敏电阻(R2)在发光二极管的工作温度为预先设定的保护温度时的阻值，U_F为光耦合器(U1)的管压降。

2.如权利要求1所述的具有过温保护电路的LED灯具，其特征在于，当所述发光二极管的工作温度等于预先设定的保护温度时，所述分压电阻(R1)的端电压的计算公式为：

$U_{TA}=\frac{R}{R+R_{TA}}{U}_{ref}.$

3.如权利要求2所述的具有过温保护电路的LED灯具，其特征在于，所述发光二极管的预先设定的保护温度值可以通过改变所述分压电阻(R1)的阻值调节。

4.如权利要求3所述的具有过温保护电路的LED灯具，其特征在于，当所述发光二极管的工作温度等于或者高于预先设定的保护温度时，流经所述发光二极管的电流的计算公式为：

I＝I_LED-I_O，

其中，I_LED为光耦合器(U1)导通之前流经发光二极管的电流，I_O为光耦合器(U1)导通后，流经所述光耦合器(U1)的分流电流。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的具有过温保护电路的LED灯具，其特征在于，所述过温保护模块(104)还包括限流电阻(R3)，所述限流电阻(R3)串联在所述光耦合器(U1)的第二输出脚(2)与发光二极管的阴极之间。

6.如权利要求5所述的具有过温保护电路的LED灯具，其特征在于，所述发光二极管为多个，并且多个所述发光二极管并联，所述过温保护模块(104)为一个，所述过温保护模块(104)与多个所述发光二极管并联。

7.如权利要求5所述的具有过温保护电路的LED灯具，其特征在于，所述发光二极管为多个，并且多个所述发光二极管串联，所述过温保护模块(104)为多个，并且每个所述发光二极管并联一个所述过温保护模块(104)。

8.如权利要求5所述的具有过温保护电路的LED灯具，其特征在于，所述发光二极管为多个，并且多个所述发光二极管串联，所述过温保护模块(104)为多个，并且每两个所述发光二极管并联一个所述过温保护模块(104)。

9.如权利要求1至4中任意一项所述的具有过温保护电路的LED灯具，其特征在于，所述热敏电阻(R2)为正温度系数热敏电阻。