CN103939780A - 一种采用半导体二极管植入式温度取样的温度补偿led灯及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用半导体二极管植入式温度取样的温度补偿LED灯系统及实现方法，包括LED光源模组和温度补偿线性调整电路，LED光源模组由一组功率发光二极管构成，半导体二极管植入于LED光源模组内并一起封装在LED铝基板上；所述的LED光源模组通过导热材料与LED铝基板相连接，LED铝基板与散热片相连接；所述的LED光源模组为串并结构，从最接近电源负端的LED光源模组上引出镀银铜支架作为信号线焊点，使温度探测信号传输至LED驱动电源调光电路使用。本发明的有益效果为：能够及时、准确的稳定大功率LED灯的温度，温度升高或降低超过设定的控制温度时，会增加或减小驱动器输出；使得LED始终在恒定温度下稳定、可靠的工作。

Description

一种采用半导体二极管植入式温度取样的温度补偿LED灯及实现方法

技术领域

本发明涉及LED应用技术领域，尤其是涉及一种采用半导体二极管植入式温度取样的温度补偿LED灯及实现方法。

背景技术

现有技术：LED照明具有三个最为主要的优点：节能、环保、绿色照明。因为LED的发光效率较高、制造成本也较低，其应用前景和市场非常广大，这使得LED成为当今世界上替代传统光源的新一代光源之一。

大功率LED灯一般以恒流驱动状态工作，当外界环境温度变化时，LED因自身温度特性，正向导通电压升高或降低，LED驱动电源随之改变输出电压，基本维持输出电流及输出功率恒定。

上述技术的缺点是：实际应用时，环境温度带来的整灯温升，此恒流工作模式只能被动的接受，无法作出相应的降温改善措施，这样，LED芯片温度受其影响，极大的缩短了其寿命同时降低了发光效率，从而限制了LED照明行业的发展。因为LED对温度非常敏感。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种采用半导体二极管植入式温度取样的温度补偿LED灯及实现方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，这种采用半导体二极管植入式温度取样的温度补偿LED灯，包括LED光源模组和温度补偿线性调整电路，LED光源模组由一组功率发光二极管构成，半导体二极管植入于LED光源模组内并一起封装在LED铝基板上；所述的LED光源模组通过导热材料与LED铝基板相连接，LED铝基板与散热片相连接；所述的LED光源模组为串并结构，从最接近电源负端的LED光源模组上引出镀银铜支架作为信号线焊点，使温度探测信号传输至LED驱动电源调光电路使用。

利用上述的植入式温度取样的温度补偿LED灯的实现方法，该方法包括如下步骤：

1)：半导体二极管植入于LED光源模组内并一起封装在LED铝基板上，驱动器输出到LED光源模组，LED光源模组上产生的热量通过良好的导热材料传导到LED铝基板，最后经由散热片散热到大气中；

2)：该半导体二极管作为温度探头，当外界散热环境恶劣时，LED光源模组的温度会达到温度补偿系统设定的温度，半导体温度探头得到反馈的信息后，经温度补偿线性调整电路连接至LED驱动电源调光电路进行实时补偿；

3)：高温时，温度补偿线性调整电路降低输出电流，限制并降低温升；当温度降低时，温度补偿线性调整电路适当提高输出电流，在安全的温度区域内LED光源模组达到热平衡状态。

所述的温度补偿线性调整电路中，该半导体二极管作为温度探头使用，半导体二极管PN结微弱的电压信号传输至温度补偿线性调整电路，此温度补偿线性调整电路放大PN结电压信号并输出线性电压至LED驱动电源调光电路的电流基准，改变电流基准得到合适的输出电流，就改变了LED温度，通过不断的反馈，将LED光源模组的温度会稳定在一个合适的范围。

本发明的有益效果为：能够及时、准确的稳定大功率LED灯的温度，温度升高或降低超过设定的控制温度时，会增加或减小驱动器输出；高温时，在不影响使用的情况下，适当减少LED灯的光通量和功耗，避免了因过热而导致LED灯光衰和使用寿命缩短；低温时，可以在安全范围内增加光通量，获得更好的照明效果，使得LED始终在恒定温度下稳定、可靠的工作。

附图说明

图1是本发明利用半导体二极管直接温度取样的LED驱动系统框图。

图2是本发明的半导体作为温度探头植入光源模组的LED灯供电控制原理图。

图3是本发明的半导体二极管植入式温度取样的温度补偿原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细的介绍：如附图1所示，本发明包括LED光源模组和温度补偿线性调整电路，LED光源模组由一组功率发光二极管构成，半导体二极管植入于LED光源模组内并一起封装在LED铝基板上；所述的LED光源模组通过导热材料与LED铝基板相连接，LED铝基板与散热片相连接。驱动器输出到LED光源模组，LED光源模组上产生的热量通过良好的导热材料传导到铝/铜基板，最后经由散热片散热到大气中。该半导体二极管作为温度探头，当外界散热环境恶劣时，LED光源模组的温度会达到温度补偿系统设定的温度，半导体温度探头得到反馈的信息后，经温度补偿线性调整电路连接至LED驱动电源调光电路进行实时补偿，达到限制并降低LED模组温度的目的。

图2为半导体作为温度探头植入光源模组的LED灯供电控制原理图，图中D为半导体二极管，直接与LED光源模组一起封装在铝/铜基板上，这样，温度取样器件与光源两者的温度几乎无差异，无论是何种原因引起的光源温度异常，温度取样器件都能够快速、准确的监测LED发热情况并反馈至LED驱动电源。

利用了半导体二极管PN结Vbe电压的负温度特性(PN结电压将会以约-2mV/°C速度下降)，在LED光源模组上引出镀银铜支架作为信号线焊点，使温度探测信号传输至LED驱动电源使用。

半导体二极管PN结微弱的电压信号传输至温度补偿线性调整电路，此电路放大PN结电压信号并输出线性电压至LED驱动电源调光电路的电流基准，从而改变电流基准得到合适的输出电流，就改变了LED温度，这样，通过不断的反馈，LED的温度会稳定在一个合适的范围。

图3为半导体二极管植入式温度取样的温度补偿原理图，驱动电源通过接收到反馈的温度信息来控制输出电流，根据作为温度探测元件的半导体二极管PN结和LED的PN结几乎相同的负温度特性的关系，只要找到驱动电源输出电流随PN结温度的变化关系，进行适当的温度补偿线性调整电路设计，保证线性及解决温度补偿线性调整电路的温漂问题，便可找到温度与驱动器输出电流的关系。

本发明的效果：以10W功率的LED灯为例:

一、性能表

二、实验数据

次数	寿命(h)		光效lm/W环境温度0℃时
					1	78000		110lm/W
2	76000		113lm/W
					3	77000		109lm/W
4	79000		110lm/W
					5	78000		108lm/W
6	78000		107lm/W

可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种采用半导体二极管植入式温度取样的温度补偿LED灯，其特征在于：包括LED光源模组和温度补偿线性调整电路，LED光源模组由一组功率发光二极管构成，半导体二极管植入于LED光源模组内并一起封装在LED铝基板上；所述的LED光源模组通过导热材料与LED铝基板相连接，LED铝基板与散热片相连接；所述的LED光源模组为串并结构，从最接近电源负端的LED光源模组上引出镀银铜支架作为信号线焊点，使温度探测信号传输至LED驱动电源调光电路使用。

2.一种采用如权利要求1所述的采用半导体二极管植入式温度取样的温度补偿LED灯的实现方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)：半导体二极管植入于LED光源模组内并一起封装在LED铝基板上，驱动器输出到LED光源模组，LED光源模组上产生的热量通过导热材料传导到LED铝基板，最后经由散热片散热到大气中；

2)：半导体二极管作为温度探头，当外界散热环境恶劣时，LED光源模组的温度会达到温度补偿系统设定的温度，半导体温度探头得到反馈的信息后，经温度补偿线性调整电路连接至LED驱动电源调光电路进行实时补偿；

3)：高温时，温度补偿线性调整电路降低输出电流，限制并降低温升；当温度降低时，温度补偿线性调整电路适当提高输出电流，在安全的温度区域内LED光源模组达到热平衡状态。

3.根据权利要求2所述的采用半导体二极管植入式温度取样的温度补偿LED灯的实现方法：其特征在于：所述的温度补偿线性调整电路中，半导体二极管作为温度探头使用，半导体二极管PN结微弱的电压信号传输至温度补偿线性调整电路，此温度补偿线性调整电路放大PN结电压信号并输出线性电压至LED驱动电源调光电路的电流基准，改变电流基准得到合适的输出电流，就改变了LED温度，通过不断的反馈，将LED光源模组的温度会稳定在一个合适的范围。