CN104361835A - 一种led显示屏降低led结温的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED显示屏降低LED结温的方法，该方法通过在每个LED模组的背面设置风扇及温度传感器，温度传感器实时检测LED模组的温度，并组成二维温度矩阵传输至控制器的中央处理器，控制器的中央处理器对二维温度矩阵中的每个元素对应的温度进行处理，当温度高于预设值时，将该温度对应的LED模组的位置做出标记，并开启该位置风扇，然后再重点判断标记位置的温度，决定是否关闭风扇，这种方法有针对性的开启温度高的LED模组背面的风扇，不需要降温的LED模组背面的风扇停止，即能够解决了散热问题，又节约了能源。

Description

一种LED显示屏降低LED结温的方法

技术领域

本发明属于电子设备应用领域，具体涉及一种LED显示屏降低LED结温的方法。

背景技术

LED结温的原因是因为所加入的电能并没有全部转化为光能，而是一部分转化成为热能。LED的光效目前只有100lm/W，其电光转换效率大约只有20～30％左右。也就是说大约70％的电能都变成了热能。LED结温的产生是由于两个因素所引起的:1.内部产生的光子无法全部射出到芯片外部而最后转化为热量，这部分是主要的，因为目前这种称为外部量子效率只有30％左右，大部分都转化为热量了。2.内部量子效率不高，也就是在电子和空穴复合时，并不能100％都产生光子，通常称为由“电流泄漏”而使PN区载流子的复合率降低。泄漏电流乘以电压就是这部分的功率，也就是转化为热能，但这部分不占主要成分，因为现在内部光子效率已经接近90％。LED结温解决办法:将其白光封装材料用硅树脂取代以往的塑料或者有机玻璃。更换封装材料不仅能够解决LED芯片散热问题更能够提高白光LED寿命，真是一箭双雕啊。几乎所有像大功率LED白光这样的高功率白光LED产品都应该采用硅树脂作为封装的材料。为什么现在大功率LED中必须采用硅胶作为封装材料？因为硅胶对同样波长光线的吸收率不到1％。但是环氧树脂对400-459nm的光线吸收率高达45％，很容易由于长期吸收这种短波长光线以后产生的老化而使光衰严重。LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，在以后的推广趋势中是持续增加生产用量的，可以较好解决LED结温问题，方便消费者的生活。

申请号为201410268725.9，申请日为2014年06月16日公开了一种LED结温或LED阵列平均结温的测量方法，首先要对LED结温建立公式，小电流所产生的LED光源的自加热过程对结温影响较小，恒温器与LED光源之间的热阻较小，使用恒温器温度代替LED结温。测量不同恒温器温度下的质心波长，建立质心波长与结温的关系式。再根据公式及测量的工作条件下LED光源的质心波长，便可方便的求出工作条件下LED的结温。本发明单次标定，多次测量。操作简单，与峰值波长法，蓝白比法步骤相似。仅需常规的光电测试装置。质心波长测量的可重复性高，用于表征结温误差小。不接触LED引脚。可以用于单颗LED结温测量，也可以用于多颗LED组成的阵列的平均结温测量，使用范围广。

申请号为201410006434.2，申请日为2014年01月07日公开一种大功率LED可靠性试验的结温监测电路及方法，所述电路包括：快速切换模块，延时采样模块，自标定模块，测试恒流源模块和驱动恒流源模块，其中所述快速切换模块，用于将所述的驱动恒流模块进行快速切断；所述延时采样模块，用于采集所述的测试恒流源模块在LED两端产生的正向压降；所述自标定模块，用于比较待测LED和参考LED在不同温度下的正向电压，通过自标定环节，消除待测LED由测试电流引起的物性变化，获取待测LED在可靠性试验环境下的结温。本发明所述的电路能实时监测LED工作的稳态结温变化趋势，为可靠性试验中LED封装模块热性能的描述与评估提供科学的评价依据。

上述专利均公开的是一种LED结温的测量方法或者测量装置，现有技术中，也多是测量的方法，对于如何降低结温，目前，很难找到一种有效的方法，尤其是在LED显示屏领域，温度始终是困扰各大厂家的一个难题，目前，最普遍应用的降低温度的方式是在电源处加风扇，但是，这种方法也只能降低电源附近的温度，对于LED结温产生的温度，很难有效的散失出去，因此，一种有效的降低LED结温的方法是LED显示屏领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种LED显示屏降低LED结温的方法，解决了现有技术中LED显示屏领域LED结温很难降低的问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种LED显示屏降低LED结温的方法，其中，LED显示屏包括若干LED箱体及控制系统，每个LED箱体包括若干LED模组，每个LED模组的背面均设置风扇，所述控制系统包括控制器、温度传感器，每个LED箱体内均设置一个控制器，每个LED模组的PCB板上均设置一个温度传感器，所述控制器的中央处理器分别与LED模组、温度传感器、风扇连接，该方法包括如下步骤：

步骤1、温度传感器获取所在LED模组的温度信息，发送至控制器的中央处理器，所述每个箱体内LED模组的温度信息按LED模组的排列方式组成一个二维矩阵；

步骤2、控制器的中央处理器接收到温度信息矩阵，将该温度信息矩阵中的每个元素与预先设定的温度上限阈值进行比较，判断该温度信息矩阵中的每个元素是否高于预先设定的温度上限阈值，如果高于温度上限阈值，则执行步骤3，否则，返回执行步骤1；

步骤3、控制器的中央处理器获取高于温度阈值元素所在的位置信息，对该元素所在的位置做出标记，并对该位置信息对应的风扇发出运行控制指令；

步骤4、判断有标记位置的温度值是否低于温度下限阈值，如果低于温度下限阈值，控制器的中央处理器对该位置的风扇发出停止控制指令，然后重复执行步骤1至步骤3，否则，重复执行步骤1至步骤3。

所述步骤2中采用循环查询的方法对温度信息矩阵中的每个元素与预先设定的温度上限阈值进行比较。

所述控制系统还包括显示器、报警器，所述显示器显示LED模组的温度信息，当LED模组的温度高于预先设定的报警温度值时，控制器的中央处理器发出报警信号控制报警器报警。

所述报警器包括声报警器及光报警器，当LED模组的温度高于预先设定的报警温度值时，声报警器及光报警器同时发出报警信息。

所述声报警器为蜂鸣器，光报警器为三色LED灯。

所述控制器的中央处理器采用FPGA芯片。

所述控制器的中央处理器采用Xilinx公司的Spartan-6系列的FPGA芯片。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、通过在每个LED模组的背面设置风扇及温度传感器，温度传感器实时检测LED模组的温度，并组成二维温度矩阵传输至控制器的中央处理器，控制器的中央处理器对二维温度矩阵中的每个元素对应的温度进行处理，当温度高于预设值时，将该温度对应的LED模组的位置做出标记，并开启该位置风扇，然后再重点判断标记位置的温度，决定是否关闭风扇，这种方法有针对性的开启温度高的LED模组背面的风扇，不需要降温的LED模组背面的风扇停止，即能够解决了散热问题，又节约了能源。

2、显示器和报警器能够使操作人员或监控人员更直观的观察到各LED模组的温度信息，起到了重点有效监控的作用，提前预警，避免出现进一步的损失，或者再出现问题时，能够有针对性的进行维修，节约了维护时间。

3、Spartan-6系列芯片具有低风险、低成本和低功耗的最佳平衡，与前几代器件相比，不仅功耗降低42％，同时性能提高12％。Spartan-6系列芯片能够满足LED显示屏对数据传输速度及精度的要求，同时，降低了整个LED显示屏的成本。

附图说明

图1为本发明的LED显示屏系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构及工作过程作进一步说明。

如图1所示，一种LED显示屏降低LED结温的方法，其中，LED显示屏包括若干LED箱体及控制系统，每个LED箱体包括若干LED模组，每个LED模组的背面均设置风扇，所述控制系统包括控制器、温度传感器，每个LED箱体内均设置一个控制器，每个LED模组的PCB板上均设置一个温度传感器，所述控制器的中央处理器分别与LED模组、温度传感器、风扇连接，该方法包括如下步骤：

步骤1、温度传感器获取所在LED模组的温度信息，发送至控制器的中央处理器，所述每个箱体内LED模组的温度信息按LED模组的排列方式组成一个二维矩阵；

步骤2、控制器的中央处理器接收到温度信息矩阵，将该温度信息矩阵中的每个元素与预先设定的温度上限阈值进行比较，判断该温度信息矩阵中的每个元素是否高于预先设定的温度上限阈值，如果高于温度上限阈值，则执行步骤3，否则，返回执行步骤1；

步骤3、控制器的中央处理器获取高于温度阈值元素所在的位置信息，对该元素所在的位置做出标记，并对该位置信息对应的风扇发出运行控制指令；

步骤4、判断有标记位置的温度值是否低于温度下限阈值，如果低于温度下限阈值，控制器的中央处理器对该位置的风扇发出停止控制指令，然后重复执行步骤1至步骤3，否则，重复执行步骤1至步骤3。

这种方法有针对性的开启温度高的LED模组背面的风扇，不需要降温的LED模组背面的风扇停止，即能够解决了散热问题，又节约了能源。

具体实施例：

下面以一个LED箱体包括3行3列LED模组为例，说明该方法的具体过程：

首先，温度传感器获取3行3列LED模组的温度信息，组成一个3*3的二维矩阵 $\left[\begin{array}{ccc}{A}_{11}& A_{12}& A_{13}\\ A_{21}& A_{22}& A_{23}\\ A_{31}& A_{32}& A_{33}\end{array}\right],$ 其中A_xy为LED模组对应的温度信息，x为LED模组所在的行号，y为LED模组所在的列号；

其次，控制器的中央处理器将该二维矩阵中的每个元素与预先设定的温度上限阈值进行比较，判断该二维矩阵中的每个元素是否高于预先设定的温度上限阈值，如果高于温度上限阈值，对该元素所在的位置进行标记，并打开该位置对应的风扇，所有的标记组成另一个二维矩阵，其中，矩阵中的元素如果为0，代表该位置的温度低于预先设定的温度上限阈值，矩阵中的元素如果为1，代表该位置的温度高于预先设定的温度上限阈值，例如，A₁₂和A₃₃均大于预先设定的温度上限阈值，则将标记矩阵中的第一行第二列以及第三行第四列的标记置1，将第一行第二列的LED模组以及第三行第四列的LED模组背后的风扇打开，置位后的二维标记矩阵为 $\left[\begin{array}{ccc}0& 1& 0\\ 0& 0& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right],$

然后，判断第一行第二列以及第三行第四列的温度值是否低于温度下限阈值，如果低于温度下限阈值，控制器的中央处理器对该位置的风扇发出停止控制指令，同时将对应的标志位清0，

最后，重复执行上述步骤，温度传感器实时检测LED模组的温度，控制器的中央处理器实时控制对应LED模组背面的风扇的开关。

所述步骤2中采用循环查询的方法对温度信息矩阵中的每个元素与预先设定的温度上限阈值进行比较。

所述控制系统还包括显示器、报警器，所述显示器显示LED模组的温度信息，当LED模组的温度高于预先设定的报警温度值时，控制器的中央处理器发出报警信号控制报警器报警。

所述报警器包括声报警器及光报警器，当LED模组的温度高于预先设定的报警温度值时，声报警器及光报警器同时发出报警信息。

所述声报警器为蜂鸣器，光报警器为三色LED灯。

所述控制器的中央处理器采用FPGA芯片。

所述控制器的中央处理器采用Xilinx公司的Spartan-6系列的FPGA芯片。

Spartan-6系列芯片具有低风险、低成本和低功耗的最佳平衡，与前几代器件相比，不仅功耗降低42％，同时性能提高12％。Spartan-6系列芯片能够满足LED显示屏对数据传输速度及精度的要求，同时，降低了整个LED显示屏的成本。

Claims (7)

1.一种LED显示屏降低LED结温的方法，其中，LED显示屏包括若干LED箱体及控制系统，每个LED箱体包括若干LED模组，每个LED模组的背面均设置风扇，所述控制系统包括控制器、温度传感器，每个LED箱体内均设置一个控制器，每个LED模组的PCB板上均设置一个温度传感器，所述控制器的中央处理器分别与LED模组、温度传感器、风扇连接，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤1、温度传感器获取所在LED模组的温度信息，发送至控制器的中央处理器，所述每个箱体内LED模组的温度信息按LED模组的排列方式组成一个二维矩阵；

步骤2、控制器的中央处理器接收到温度信息矩阵，将该温度信息矩阵中的每个元素与预先设定的温度上限阈值进行比较，判断该温度信息矩阵中的每个元素是否高于预先设定的温度上限阈值，如果高于温度上限阈值，则执行步骤3，否则，返回执行步骤1；

步骤3、控制器的中央处理器获取高于温度阈值元素所在的位置信息，对该元素所在的位置做出标记，并对该位置信息对应的风扇发出运行控制指令；

步骤4、判断有标记位置的温度值是否低于温度下限阈值，如果低于温度下限阈值，控制器的中央处理器对该位置的风扇发出停止控制指令，然后重复执行步骤1至步骤3，否则，重复执行步骤1至步骤3。

2.根据权利要求1所述的LED显示屏降低LED结温的方法，其特征在于：所述步骤2中采用循环查询的方法对温度信息矩阵中的每个元素与预先设定的温度上限阈值进行比较。

3.根据权利要求1所述的LED显示屏降低LED结温的方法，其特征在于：所述控制系统还包括显示器、报警器，所述显示器显示LED模组的温度信息，当LED模组的温度高于预先设定的报警温度值时，控制器的中央处理器发出报警信号控制报警器报警。

4.根据权利要求3所述的LED显示屏降低LED结温的方法，其特征在于：所述报警器包括声报警器及光报警器，当LED模组的温度高于预先设定的报警温度值时，声报警器及光报警器同时发出报警信息。

5.根据权利要求4所述的LED显示屏降低LED结温的方法，其特征在于：所述声报警器为蜂鸣器，光报警器为三色LED灯。

6.根据权利要求1所述的LED显示屏降低LED结温的方法，其特征在于：所述控制器的中央处理器采用FPGA芯片。

7.根据权利要求6所述的LED显示屏降低LED结温的方法，其特征在于：所述控制器的中央处理器采用Xilinx公司的Spartan-6系列的FPGA芯片。