CN105067035B - 一种带温度信号输出和检测电流信号输出的led模组及其应用电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带温度信号输出和检测电流信号输出的LED模组及其应用电路，LED模组至少包括LED基板、LED芯片组、电流检测器件、温度检测器件，电流监测器件与芯片组串联连接后封装在LED基板内，温度检测器件安装在LED基板上；LED基板的上下两侧设置有正负电极、且同侧设置的电极极性相同，各个电极引出端设置导电垫片。应用电路包括多组LED模组和外部控制转换电路，外部控制转换电路包括A/D转换器、控制器MCU、D/A转换器，各组LED模组的电流检测器件、温度检测器件的输出端均连接至A/D转换器的输入端，A/D转换器通过控制器MCU与D/A转换器连接。本发明方便LED模组之间串并联完成、更换方便；根据需要随时监测单个LED模组的工作电流和温度，保证LED光源正常工作。

Description

一种带温度信号输出和检测电流信号输出的LED模组及其应 用电路

技术领域

本发明涉及大功率LED封装领域，具体涉及一种带温度信号输出和检测电流信号输出的LED模组及其应用电路。

背景技术

当前高效率，大功率是LED的主要发展方向之一，大功率LED封装由于结构和工艺复杂，并直接影响到LED的使用性能和寿命，一直是近年来的研究热点。通常在LED光源中，为了加强LED光源的光强，会把一定数量的需要波长的LED封装在一个特定的冷却基板上。构成一个LED光源模组。一个LED光源有多个模组组成，然后按照光源的特性组装成不同结构的光源，常用的LED光源可分为：面光源，线光源，点光源等。

多颗LED最常用的连接排列方法一般有4种，整体串联方式(图1)、整体并联方式(图2)、混连方式(图3)及交叉阵列方式(图4)：

(1)整体串联形式的LED就具有电路简单、连结方便等特点，然而，由于LED采用串联形式，当其中一个LED发生开路故障时，将造成整个LED灯串的熄灭，影响了使用的可靠性；

(2)整体并联形式每个LED上的电压相等，但LED属于电流型器件，加在LED上电压的微小变化都将引起电流的变化，即使同一批次的LED，性能上也是存在差异，每个LED电流分配的不均可能使部分LED电流过大，使得寿命锐减，甚至烧坏；

(3)混联形式是综合了串联形式和并联形式的各自优点而提出的，主要的形式有两种：先串后并和先并后串，图3就是采用的先并后串的连接方式，并联连接，提高了每组LED故障时的工作可靠性，但是每一组并联的LED的均流问题就至关重要，选择工作电压电流尽量相同的LED作为并联的一组，或者给每个LED串连均流电阻来解决；

(4)交叉阵列形主要是为了提高LED工作的可靠性，降低故障率，当一个LED烧毁时，只会影响同它并联的几个LED的电流，另外一些LED还是好的，不会影响整个LED光源模组的发光。

通常在LED光源中，为了加强LED光源的光强，会把一定数量的LED封装在一个特定的冷却基板上，构成一个LED光源模组。一个LED光源由多个模组组成，这些LED模组的电气连接，常规的用焊接方式把模组串、并联起来。如果一个光源需要较多模组构成的话，这种常规的方式就会有较多的焊点及导线。焊点增多增加了后续光源制造工作量，也会降低光源的可靠性、稳定性。导线的增多会在一定程度上影响模组的排布密度，也会影响光路的设计通道，同时这样的结构及连接也不美观。

LED发光产生的热量较大，一般在设计LED模组时会考虑到把LED上的热量传导到基板上，在通过水冷或其它方式对基板实现冷却。检测LED光源模组基板的温度一般设计都没有考虑到。很多光源是由较多LED光源模组组成，大部分光源没有检测电流功能，有也是仅仅检测光源的总电流。如果那个LED光源模组出问题，无法具体判断并形成保护。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有LED封装存在的上述不足，提供一种带温度信号输出和检测电流信号输出的LED模组及其应用电路，方便LED模组之间的串并联完成、更换方便；根据需要随时监测单个LED模组的工作电流和温度，保证LED光源正常工作。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种带温度信号输出和检测电流信号输出的LED模组，至少包括LED基板、LED芯片组、电流检测器件、温度检测器件，所述电流监测器件与芯片组串联连接(电流检测器件连接在LED芯片组的输入端)后封装在LED基板内，所述温度检测器件安装在LED基板上；LED基板的上下两侧设置有正、负电极，各个电极引出端设置导电垫片。

按上述方案，所述LED基板的上下两侧分别设置两个电极、且同侧设置的电极极性相同。

按上述方案，不同LED模组之间的LED芯片组通过导电垫片与导电铜片跨接连接形成并联或串联结构：a、将第一个LED模组的正极和第二个LED模组的正极用导电铜片跨接、将第一个LED模组的负极和第二个LED模组的负极用导电铜片跨接，形成并联结构；b、将第一个LED模组的负极和第二个LED模组的正极用导电铜片跨接，形成串联结构。

按上述方案，不同LED模组之间导电垫片通过螺钉压接完成接线、实现电极连接。

按上述方案，所述LED基板为金属铜材质的散热基板。

按上述方案，所述LED基板设计成长方形。

本发明还提供了一种上述带温度信号输出和检测电流信号输出的LED模组的应用电路，包括多组LED模组和外部控制转换电路，所述外部控制转换电路包括A/D转换器、控制器MCU、D/A转换器，各组LED模组的电流检测器件、温度检测器件的输出端均连接至A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出端连接至控制器MCU的输入端，控制器MCU的输出端与D/A转换器连接。

该应用电路的工作原理：通过电流检测器件监测LED模组的电流信号、温度检测器件检测LED模组的温度信号，根据需求将电流信号和温度信号通过A/D转换器进行A/D转换后引入控制器MCU处理，然后再通过经过D/A转换器进行D/A转换后输出标准信号，对应相应的温度值和电流值，方便其它上位机使用，控制器MCU的显示屏实时显示检测的温度值和电流值，并显示检测的电流和温度报警记录。

本发明的有益效果在于：

1、LED模组之间用导电铜片跨接连接，正负极分别有两个连接点，正极在同一侧，负极在同一侧，方便LED模组之间的串并联完成，减少了LED光源LED驱动回路的数量，也降低每个回路的驱动电流，结构安装方便，紧凑美观；同时导电垫片形式的电极和导电铜片保证了一定大小的导电电流通过截面积；

2、根据需要随时监测单个LED模组的工作电流和温度，保证LED光源正常的工作；

3、根据需求可以将温度信号输出和检测电流信号输出引入控制器，方便检测LED模组工作状况，形成模组温度或电流过高报警和保护；

4、一旦光源中有LED模组损坏，可以很快判断是哪一组LED损坏并快速更换。

附图说明

图1为多颗LED整体串联方式连接示意图；

图2为多颗LED整体并联方式连接示意图；

图3为多颗LED混连方式连接示意图；

图4为多颗LED交叉阵列方式连接示意图；

图5为本发明带温度信号输出和检测电流信号输出的LED模组的结构示意图；

图6为本发明两个LED模组并联连接的结构示意图；

图7为本发明两个LED模组串联连接的结构示意图；

图8为本发明多个LED模组与外部控制转换电路形成应用电路的结构示意图；

图5-图6中，1-LED基板，2-LED，3-电流监测器件，4-温度监测器件，5-导电垫片，6-导电铜片。

具体实施方式

下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

参照图5所示，本发明所述的带温度信号输出和检测电流信号输出的LED模组，将一定数量的LED通过图1-图4任意之一所示的连接方式形成LED芯片组封装在金属铜材质的散热基板即LED基板1上构成LED模组，把LED基板1(LED模组)设计成长方形或正方形，在LED模组中根据设计需求把LED2串、并联起来，将电流监测器件3串联在单个LED模组中并在LED基板1上安装一个温度监测器件4，然后把LED模组电极排布在LED基板两侧，正负极分别有两个连接点，电极的连接设计成导电垫片5结构，可用螺钉压接完成接线。LED模组正负极分别有两个连接点，正极在同一侧，负极在同一侧，更方便模组之间的串并联完成，减少了LED光源LED驱动回路的数量，也方便降低每个回路的驱动电流。

有了这样的模组结构，我们在设计LED光源时就方便了许多。如图6所示，我们把两个LED模组的正极和负极分别用导电铜片6连接起来就形成了并联结构。如图7所示，将第二个LED模组旋转180度，将第一个LED模组的负极用导电铜片6连接到第二个LED模组的正极就形成了串联结构。LED模组之间用导电铜片6跨接连接，这样的结构安装方便，又结构紧凑美观。导电垫片5形式的电极和导电铜片6也保证了一定大小的导电电流通过截面积。根据需要随时监测单个LED模组的工作电流和温度，保证LED光源正常的工作。

图8是带温度信号输出和检测电流信号输出的LED模组在实际光源中的典型应用电路图，图8中虚框外是多个带温度信号输出和检测电流信号输出的LED模组电路图，图8中虚框内为模组典型应用的外部控制转换电路。通过电流检测器件监测LED模组的电流信号、温度检测器件检测LED模组的温度信号，根据需求将电流信号和温度信号通过A/D转换器进行A/D转换后引入控制器MCU处理，然后再通过经过D/A转换器进行D/A转换后输出标准信号，对应相应的温度值和电流值，方便其它上位机使用，控制器MCU的显示屏实时显示检测的温度值和电流值，并显示检测的电流和温度报警记录。方便检测LED模组工作状况，形成模组温度或电流过高报警和保护；并且在光源中如果有LED模组损坏，也很快可以判断和更换。

对于本领域技术人员而言，然而本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种带温度信号输出和检测电流信号输出的LED模组，其特征在于：至少包括LED基板、LED芯片组、电流检测器件、温度检测器件，所述电流检 测器件与芯片组串联连接后封装在LED基板内，所述温度检测器件安装在LED基板上；LED基板的上下两侧设置有正、负电极，各个电极引出端设置导电垫片；所述LED基板的上下两侧分别设置两个电极、且同侧设置的电极极性相同。

2.根据权利要求1所述的带温度信号输出和检测电流信号输出的LED模组，其特征在于：不同LED模组之间的LED芯片组通过导电垫片与导电铜片跨接连接形成并联或串联结构：a、将第一个LED模组的正极和第二个LED模组的正极用导电铜片跨接、将第一个LED模组的负极和第二个LED模组的负极用导电铜片跨接，形成并联结构；b、将第一个LED模组的负极和第二个LED模组的正极用导电铜片跨接，形成串联结构。

3.根据权利要求1所述的带温度信号输出和检测电流信号输出的LED模组，其特征在于：不同LED模组之间导电垫片通过螺钉压接完成接线、实现电极连接。

4.根据权利要求1所述的带温度信号输出和检测电流信号输出的LED模组，其特征在于：所述LED基板为金属铜材质的散热基板。

5.根据权利要求1所述的带温度信号输出和检测电流信号输出的LED模组，其特征在于：所述LED基板设计成长方形。

6.一种上述权利要求1~5任意之一所述的带温度信号输出和检测电流信号输出的LED模组的应用电路，其特征在于：包括多组LED模组和外部控制转换电路，所述外部控制转换电路包括A/D转换器、控制器MCU、D/A转换器，各组LED模组的电流检测器件、温度检测器件的输出端均连接至A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出端连接至控制器MCU的输入端，控制器MCU的输出端与D/A转换器连接。