CN110740539A - 一种延长led寿命的驱动电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种延长LED寿命的驱动电路及方法，电路包括DA转换器、控制开关、V/I变换器、脉冲信号发生器和LED，所述DA转换器的输入端连接有控制器，所述DA转换器的输出端与所述控制开关电性连接，所述控制开关还分别与所述脉冲信号发生器和所述V/I变换器的输入端电性连接，所述脉冲信号发生器用于输出脉冲信号为所述控制开关提供开关信号，所述V/I变换器的输出端与所述LED输入端电性连接，所述LED输出端接地，所述控制开关与所述V/I变换器之间电性连接有接地电阻；方法利用上述电路实现。本发明可通过控制器改变恒压信号，适应力强；采用数字信号控制，降低了干扰；实现对LED的瞬间控制，LED结温变化小，有效的去除了外界光干扰。

Description

一种延长LED寿命的驱动电路及方法

技术领域

本发明属于电路领域，尤其涉及一种延长LED寿命的驱动电路及方法。

背景技术

LED广泛应用于测量测试领域，一般要求LED输出稳定的光，作为检测信号。常用的LED发光二极管主要是通过恒流控制实现其发光，一般都是计算好LED电流后，采用固定输出的恒流控制LED，此控制LED一般都是常亮。

由于LED属于半导体，当其工作时，受半导体材料性质决定其特性，对温度及其敏感，LED自身温度越高，电压降就越低(温度越高，电子的无规运动越剧烈，导电能力就越强，压降就越低)，同时该温度(半导体PN结结温)对发光效率产生不可逆影响(温度随发光时间会快速升温)，该方式LED的发光亮度逐渐降低，大约工作半年发光效率极低，基本无法使用，同时电流越大，寿命越短，一般都是通过降低LED电流，增强后端放大信号检测来实现信号的采集，放大信号必然引入噪声；同时此种方式需要密闭的暗室，不然会引入自然光或系统噪声，具体可参考如下文献

https://wenku.baidu.com/view/ef885a01b52acfc789ebc954.html。

如图1所示，针对上述固定恒流控制，可采用可调恒流源驱动LED，通过用调试电压将固定恒流变成可变恒流方式，但该方式需要定期校正或者根据参考背景的变化进行电流调制，该种方式实际上只是靠增大电流的方式来增强LED发光，但是LED电流不能无限增大，长时间发光LED的其他结构如荧光粉、环氧树脂封装依然存在无法避免的老化。同时此种方式需要密闭的暗室，不然会引入自然光或系统噪声。

目前很多测量测试领域已延伸到紫外或者深紫外的测量，紫外光电二极管已逐步研发出来，紫外LED具有价格昂贵、压降大、但其发光效率不高等特点，因此采用恒流控制，一般需要较大的电流，较大的电流对其寿命影响严重，LED衰减十分严重。

如图2所示，PWM调制恒流源(20hz-50hz正弦波)控制采用正弦波交流方式，可有效屏蔽背景光(自然光)干扰，“开”采集检测信号和“关”采集背景信号，检测信号减去采集背景信号得到准确的测量信号，同时该电路一定程度上也增强了LED寿命；PWM调制和解调输入模拟信号，其噪声问题不容忽视；但由于其频率低，相对输出的功(能量)仍然较大(温度随发光时间会快速升温，影响其寿命)，对紫外LED仍然存在无法明显增强其LED寿命。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种延长LED寿命的驱动电路及方法，针对LED衰减问题尤其是紫外(发光效率非常低)LED，包括自身半导体材料长时间工作其温度会降低发光效率，大电流影响其寿命，以及其他结构如荧光粉、环氧树脂随发光时间老化等寿命命题，同时通过闪烁控制可有效消除系统干扰。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种延长LED寿命的驱动电路，其特征在于，包括：DA转换器、控制开关、V/I变换器、脉冲信号发生器和LED，所述DA转换器的输入端连接有控制器，所述DA转换器的输出端与所述控制开关电性连接，所述控制开关还分别与所述脉冲信号发生器和所述V/I变换器的输入端电性连接，所述脉冲信号发生器用于输出脉冲信号为所述控制开关提供开关信号，所述V/I变换器的输出端与所述LED输入端电性连接，所述LED输出端接地，所述控制开关与所述V/I变换器之间电性连接有接地电阻。

优选地，所述控制器为单片机，所述单片机用于向所述DA转换器输入可变的电压数字信号，所述DA转换器用于将所述电压数字信号转变为电压模拟信号。

本优化方案带来的优化效果是使得控制器采用数字信号控制，极大的降低了干扰。

更优选地，所述V/I变换器用于将所述电压模拟信号转换为电流脉冲，所述电流脉冲用于驱动所述LED产生瞬时高强度脉冲光。

优选地，所述脉冲信号发生器用于输出MCU脉冲信号为所述控制开关提供瞬时开关信号。

本优化方案带来的优化效果是实现对LED的瞬间控制，LED结温变化小，性能稳定，寿命长，也可用于紫外LED的驱动，使得LED需要工作时工作，不需要工作时停止工作，有效的去除了外界光干扰。

一种延长LED寿命的驱动方法，应用上述权利要求1-4任意一项所述的一种延长LED寿命的驱动电路，其特征在于，通过所述脉冲信号发生器输出脉冲信号为所述控制开关提供开关信号，进而控制所述LED与所述DA转换器的连通和断开。

优选地，所述脉冲信号为高电平时为所述控制开关提供开信号，所述LED与所述DA转换器连通，所述LED产生瞬时高强度脉冲光；所述脉冲信号为低电平时为所述控制开关提供关信号，所述LED与所述DA转换器断开，所述LED不工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明所述的一种延长LED寿命的驱动电路可通过控制器改变恒压信号，进而调节LED的电流大小，使用灵活，适应力强。

2、本发明所述的一种延长LED寿命的驱动电路及方法采用数字信号控制，极大的降低了干扰。

3、本发明所述的一种延长LED寿命的驱动电路及方法实现对LED的瞬间控制，LED结温变化小，性能稳定，寿命长，也可用于紫外LED的驱动。

4、本发明所述的一种延长LED寿命的驱动电路及方法对LED的瞬间控制使得LED需要工作时工作，不需要工作时停止工作，有效的去除了外界光干扰。

附图说明

图1是背景技术所述的可调恒流源驱动LED电路逻辑原理图。

图2是背景技术所述的PWM调制恒流源驱动LED电路逻辑原理图。

图3是本发明所述的一种延长LED寿命的驱动电路逻辑原理图。

图4是本发明所述的一种延长LED寿命的驱动电路原理图。

图5是应用本发明所述的一种延长LED寿命的驱动电路及方法时LED的外壳温度与相对发光强度的曲线图。

图6是应用本发明所述的一种延长LED寿命的驱动电路及方法时LED的正向脉冲电流与相对发光强度的曲线图。

其中，01、V/I变换器；02、LED；

1、DA转换器；2、控制开关；3、V/I变换器；4、脉冲信号发生器；5、LED；6、接地电阻。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图和实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

实施例

如图3和图4所示，一种延长LED寿命的驱动电路，包括：DA转换器1、控制开关2、V/I变换器3、脉冲信号发生器4和LED 5，DA转换器1的输入端连接有控制器，DA转换器1的输出端与控制开关2电性连接，控制开关2还分别与脉冲信号发生器4和V/I变换器3的输入端电性连接，脉冲信号发生器4用于输出脉冲信号为控制开关2提供开关信号，V/I变换器3的输出端与LED 5输入端电性连接，LED 5输出端接地，控制开关2与V/I变换器3之间电性连接有接地电阻6，接地电阻6对电路起到一定的保护作用。

其中，控制器为单片机，单片机用于向DA转换器1输入可变的电压数字信号，DA转换器1用于将电压数字信号转变为电压模拟信号。V/I变换器3用于将电压模拟信号转换为电流脉冲，电流脉冲用于驱动LED 5产生瞬时高强度脉冲光。脉冲信号发生器4用于输出MCU脉冲信号为控制开关2提供瞬时开关信号。

一种延长LED寿命的驱动方法，应用上述的一种延长LED寿命的驱动电路，通过脉冲信号发生器4输出脉冲信号为控制开关2提供开关信号，进而控制LED5与DA转换器1的连通和断开。

脉冲信号为高电平时为控制开关2提供开信号，LED 5与DA转换器1连通，LED 5产生瞬时高强度脉冲光；脉冲信号为低电平时为控制开关2提供关信号，LED 5与DA转换器1断开，LED 5不工作。使得LED 5在需要工作的时候，给它提供一个足够大的瞬间的恒定电流(脉冲时间在几百微妙到几毫秒之间)；在不需要工作的时候，LED 5保持关闭。由于半导体材料瞬间的特性比较固定，因此瞬间驱动的方式对LED的稳定性影响不大。这样不仅大电流提高了LED 5的发光效率，短时间(时间越短越好)工作带来的温度不大，对荧光粉、环氧树脂随发光时间的影响小，极大的延长LED的寿命。如图5所示，为应用本发明所述的一种延长LED寿命的驱动电路及方法时LED的外壳温度与相对发光强度的曲线图，如图6所示，为应用本发明所述的一种延长LED寿命的驱动电路及方法时LED的正向脉冲电流与相对发光强度的曲线图。

对于本领域技术人员而言，显然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，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，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。

Claims (6)

1.一种延长LED寿命的驱动电路，其特征在于，包括：DA转换器、控制开关、V/I变换器、脉冲信号发生器和LED，所述DA转换器的输入端连接有控制器，所述DA转换器的输出端与所述控制开关电性连接，所述控制开关还分别与所述脉冲信号发生器和所述V/I变换器的输入端电性连接，所述脉冲信号发生器用于输出脉冲信号为所述控制开关提供开关信号，所述V/I变换器的输出端与所述LED输入端电性连接，所述LED输出端接地，所述控制开关与所述V/I变换器之间电性连接有接地电阻。

2.根据权利要求1所述的一种延长LED寿命的驱动电路，其特征在于，所述控制器为单片机，所述单片机用于向所述DA转换器输入可变的电压数字信号，所述DA转换器用于将所述电压数字信号转变为电压模拟信号。

3.根据权利要求2所述的一种延长LED寿命的驱动电路，其特征在于，所述V/I变换器用于将所述电压模拟信号转换为电流脉冲，所述电流脉冲用于驱动所述LED产生瞬时高强度脉冲光。

4.根据权利要求1所述的一种延长LED寿命的驱动电路，其特征在于，所述脉冲信号发生器用于输出MCU脉冲信号为所述控制开关提供瞬时开关信号。

5.一种延长LED寿命的驱动方法，应用上述权利要求1-4任意一项所述的一种延长LED寿命的驱动电路，其特征在于，通过所述脉冲信号发生器输出脉冲信号为所述控制开关提供开关信号，进而控制所述LED与所述DA转换器的连通和断开。

6.根据权利要求5所述的一种延长LED寿命的驱动方法，其特征在于，所述脉冲信号为高电平时为所述控制开关提供开信号，所述LED与所述DA转换器连通，所述LED产生瞬时高强度脉冲光；所述脉冲信号为低电平时为所述控制开关提供关信号，所述LED与所述DA转换器断开，所述LED不工作。

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