CN110944431B - Led灯失效检测电路及电气、温度失效检测方法 - Google Patents

Led灯失效检测电路及电气、温度失效检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种LED灯失效检测电路，该检测电路包括依次连接的LED灯、负反馈回路以及失效检测电路，所述负反馈回路还与单片机的输出端口VREF_TI_L连接；所述失效检测电路包括并联的第一二极管D1和第二二极管D2，所述第一二极管D1靠近LED灯设置，所述第二二极管D2设置在环境温度下；本发明还公开了一种LED灯电气失效检测方法和温度失效检测方法。本发明提供的失效检测电路不仅可以判断LED灯属于电气失效还是温度失效，并且可以根据失效的状态对LED灯进行保护；另外，本发明摒弃了传统的NTC采样电路，降低了检测过程中的硬件成本。

Description

LED灯失效检测电路及电气、温度失效检测方法
技术领域
本发明属于LED灯失效检测技术领域，具体涉及一种LED灯失效检测电路及电气、温度失效检测方法。
背景技术
LED灯，即发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光，因此具有较为广泛的应用市场。
而LED灯随着使用时间或者周围环境的变化会导致失效，比如：由于电流超额导致PN结温度过高失效；由于工况环境温度超额导致PN结温度过高而致使LED电流出现正反馈最终失效。
现有关于LED灯电路失效检测一般采用NTC采样电路进行实时检测，其缺点是NTC硬件成本高、MCU检测端口过多、理论支持不清晰。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种LED灯失效检测电路，其摒弃了传统的NTC采样电路，通过二极管与负反馈回路之间的巧妙连接实现了对LED灯失效的检测。
本发明的另一目的是提供一种LED灯电气失效检测方法。
本发明的另一目的是提供一种LED灯温度失效检测方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种LED灯失效检测电路，该检测电路包括依次连接的LED灯、负反馈回路以及失效检测电路，所述负反馈回路还与单片机的输出端口VREF_TI_L连接；
所述失效检测电路包括并联的第一二极管D1和第二二极管D2，所述第一二极管D1靠近LED灯设置，所述第二二极管D2设置在环境温度下。
优选地，所述环境温度为24-26℃。
优选地，当需要检测至少两个所述LED灯的失效情况时，所述负反馈回路的数量与LED灯的数量匹配。
优选地，所述失效检测电路还包括用于滤除尖峰电压的第一电容C1和第二电容C2，所述第一二极管D1和第一电容C1并联之后与负反馈回路连接，所述第二二极管D2和第二电容C2并联后一路与输出端连接，另一路通过第十一电阻R11接地。
优选地，所述负反馈回路包括第一三极管Q1，所述第一三极管Q1的集电极和LED灯连接，所述第一三极管Q1的发射极一路和失效检测电路连接，另一路和第二十五电阻R25和第二十六电阻R26的并联电路连接，所述第二十六电阻R26接地，所述第二十五电阻R25一路通过第二十六电容C26接地，另一路与第二十二电阻R22连接，所述第一三极管Q1的基极依次通过第二十七电阻R27接地、通过第二十七电容C27接地后通过第二十四电阻R24一路和第二十五电容C25连接，另一路和第一运算放大器U1的输出端连接，第一运算放大器U1的正输入端接单片机的输出端口VREF_TI_L，所述第一运算放大器U1的负输入端一路通过第二十一电阻R21接VCC，另一路和第二十二电阻R22连接连接，所述第二十五电容C25还与第二十三电阻R23连接。
一种LED灯电气失效检测方法，其应用上述的LED灯失效检测电路，该检测方法为：
S1，通过失效检测电路的输出电压判断LED灯的状态是否属于电气失效；
S2，当所述LED灯处于电气失效状态时，通过单片机实现对LED灯(1)的保护。
优选地，通过失效检测电路的输出电压判断LED灯的状态是否属于电气失效，具体为：
所述S1中当失效检测电路的输出电压为零时，则判定LED灯的状态为电气失效，反之判定LED灯的状态不是电气失效。
优选地，所述S2中通过单片机实现对LED灯的保护，具体为：
调节所述单片机的输出端口VREF_TI_L的输出电压为零实现对LED灯的关闭。
一种LED灯温度失效检测方法，其应用上述的LED灯失效检测电路，该检测方法为：
S01，计算第一二极管D1和第二二极管D2的电压差值、根据所述电压差值与失效检测电路输出电压和单片机的输出端口VREF_TI_L的电压之间的关系判断LED灯是否属于温度失效；
S02，当LED灯属于温度失效时，单片机降低输出端口VREF_TI_L的电压实现降温；
S03，当所述输出端口VREF_TI_L的电压降低至原电压的50％而LED灯仍属于温度失效时，则将输出端口VREF_TI_L的电压降至零实现对LED灯的保护。
优选地，所述S01中通过第一二极管D1和第二二极管D2的电压差值与失效检测电路输出电压和的关系判断LED灯是否属于温度失效，具体为：
若等式VOUT_UC-VREF_TI_L＝VD1-VD2不成立，则判定LED灯属于温度失效，反之判定LED灯的状态不是温度失效；
其中，VOUT_UC为失效检测电路的输出电压，VREF_TI_L为单片机输出端口VREF_TI_L的电压，VD1和VD2分别为第一二极管D1和第二二极管D2处的电压。
与现有技术相比，本发明使用时，当失效检测电路的输出电压为零时，则判定LED灯的状态为电气失效，反之判定LED灯的状态不是电气失效；并且当LED灯的状态为电气失效时，调节所述单片机的输出端口VREF_TI_L的输出电压为零实现对LED灯的关闭；
另外，当第一二极管D1和第二二极管D2的电压差值、与失效检测电路的输出电压和单片机的输出端口VREF_TI_L的电压的差值不相等时，判定LED灯属于温度失效，同时单片机降低输出端口VREF_TI_L的电压实现降温；
本发明提供的失效检测电路不仅可以判断LED灯属于电气失效还是温度失效，并且可以根据失效的状态对LED灯进行保护；另外，本发明摒弃了传统的NTC采样电路，降低了检测过程中的硬件成本。
附图说明
图1是本发明实施例1提供一种LED灯失效检测电路；
图2是本发明实施例1提供一种LED灯失效检测电路中当被检测的LED灯有三个时的失效检测电路；
图3是本发明实施例1提供一种LED灯检测电路中第一二极管和第二二极管的温度曲线图；
图4是本发明实施例2提供一种LED灯电气失效检测方法的流程图；
图5是本发明实施例3提供一种LED灯温度失效检测方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要明确的是，术语“垂直”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明，而不是意味着所指的装置或元件必须具有特有的方位或位置，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本发明实施例1提供一种LED灯失效检测电路，如图1所示，该检测电路包括依次连接的LED灯1、负反馈回路2以及失效检测电路3，所述负反馈回路2还与单片机的输出端口VREF_TI_L连接；
所述失效检测电路3包括并联的第一二极管D1和第二二极管D2，所述第一二极管D1靠近LED灯1设置，所述第二二极管D2设置在环境温度下。
这样，通过负反馈回路2、第一二极管D1、第二二极管D2以及单片机的输出端口VREF_TI_L之间的相互配合实现对LED灯1失效状态的判断，并根据失效状态调节单片机的输出端口VREF_TI_L的电压实现对LED灯1的保护。
所述环境温度为24-26℃，优选25℃。
当需要检测至少两个所述LED灯1的失效情况时，所述负反馈回路2的数量与LED灯1的数量匹配，具体地，如图2所示：
当需要检测的LED灯1有三个时，失效检测电路3进一步包括第三二极管D3、第四二极管D4，所述第三二极管D3和第三电容C3并联之后通过负反馈回路2和第二个LED灯1连接；所述第四二极管D4和第四电容C4并联之后通过负反馈回路2和第三个LED灯1连接；
需要注意的是，每个LED灯1对应一个负反馈回路2。
所述失效检测电路3还包括用于滤除尖峰电压的第一电容C1和第二电容C2，所述第一二极管D1和第一电容C1并联之后与负反馈回路2连接，所述第二二极管D2和第二电容C2并联后一路与输出端连接，另一路通过第十一电阻R11接地。
所述负反馈回路2包括第一三极管Q1，所述第一三极管Q1的集电极和LED灯1连接，所述第一三极管Q1的发射极一路和失效检测电路3连接，另一路和第二十五电阻R25和第二十六电阻R26的并联电路连接，所述第二十六电阻R26接地，所述第二十五电阻R25一路通过第二十六电容C26接地，另一路与第二十二电阻R22连接，所述第一三极管Q1的基极依次通过第二十七电阻R27接地、通过第二十七电容C27接地后通过第二十四电阻R24一路和第二十五电容C25连接，另一路和第一运算放大器U1的输出端连接，第一运算放大器U1的正输入端接单片机的输出端口VREF_TI_L，所述第一运算放大器U1的负输入端一路通过第二十一电阻R21接VCC，另一路和第二十二电阻R22连接连接，所述第二十五电容C25还与第二十三电阻R23连接。
其中，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4的型号为BAW56W，BAW56W型号的二极管的温度曲线如图3所示；
第一三极管Q1的型号为BCP56-16；第一运算放大器U1的型号为LM2902。
工作过程：
判断LED灯1是否为电气失效：当失效检测电路3的输出电压为零时，则判定LED灯1的状态为电气失效，反之判定LED灯1的状态不是电气失效；并且当LED灯1的状态为电气失效时，调节所述单片机的输出端口VREF_TI_L的输出电压为零实现对LED灯1的关闭；
判断LED灯1是否为温度失效：若等式VOUT_UC-VREF_TI_L＝VD1-VD2不成立，则判定LED灯1属于温度失效，反之判定LED灯1的状态不是温度失效；当LED灯1属于温度失效时，单片机降低输出端口VREF_TI_L的电压实现降温；当所述输出端口VREF_TI_L的电压降低至原电压的50％而LED灯1仍属于温度失效时，则将输出端口VREF_TI_L的电压降至零实现对LED灯1的保护；
其中，VOUT_UC为失效检测电路3的输出电压，VREF_TI_L为单片机输出端口VREF_TI_L的电压，VD1和VD2分别为第一二极管D1和第二二极管D2处的电压。
本实施例提供的失效检测电路不仅可以判断LED灯属于电气失效还是温度失效，并且可以根据失效的状态对LED灯进行保护；另外，本发明摒弃了传统的NTC采样电路，降低了检测过程中的硬件成本。
实施例2
本发明实施例2提供一种LED灯电气失效检测方法，如图4所示，其应用实施例1所述的LED灯失效检测电路，该检测方法为：
S1，通过失效检测电路3的输出电压判断LED灯1的状态是否属于电气失效，具体为：
所述S1中当失效检测电路3的输出电压为零时，则判定LED灯1的状态为电气失效，反之判定LED灯1的状态不是电气失效；
S2，当所述LED灯1处于电气失效状态时，通过单片机实现对LED灯1的保护，具体为：
调节所述单片机的输出端口VREF_TI_L的输出电压为零实现对LED灯1的关闭。
本实施例的原理为：
根据图1可知，当LED灯1电气失效，即LED灯1开路时，VR26≈0，而根据叠加定律有：
VOUT_UC＝(VD1+VR26)-VD2，此时VR26＝0，故VOUT_UC≈0。
本实施例通过检测失效检测电路3的输出电压，当该电压为零时，则判定LED灯1的状态为电气失效，反之判定LED灯1的状态不是电气失效；并且当LED灯1的状态为电气失效时，调节所述单片机的输出端口VREF_TI_L的输出电压为零实现对LED灯1的关闭，整个过程可靠性高，且当LED灯出现电气失效时，可快速将整个反馈环路关闭，防止LED灯烧坏。
实施例3
本发明实施例3提供一种LED灯温度失效检测方法，如图5所示，其应用实施例1所述的LED灯失效检测电路，该检测方法为：
S01，计算第一二极管D1和第二二极管D2的电压差值、根据所述电压差值与失效检测电路3输出电压和单片机的输出端口VREF_TI_L的电压之间的关系判断LED灯1是否属于温度失效，具体为：
若等式VOUT_UC-VREF_TI_L＝VD1-VD2不成立，则判定LED灯1属于温度失效，反之判定LED灯1的状态不是温度失效；
其中，VOUT_UC为失效检测电路3的输出电压，VREF_TI_L为单片机输出端口VREF_TI_L的电压，VD1和VD2分别为第一二极管D1和第二二极管D2处的电压；
S02，当LED灯1属于温度失效时，单片机降低输出端口VREF_TI_L的电压实现降温；
S03，当所述输出端口VREF_TI_L的电压降低至原电压的50％而LED灯1仍属于温度失效时，则将输出端口VREF_TI_L的电压降至零实现对LED灯1的保护。
本实施例的工作原理为：
参考市场上多数LED灯1生产商给出的规格书得知，工作温度T为125℃为LED使用寿命保证点；并且当第一二极管D1应放置在靠近LED灯1时可近似认为二者的工作温度一致；
图三中的虚线表示的正常工作温度范围下第一二极管D1的电压值(此数据应实际根据所选二极管规格书得到，为0.5-0.7V)；
根据叠加定律，VOUT_UC＝(VD1+VR26)-VD2，此时VR26≈VREF_TI_L；
故VOUT_UC≈VREF_TI_L+(VD1-VD2)；由此可知VOUT_UC与VREF_TI_L的差值在VD1-VD2范围以外为LED温度失效模式。
本实施例通过判定等式VOUT_UC-VREF_TI_L＝VD1-VD2是否成立，若其不成立，则判定LED灯属于温度失效，反之判定LED灯的状态不是温度失效；当LED灯属于温度失效时，单片机降低输出端口VREF_TI_L的电压实现降温；当所述输出端口VREF_TI_L的电压降低至原电压的50％而LED灯仍属于温度失效时，则将输出端口VREF_TI_L的电压降至零，通过这种方法实现了温度失效下对LED灯的保护。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种LED灯失效检测电路，其特征在于，该检测电路包括依次连接的LED灯(1)、负反馈回路(2)以及失效检测电路(3)，所述负反馈回路(2)还与单片机的输出端口VREF_TI_L连接；
所述失效检测电路(3)包括并联的第一二极管D1和第二二极管D2，所述第一二极管D1靠近LED灯(1)设置，所述第二二极管D2设置在环境温度下；
所述失效检测电路(3)还包括用于滤除尖峰电压的第一电容C1和第二电容C2，所述第一二极管D1和第一电容C1并联后，所述第一二极管D1负极所在的一端与负反馈回路(2)连接，所述第二二极管D2和第二电容C2并联后，所述第二二极管D2正极所在的一端与输出端连接，负极所在的一端通过第十一电阻R11接地；
所述负反馈回路(2)包括第一三极管Q1，所述第一三极管Q1的集电极和LED灯(1)连接，所述第一三极管Q1的发射极一路和失效检测电路(3)连接，另一路和第二十五电阻R25和第二十六电阻R26的并联电路连接，所述第二十六电阻R26接地，所述第二十五电阻R25一路通过第二十六电容C26接地，另一路与第二十二电阻R22连接，所述第一三极管Q1的基极分别与第二十七电阻R27的一端、第二十七电容C27的一端、第二十四电阻R24的一端连接，所述第二十七电阻R27的另一端接地，所述第二十七电容C27的另一端接地，所述第二十四电阻R24的另一端分别与第二十五电容C25、第一运算放大器U1的输出端连接，第一运算放大器U1的正输入端接单片机的输出端口VREF_TI_L，所述第一运算放大器U1的负输入端一路通过第二十一电阻R21接VCC，另一路和第二十二电阻R22连接，所述第二十五电容C25还与第二十三电阻R23连接。
2.根据权利要求1所述的一种LED灯失效检测电路，其特征在于，所述环境温度为24-26℃。
3.根据权利要求2所述的一种LED灯失效检测电路，其特征在于，当需要检测至少两个所述LED灯(1)的失效情况时，所述负反馈回路(2)的数量与LED灯(1)的数量匹配。
4.一种LED灯电气失效检测方法，其特征在于，其应用权利要求1-3任一项所述的LED灯失效检测电路，该检测方法为：
S1，通过失效检测电路(3)的输出电压判断LED灯(1)的状态是否属于电气失效；
S2，当所述LED灯(1)处于电气失效状态时，通过单片机实现对LED灯(1)的保护。
5.根据权利要求4所述的LED灯电气失效检测方法，其特征在于，通过失效检测电路(3)的输出电压判断LED灯(1)的状态是否属于电气失效，具体为：
所述S1中当失效检测电路(3)的输出电压为零时，则判定LED灯(1)的状态为电气失效，反之判定LED灯(1)的状态不是电气失效。
6.根据权利要求5所述的LED灯电气失效检测方法，其特征在于，所述S2中通过单片机实现对LED灯(1)的保护，具体为：
调节所述单片机的输出端口VREF_TI_L的输出电压为零实现对LED灯(1)的关闭。
7.一种LED灯温度失效检测方法，其特征在于，其应用权利要求1-3 任一项所述的LED灯失效检测电路，该检测方法为：
S01，计算第一二极管D1和第二二极管D2的电压差值、根据所述电压差值与失效检测电路(3)输出电压和单片机的输出端口VREF_TI_L的电压之间的关系判断LED灯(1)是否属于温度失效；
S02，当LED灯(1)属于温度失效时，单片机降低输出端口VREF_TI_L的电压实现降温；
S03，当所述输出端口VREF_TI_L的电压降低至原电压的50％而LED灯(1)仍属于温度失效时，则将输出端口VREF_TI_L的电压降至零实现对LED灯(1)的保护；
所述S01中通过第一二极管D1和第二二极管D2的电压差值与失效检测电路(3)输出电压和的关系判断LED灯(1)是否属于温度失效，具体为：
若等式VOUT_UC-VREF_TI_L＝VD1-VD2不成立，则判定LED灯(1)属于温度失效，反之判定LED灯(1)的状态不是温度失效；
其中，VOUT_UC为失效检测电路(3)的输出电压，VREF_TI_L为单片机输出端口VREF_TI_L的电压，VD1和VD2分别为第一二极管D1和第二二极管D2处的电压。
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