CN201851958U - 稳定发光的led灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种稳定发光的LED灯，包括LED、热沉、加热器和驱动控制电路，LED由两颗或两颗以上LED芯片组成，LED与热沉相接触，热沉与加热器相接触，驱动控制电路给LED提供恒流供电，并且监测单个或多个LED芯片正向结电压，当LED灯的正向电压出现变化时，加热器通过增加或减少加热，来控制LED的结温，从而使LED的正向电压的稳定，进而保持LED的稳定发光。本实用新型利用加热方法实现由多芯片LED组成的LED灯的稳定发光，易于控制LED的结温，从而有效实现LED的稳定发光，特别适合于光辐射测量等高要求应用场合。

Description

稳定发光的LED灯 

技术领域

本实用新型涉及一种LED灯，具体涉及一种在光辐射测量中作为标准光源用的稳定发光的LED灯。 

背景技术

标准光源是光辐射测量中进行量值传递，保证测量精度的重要器具。标准光源的最基本特征是发光稳定，复现性高。对于各种不同的测量需求，对标准光源的具体要求也不尽相同，例如在一些测量场合，要求标准光源具有宽光谱连续分布，而在某些场合要求标准光源具有光谱较窄的单色光。 

目前用作标准光源的主要是光谱范围较宽的灯，如白炽灯、氙灯等。为了实现单色标准光源，一般是采用这些宽光谱分布的灯加上单色滤色片。然而，滤色片的透光率对温度极为敏感，特别是在使用时间较长的情况下，用这种方法产生的单色光不稳定。 

随着LED技术的不断发展，使用LED作为标准灯已成为可能。单芯片LED具有丰富的单色光谱，并且多颗LED芯片可以相互组合，产生连续的宽光谱光辐射，且光谱成份可调。目前已有一些LED光辐射测量有关的标准中推荐使用LED作为标准光源定标测量系统。 

但是LED同样存在着对温度极为敏感的特性，LED发光的光谱和强度都会随着其PN结温度的变化发生显著的变化。为了使LED保持稳定发光，达到作为标准光源的要求，现有的LED标准灯都将LED与一个较大的热沉相接触，有的还与制冷装置（或主动散热装置）相连接，以使LED的结温不发生大幅度的上升。然而，一方面该技术对热沉的要求很高；另一方面，制冷装置或主动散热装置对技术的实现难度相对较大而且效果不够理想。因此使用这种方法产生的LED标准灯一般体积庞大，而且若制造工艺不好，所达到的发光稳定性也不高，给LED标准灯的应用带来的困难。 

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型旨在提供一种易于实现小体积，稳定发光的LED标准灯。 

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种稳定发光的LED灯，其特征在于：包括LED，热沉、加热器和驱动控制电路，上述LED与热沉相接触，上述的加热器与热沉相接触，上述的LED与驱动控制电路电连接，上述的加热器与驱动控制电路电连接。 

本实用新型中，采用加热而非制冷的方式实现对LED结温的控制，以保持LED的稳定发光。在实际工作时，通过加热器加热热沉，使LED在比较高的周围温度下工作，并且驱动控制电路监控一个或多个LED芯片的正向电压并且控制加热器的工作，当监测的LED芯片的正向电压出现上升趋势时，加热器增加，使LED的PN结温上升，正向电压下降，从而实现稳定PN结温度，相反，当LED芯片的正向电压出现下降趋势时，加热器减小加热，从而使LED的PN结温下降，稳定LED发光的作用。所述的LED小于其所对应的常规应用的额定工作电流，例如可略大于启动电流，此时正向电流随正向电压的上升比较缓和，由于输入功率较小，转化成热能的电功率也比较小，PN结在工作中的温升也比较小，因此比较容易控制PN结温。与制冷方式相比，加热比较容易实现，而且作用的效果较快，温度控制较为简单，而且结构也比较简单，可以使整个稳定发光的LED灯的体积大幅减小。 

本实用新型还可以通过以下的技术方案加以限定和完善： 

上述的LED中具有两颗或两颗以上LED芯片。在实际应用中，可以根据需要选择合适数目的LED芯片工作，具有比较强的灵活性。

上述的LED中，LED外围涂敷有荧光粉，荧光粉受LED所发出的光激发后发光。在LED外围涂敷荧光粉，可以改变LED整体的发光光谱，使LED灯的光色更为丰富。例如发蓝光的LED芯片上涂黄色荧光粉，产生发白光LED灯。 

上述的LED、热沉、加热器和驱动控制电路在机械结构上集成为一体，这样形成的稳定发光的LED灯操作比较方便，但是体积可能比较大，限制了它的应用。因此，本实用新型的稳定发光的LED灯可以采用以下机械结构的技术方案：LED、热沉和加热器集成为一体，而所述的驱动控制电路与所述的LED相独立，驱动控制电路通过导线与LED(1)和加热器电连接。 

上述的驱动控制电路中包括给LED供电的恒流电源单元，测量LED的正向电压的电压测量单元，和控制加热器工作的温控单元。驱动控制电路中还可能包括一个微处理器，上述的恒流电源单元、电压测量单元和温控单元都与微处理器电连接，由微处理器总体控制它们的工作。驱动控制电路是所述稳定发光的LED灯的控制中心，完成对LED的供电和对其PN结温的控制。 

上述的温控单元是采用比例积分微分（PID）方法控制加热器的控制单元，PID是较为简单和智能的控制方法。其中LED的正向电压是PID的输入量，加热器的工作是PID的输入量。 

上述的加热器是具有加热功能的三极管、二极管、电阻或者其它可将电能转化为热能的元器件或部件。 

上述的LED中的两颗或两颗以上芯片是串联连接，或者并联连接，或者串并联相结合的连接。 

上述的热沉与一个温度探头相接触，温度探头的信号线连接到所述的驱动控制电路。该温度探头能够监测热沉的温度，从而在一定程度上判断上述的LED灯是否工作在正常状态。 

本实用新型通过加热热沉直接加热LED灯的结温，通过加热方法而非制冷方法控制LED灯的结温，从而实现对保持LED灯的稳定发光。 

上述LED工作时所述的加热器处于加热状态，该状态能够保证所述的热沉的温度高于环境温度，通过这种设置，使得LED灯与环境之间发生热交换，使得工作中的LED结温有所降低，从而实现加热法控制结温的目的。 

通过比例积分微分的方法控制对热沉的加热。 

综上所述，本实用新型通过加热方法实现LED灯的稳定发光，加热作用效果快，比较容易控制PN结温，从而有效控制LED的稳定发光。 

【附图说明】 

附图1为本实用新型的一种稳定发光的LED灯的结构示意图。

附图2为本实用新型的另一种稳定发光的LED灯的结构示意图。 

【具体实施方式】 

如图1和图2为本实用新型的稳定发光的LED灯两个实施例结构示意图。

实施例1： 

如图1所示为实施例1示意图，包括多颗相同的LED 1，它们以串联方式联接在一起。每颗LED 1都通过基板与一个热沉2，所述的热沉2又与一个加热器3相接触，同时在热沉2内又内置一个温度探头5，所述的LED1和加热器3均与驱动控制电路4电连接。LED 1、热沉2、加热器3和驱动控制电路4在机械上集成为一体。驱动控制电路4中包括恒流电源单元4-1和电压测量单元4-2，能够为LED 1提供恒流电源，同时监测串联LED 1两端的正向电压。所述的驱动控制电路4还与加热器3电连接，使用PID温控单元4-3控制加热器3的工作，同时驱动控制电路4中的温度测量单元4-4与温度探头5的信号线电连接。驱动控制电路4中还包括一个微处理器4-5，上述的恒流电源单元4-1、电压测量单元4-2、温控单元4-3和温度测量单元4-4都与微处理器4-5电连接。

本实施例的稳定发光的LED灯在工作时，通过加热器3使得热沉2的温度高于周围环境温度。所述的LED芯片1在驱动控制电路4中的恒流电源单元4-1的控制下恒流工作，恒流电流略大于LED芯片的启动电流，同时驱动控制电路4中的电压测量单元 4-2监控LED芯片2的正向电压，并将正向电压的值作为输入量输入到PID温控单元中，控制加热器的工作。当LED芯片的正向电压出现上升趋势时，温控单元4-3加热器增加加热，并通过热沉2对LED加热升温，相反，当所监测的LED芯片的正向电压出现下降趋势时，温控单元4-3控制加热器减少加热，并通过热沉对LED进行降温，从而控制LED芯片的正向电压，保证LED灯的稳定发光。使用温度探头监测热沉的温度，放置热沉温度过高，损坏LED芯片。 

实施例2： 

如图2所示为实施例2的稳定发光的LED灯的结构示意图。本实施例中包括多颗相同的LED 1，它们以串联方式联接在一起。每颗LED 1都通过基板与一个热沉2，所述的热沉2又与一个加热器3相接触，同时在热沉2内又内置一个温度探头5。所述的LED1、加热器3和温度探头5都与驱动控制电路4电连接。所述的LED1、热沉2和加热器3集成在一起，而驱动控制电路4是外置的。所述的LED1、加热器3和温度探头5通过长导线和实施例1相似，驱动控制电路4为LED 1提供恒流电源，同时监测串联LED 1两端的正向电压，同时控制加热器3的工作。

Claims (8)

1.一种稳定发光的LED灯，其特征在于：包括LED(1)、热沉(2)、加热器(3)和驱动控制电路(4)，所述LED(1)与热沉(2)相接触，所述的加热器(3)与热沉(2)相接触，所述的LED(1)与驱动控制电路(4)电连接，所述的加热器(3)与驱动控制电路(4)电连接。

2.根据权利要求1所述的稳定发光的LED灯，其特征在于所述的LED(1)中具有两颗或两颗以上LED芯片。

3.根据权利要求1或2所述的稳定发光的LED灯，其特征在于在所述的LED(1)外围涂敷有荧光粉。

4.根据权利要求1或2所述的稳定发光的LED灯，其特征在于所述的LED(1)、热沉(2) 、加热器(3)和驱动控制电路(4)在机械结构上集成为一体；或者所述的LED(1)、热沉(2) 和加热器(3) 在机械结构上集成为一体，而所述的驱动控制电路(4)与所述的LED(1)在机械结构上相独立，驱动控制电路(4)通过导线与LED(1)和加热器(3)电连接。

5.根据权利要求1或2所述的稳定发光的LED灯，其特征在于驱动控制电路(4)中包括给LED(1)供电的恒流电源单元(4-1)，测量LED(1)的正向电压的电压测量单元(4-2)，和控制加热器(3)工作的温控单元(4-3)。

6.根据权利要求5所述的稳定发光的LED灯，其特征在于所述的温控单元(4-3)是采用比例积分微分方法的控制单元。

7.根据权利要求2所述的稳定发光的LED灯，其特征在于所述的LED(1)中的两颗或两颗以上芯片是串联连接，或者并联连接，或者串并联相结合的组合连接。

8.根据权利要求1或2所述的稳定发光的LED灯，其特征在于所述的热沉(2)与一个温度探头(5)相接触，温度探头(5)的信号线连接到所述的驱动控制电路(4)。

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