CN205139345U - 一种led照明检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种LED照明检测设备，包括整流模块、恒流模块和至少串联有两个LED芯片的LED芯片组，所述LED芯片组的正端连接到所述整流模块的输出正端，所述LED芯片组的负端连接到所述恒流模块，所述检测设备还包括与所述LED芯片组电连接的采集模块、分析模块和输出显示模块，所述分析模块与所述采集模块以无线或有线的方式连接以便接收所述采集模块反馈的采集数据并进行分析，并将分析结果输出到与其以有线和/或无线方式连接的输出显示模块。通过本实用新型能够得到不同的分段配比方案下的LED照明参数，从而找出最优的配比方案，以便提高电源的利用率和功率因数。

Description

一种LED照明检测设备

技术领域

本实用新型属于LED照明领域，尤其涉及一种LED照明检测设备。

背景技术

LED是由超导发光晶体产生超高强度的灯光，它发出的热量很少，由于其节能，工作电压低，寿命长，环保，高光效等性能，现在LED已被全球公认为新一代的环保型高科技光源。

由于LED的理想工作方式是采用恒流驱动，现在的市电是正弦交流电，所以必须对电源进行转换。而普通的转换电源寿命远远短于LED的寿命，从而制约了LED照明装置的实际使用年限。

一种已公开的交流电直接驱动LED技术，多采用阻容降压的方法，这种方法结构简单，但是输出效率低，而且元器件如果选择不当，非但不能降压，还会造成电路的损坏。最新改进的恒流技术，首先整流，然后多颗LED组件(可以包含与之串联的限流器件，如恒流二极管)按照匹配的管压降串联在整流单元后，在串联的LED组件中间适当的加入开关，通过分段点亮的方式提高电源的利用率。目前的分段点亮方式，每段的LED芯片颗数都是相等的，电源利用率没有得到进一步的提高。经过大量实验发现，每段LED芯片颗数的不同对电源利用率的影响很大。目前还没有一种技术能够计算出每段LED芯片的最优比例。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种LED照明检测设备，包括整流模块、恒流模块和至少串联有两个LED芯片的LED芯片组，所述LED芯片组的正端连接到所述整流模块的输出正端，所述LED芯片组的负端连接到所述恒流模块，所述检测设备还包括与所述LED芯片组电连接的采集模块、分析模块和输出显示模块，所述分析模块与所述采集模块以无线或有线的方式连接以便接收所述采集模块反馈的采集数据并进行分析，并将分析结果输出到与其以有线和/或无线方式连接的输出显示模块。

根据一种优选的实施方式，所述恒流模块包括第一恒流控制单元、第二恒流控制单元和第三恒流控制单元，其中，所述第一恒流控制单元、所述第二恒流控制单元的输入端按LED芯片点亮的顺序依次连接至LED芯片组中串联的LED芯片上，并且所述第三恒流控制单元连接至所述LED芯片组的负端，以此将LED芯片组分割成三个LED组件；所述第一恒流控制单元、所述第二恒流控制单元和所述第三恒流控制单元的输出端连接至所述整流模块的输出负端。

根据一种优选的实施方式，所述采集模块包括亮度传感器、温度传感器、计时器和电流检测模块，其中，所述亮度传感器和所述温度传感器设置在安装有所述LED芯片组的LED光源板上，用于检测依次导通n个LED组件后的亮度和工作温度；所述计时器分别与所述第一恒流控制单元、所述第二恒流控制单元和所述第三恒流控制单元电连接，用于测量三个LED组件分别的导通和/或关闭时间；所述电流检测模块分别与所述第一恒流控制单元、所述第二恒流控制单元和所述第三恒流控制单元电连接，用于测量流过各个恒流控制单元的电流。

根据一种优选的实施方式，所述采集模块还包括用于将所述采集模块所采集的数据发送至所述分析模块的第一无线通信模块，所述第一无线通信模块与所述亮度传感器、所述温度传感器、所述计时器和所述电流检测模块的输出端连接。

根据一种优选的实施方式，所述分析模块包括用于与所述第一无线通信模块进行无线通信的第二无线通信模块和数据处理模块，所述数据处理模块对接收到的采集数据进行分析处理并得到分析结果，通过第二无线通信模块将所述分析结果发送至所述输出显示模块。

根据一种优选的实施方式，所述第一无线通信模块和所述第二无线通信模块为WIFI模块、Zigbee模块、蓝牙模块和红外模块中的一个或多个。

根据一种优选的实施方式，所述整流模块包括由四个二极管构成的第一整流臂和第二整流臂；

其中，所述四个二极管中的第一二极管和第二二极管串联构成所述第一整流臂；所述四个二极管中的第三二极管和第四二极管串联构成所述第二整流臂。

根据一种优选的实施方式，所述输出显示模块为智能手机、手提电脑、平板电脑或台式电脑中的一个。

根据一种优选的实施方式，所述采集数据包括各个LED组件的导通和/或关闭时间、各个LED组件的工作电流、工作温度和/或亮度。

根据一种优选的实施方式，所述LED芯片组的LED芯片是单颗低压的LED芯片或采用COB封装的高压LED芯片。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的技术方案可以计算出分段导通的各个LED组件的导通时间比，从而找出各个LED组件的最优芯片颗数比，以便提高电源利用率。

2、本实用新型还能检测不同芯片颗数比下LED照明设备的功率因数，从而找到LED芯片最优的分配方案。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型一种具体的结构示意图；

图3是一种交流电直接驱动LED的电路原理图；

图4是输入整流模块的电压波形示意图；

图5是经过整流模块整流后输出的电压波形示意图；

图6是递减方案得到的输入端电压波形示意图；和

图7是LED芯片组的一种排列图。

附图标记列表

101：第一二极管102：第二二极管103：第三二极管

104：第四二极管301：第一LED组件302：第二LED组件

303：第三LED组件201：第一恒流控制单元

202：第二恒流控制单元203：第三恒流控制单元

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

如图1所示，本实用新型的检测设备包括整流模块、恒流模块和至少串联有两个LED芯片的LED芯片组。LED芯片组的正端连接到整流模块的输出正端，LED芯片组的负端连接到恒流模块。LED芯片组是由单颗低压的LED芯片或采用COB封装的高压LED芯片以彼此串联的方式组成。

本实用新型的检测设备还包括与LED芯片组电连接的采集模块、分析模块和输出显示模块。分析模块与采集模块以无线或有线的方式连接以便接收采集模块反馈的采集数据并进行分析，并将分析结果输出到与其以有线和/或无线方式连接的输出显示模块。采集数据具体包括各个LED组件的导通和/或关闭时间、各个LED组件的工作电流、工作温度和/或亮度。其中，分析模块可以是微处理器、CPU芯片或单片机。输出显示模块为智能手机、手提电脑、平板电脑或台式电脑中的一个。

图2是本实用新型一种具体的结构示意图。如图2所示，恒流模块包括第一恒流控制单元201、第二恒流控制单元202和第三恒流控制单元203。其中，第一恒流控制单元201、第二恒流控制单元202的输入端按LED芯片点亮的顺序依次连接至LED芯片组中串联的LED芯片上，并且第三恒流控制单元连接至LED芯片组的负端，以此将LED芯片组分割成三个LED组件。第一恒流控制单元201、第二恒流控制单元202和第三恒流控制单元203的输出端连接至整流模块的输出负端。具体的，第一恒流控制单元201和第二恒流控制单元202以非固定连接的方式连接至LED组件，以便在实际实验过程中，可根据实验需要来手动调整各个LED组件的芯片颗数。

采集模块包括亮度传感器、温度传感器、计时器和电流检测模块。其中，亮度传感器和温度传感器设置在安装有LED芯片组的LED光源板上，用于检测依次导通三个LED组件后的亮度和工作温度。由于LED照明设备的光参数可通过亮度传感器获得，便于分析不同LED芯片分配方案下LED照明设备的亮度。进一步的，LED芯片的使用寿命与LED芯片工作的温度有很大的关系，因此采集温度数据有利于分析不同LED芯片分配方案下LED芯片的使用寿命。计时器分别与第一恒流控制单元201、第二恒流控制单元202和第三恒流控制单元203电连接，用于测量三个LED组件分别的导通和/或关闭时间。电流检测模块分别与第一恒流控制单元201、第二恒流控制单元202和第三恒流控制单元203电连接，用于测量流过各个恒流控制单元的电流。流过LED芯片电流的大小有利于分析LED照明设备的光通量和热量损耗，因此也可需要采集电流数据。其中，电流检测模块可以为电流表。

一种优选的实施方式，采集模块还包括用于将采集模块所采集的数据发送至分析模块的第一无线通信模块，第一无线通信模块与亮度传感器、温度传感器、计时器和电流检测模块的输出端连接，以便采集模块将采集到的数据输出至第一无线通信模块。

分析模块包括用于与第一无线通信模块进行无线通信的第二无线通信模块和数据处理模块，数据处理模块对接收到的采集数据进行分析处理并得到分析结果，通过第二无线通信模块将分析结果发送至输出显示模块。

具体的，第一无线通信模块和第二无线通信模块为WIFI模块、Zigbee模块、蓝牙模块和红外模块中的一个或多个。

图3是一种交流电直接驱动LED的电路原理图。如图3所示，整流模块包括由四个二极管构成的第一整流臂和第二整流臂。其中，四个二极管中的第一二极管101和第二二极管102串联构成第一整流臂。四个二极管中的第三二极管103和第四二极管104串联构成第二整流臂。第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管可以是普通的整流二极管，也可以是耐压足够的肖特基二极管或者是可以实现相同功能的其他元件。

从图3可见，第一输入端IN1连接在第一二极管101正端、第二二极管102的负端；第二二极管102的正端连接在第四二极管104的正端。第二输入端IN2连接在第三二极管103的正端、第四二极管104的负端。第三二极管103的负端连接在第一二极管101的负端。第一LED组件301的正端与第一二极管101、第三二极管103的负端连接。第一LED组件301的负端与第二LED组件302的正端和第一恒流控制单元201连接，第二LED组件302的负端与第三LED组件303的正端和第二恒流控制单元202连接。第三LED组件303的负端与第三恒流控制单元303连接，第一恒流控制单元201、第二恒流控制单元202和第三恒流控制单元203的另一端连接至第二二极管102和第四二极管104的正端。

交流市电(AC)经过整流二极管101、102、103、104组成的桥式整流后输出脉动直流电。通过恒流控制单元后，获得稳定的流过LED组件的电流。LED组件301、302、303的正向导通电压分别为VF1、VF2、VF3。

其工作方式是：

在初始时，脉动直流电压由0V上升到VF1时，经过第一恒流控制单元201后，得到稳定的电流I1。第一LED组件301导通开始发光，在电压从VF1上升到VF1+VF2时，第一恒流控制单元201关闭，第二恒流控制单元202开启，第二LED组件302导通开始发光，第一LED组件301持续发光，此时电流为I2。在电压从VF1+VF2上升到VF1+VF2+VF3时，第二恒流控制单元202关闭，第三恒流控制单元203开启，LED组件301,302,303全部导通发光。

图4为输入整流模块前的电压波形。经过整流模块整流后得到如图5所示的电压波形，通过整流模块将脉动交流电转换为脉动直流电。图6是递减方案得到的输入端电压波形示意图。取1/4个周期为例，t1，t2，t3分别为第一段，第二段，第三段LED芯片点亮时的时间，图中阴影面积为电路中未被利用的功率。所以，阴影部分的面积应越小越好。经过大量实验，在实际应用中，分段LED组件的芯片颗数按照递减的方案的电源利用率要更好，功率因数也更高。同时，能够大幅度降低输入电流的谐波，损耗热量也更少。LED芯片组的平均工作温度也更低，因此，递减方案的LED芯片组的使用寿命更长，显色性更好。

实施例1

本实施例在LED芯片组共有80颗串联的芯片的条件下进行，将首段的LED颗数控制在热插拔的安全范围之内。图7为LED芯片组的一种排列图，并选择第一LED组件、第二LED组件和第三LED组件的实际颗数比例为33：27：20，根据计时器采集的三组LED组件导通的时间得到t1，t2，t3。或者通过如下方法得到t1，t2，t3：

取每一颗LED芯片的阈值为2.5V。测的三段的开启电压分别是vf1＝82.5V，vf2＝150V，vf3＝200V。

82.5＝311*sin(t1)

150＝311*sin(t2)

200＝311*sin(t3)

解得：t1＝15.4

t2＝28.5

t3＝40

得到三段的导通时间比为1.14：1：4.4。

采样模块的亮度传感器、温度传感器和电流检测模块在LED芯片组开始工作时，开始进行采样，并将采样数据输出至分析模块，分析模块的数据处理模块对该采样数据进行分析处理后发送到输出显示模块，由输出显示模块以图标、文字、颜色和/或图形的方式显示出来，以便实验者有直观的了解。

本实施例得到的分析结果为：功率因数为0.95，电源利用率为92％，显色指数为91，LED芯片的平均工作温度为60摄氏度。

实施例2

本实施例在LED芯片组共有80颗串联的芯片的条件下进行，将首段的LED颗数控制在热插拔的安全范围之内。图7为LED芯片组的一种排列图，取第一LED组件301、第二LED组件302、第三LED组件303的实际LED芯片颗数比为13：26：41，根据计时器采集的三组LED组件导通的时间得到t1，t2，t3。或者通过如下方法得到t1，t2，t3：

取每一颗LED芯片的阈值为2.5V，三段LED组件的开启电压分别为32.5V，65V，102.5V，

32.5＝311*sin(t1)

65＝311*sin(t2)

102.5＝311*sin(t3)

解得：t1＝6

t2＝12

t3＝19

得到三段的导通时间比为1：2：3.16。

采样模块的亮度传感器、温度传感器和电流检测模块在LED芯片组开始工作时，开始进行采样，并将采样数据输出至分析模块，分析模块的数据处理模块对该采样数据进行分析处理后发送到输出显示模块，由输出显示模块以图标、文字、颜色和/或图形的方式显示出来，以便实验者有直观的了解。

本实施例得到的分析结果为：功率因数为0.85，电源利用率为80％，显色指数为80，LED芯片的平均工作温度为75摄氏度。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种LED照明检测设备，包括整流模块、恒流模块和至少串联有两个LED芯片的LED芯片组，所述LED芯片组的正端连接到所述整流模块的输出正端，所述LED芯片组的负端连接到所述恒流模块，其特征在于，所述检测设备还包括与所述LED芯片组电连接的采集模块、分析模块和输出显示模块，所述分析模块与所述采集模块以无线或有线的方式连接以便接收所述采集模块反馈的采集数据并进行分析，并将分析结果输出到与其以有线和/或无线方式连接的输出显示模块。

2.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述恒流模块包括第一恒流控制单元(201)、第二恒流控制单元(202)和第三恒流控制单元(203)，其中，

所述第一恒流控制单元(201)、所述第二恒流控制单元(202)的输入端以手动的方式按LED芯片点亮的顺序依次连接至LED芯片组中串联的LED芯片上，并且所述第三恒流控制单元连接至所述LED芯片组的负端，以此将LED芯片组分割成三个LED组件；

所述第一恒流控制单元(201)、所述第二恒流控制单元(202)和所述第三恒流控制单元(203)的输出端连接至所述整流模块的输出负端。

3.如权利要求2所述的检测设备，其特征在于，所述采集模块包括亮度传感器、温度传感器、计时器和电流检测模块，其中，

所述亮度传感器和所述温度传感器设置在安装有所述LED芯片组的LED光源板上，用于检测依次导通n个LED组件后的亮度和工作温度；

所述计时器分别与所述第一恒流控制单元(201)、所述第二恒流控制单元(202)和所述第三恒流控制单元(203)电连接，用于测量三个LED组件分别的导通和/或关闭时间；

所述电流检测模块分别与所述第一恒流控制单元(201)、所述第二恒流控制单元(202)和所述第三恒流控制单元(203)电连接，用于测量流过各个恒流控制单元的电流。

4.如权利要求3所述的检测设备，其特征在于，所述采集模块还包括用于将所述采集模块所采集的数据发送至所述分析模块的第一无线通信模块，所述第一无线通信模块与所述亮度传感器、所述温度传感器、所述计时器和所述电流检测模块的输出端连接。

5.如权利要求4所述的检测设备，其特征在于，所述分析模块包括用于与所述第一无线通信模块进行无线通信的第二无线通信模块和数据处理模块，所述数据处理模块对接收到的采集数据进行分析处理并得到分析结果，通过第二无线通信模块将所述分析结果发送至所述输出显示模块。

6.如权利要求5所述的检测设备，其特征在于，所述第一无线通信模块和所述第二无线通信模块为WIFI模块、Zigbee模块、蓝牙模块和红外模块中的一个或多个。

7.如权利要求1至6之一所述的检测设备，其特征在于，所述整流模块包括由四个二极管构成的第一整流臂和第二整流臂；

其中，所述四个二极管中的第一二极管(101)和第二二极管(102)串联构成所述第一整流臂；所述四个二极管中的第三二极管(103)和第四二极管(104)串联构成所述第二整流臂。

8.如权利要求7所述的检测设备，其特征在于，所述输出显示模块为智能手机、手提电脑、平板电脑或台式电脑中的一个。

9.如权利要求7所述的检测设备，其特征在于，所述采集数据包括各个LED组件的导通和/或关闭时间、各个LED组件的工作电流、工作温度和/或亮度。

10.如权利要求7所述的检测设备，其特征在于，所述LED芯片组的LED芯片是单颗低压的LED芯片或采用COB封装的高压LED芯片。