CN219120498U - 一种具有多目标温度检测电路的灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及灯具领域，更具体地，提供一种具有多目标温度检测电路的灯具，所述灯头包括用于产生光路的光源组件、出光镜头，以及用于对所述灯头内的温度受控元件进行散热的散热组件；还包括单片机和位于所述灯头内多个位置的温度传感器，所述单片机通过集成通信串口与多个并联的温度传感器连接，多个温度传感器通过集成通信串口发送对应的地址信号及温度检测信号给单片机，所述单片机接收多个温度检测信号并进行处理。用于解决复杂多串的灯具中，减少温度检测电路中单片机的串口数量的技术问题，实现减少电路中单片机的串口的占用数量，从而实现了减少单片机的数量，降低了温度检测电路的成本的效果。

Description

一种具有多目标温度检测电路的灯具

技术领域

本实用新型涉及灯具领域，更具体地，涉及一种具有多目标温度检测电路的灯具。

背景技术

在舞台灯或建筑灯的发展领域中，由于灯具的元器件众多，例如发光元件、MOS管、PCB板等，各个元器件在通电使用过程中会持续发热，为了防止电路中的元器件因为过热发生烧坏电路的危险，对灯具的散热要求越来越高。高效的散热系统和经济性高的散热方式一直是灯具产业研究的重点，但想要研究散热，其基础在于检测发热源的温升范围、温升原因及具体位置。特别针对灯具上应用到高功率的光源模组，研究发热源的具体位置时，可以通过一种温度检测电路对持续发热的灯具中的发热源进行判断，从而针对温升变化明显的发热源进行降温处理，以保证灯具产品的高效、高性能散热。

现有技术中，灯具的温温度检测一般为NTC电路，NTC电路中每个发热的元器件都与热敏单元连接，再将所有热敏单元均接入到单片机中，这样的连接方式可以保证单片机准确判断发热的元器件的具体位置。但这种电路为了单片机能够对每个发热的元器件进行准确的地址判断，需要消耗大量单片机的ADC串口。虽然电路连接设计简单明了，但由于单片机的接线串口是固定数量的，而随着市场对多功能灯具的需求日益增加，设计者需要在灯具中加入大量的效果模组或其他功能组件，同时需要检测温升变化的发热的元器件也会相应地变多，导致需要增加多个单片机才能完成灯具的温度检测，这无疑增加了单片机的数量，也增加了对灯具进行温度检测的电路的成本。

如何能够在复杂且多串的灯具设计的情况下，尽可能地减少温度检测电路的成本，减少单片机的数量，减少单片机中的串口所占用数量成为急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种具有多目标温度检测电路的灯具，用以解决复杂多串的灯具电路中，减少温度检测电路中单片机的串口数量的技术问题。

本实用新型采取的技术方案是一种具有多目标温度检测电路的灯具，其中，所述灯头包括用于产生光路的光源组件、出光镜头，以及用于对所述灯头内的温度受控元件进行散热的散热组件；还包括单片机和位于所述灯头内多个位置的温度传感器，所述单片机通过集成通信串口与多个并联的温度传感器连接，多个温度传感器通过集成通信串口发送对应的地址信号及温度检测信号给单片机，所述单片机接收多个温度检测信号并进行处理。

进一步的，所述集成通信串口为I2C串口。有利于将多个元器件通过I2C串口连接至同一I2C总线上，有利于I2C通过总线仲裁决定哪台主机控制总线。

进一步的，所述温度传感器包括热敏单元和模数转换器ADC，所述热敏单元用于检测所述温度受控元件的温度，所述模数转换器ADC用于转换温度变化为数字模拟信号，所述数字模拟信号通过所述I2C串口输出至单片机。有利于将温度传感器检测到的温度变化模拟量转换为数字量，并将数字量信号传递给单片机进行处理。

进一步的，还包括至少3个与所述温度传感器连接的跳线电阻，用于区别其他所述温度传感器的地址信息。通过设置所述跳线电阻，使所述温度传感器获得其区别于其他所述温度传感器的地址信息，使得单片机可以准确判断每一个所述温度传感器的所在位置，从而实现精准散热。

进一步的，所述温度传感器包括靠近所述温度受控元件设置的红外探头。所述红外探头具有功耗小且成本低等优点，有利于降低灯具的温度检测成本。

进一步的，所述温度传感器为SGM452。有利于提高温度传感器的分辨率，即面对灯具中温度变化值更微小的情况，SGM452温度传感器能够捕捉分辨并输出信号。

进一步的，所述温度传感器的温度检测范围在-55℃至125℃。有利于扩大温度传感器在温度检测电路中更多的应用场景。

进一步的，所述温度受控元件为MOS管、所述光源组件的光源驱动板、所述效果模组的PCB板或调焦镜头的PCB板中的至少一种。当灯具处于工作状态时，这些元器件会产生大量的热量，通过设置所述温度检测电路来检测这些部件，有利于迅速检测到灯具中发热量最大温度受控元件的温度变化，防止这些主要元器件因温度过高而导致损毁，延长电路的使用寿命。

进一步的，所述光源组件包括光源驱动板，所述温度传感器紧贴于所述光源驱动板且用于检测其整体温度变化。这样的设置可以通过整体温度的变化来迅速查找温度变化异常的发热点，有利于减少温度传感器在电路上的布置数量。

进一步的，所述光源组件包括若干块设置有发光元件的光源驱动板，每一块所述光源驱动板紧贴设置有至少1个所述温度传感器。这样的设置，可以单独检测出某一块所述光源驱动板的温度变化，有助于精准控制温度；同时，紧贴设置有利于将温度传感器与温度变化最为明显的光源驱动板设置在一起来缩短温度传感器的反应时间，提高温度检测电路的效率。

进一步的，多块所述光源驱动板分别设有散热组件，所述单片机接收多个温度检测信号并用于控制各个散热组件的工作状态。有利于降低温度受控元件的温度，维持电路上的温度恒定，延长光源驱动板的使用寿命。

进一步的，所述散热组件包括鼓风机。通过设置鼓风机来鼓动所述温度受控元件附近的空气流动，进一步地加快散热组件的散热速度。

进一步的，还包括机箱、枢接于所述机箱上方的支撑臂，所述灯头枢接于所述支撑臂内侧，使所述灯头可相对于所述机箱围绕2个维度旋转。有利于灯头通过机箱和支撑臂的枢接结构可在多个角度实现灯光效果。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：通过温度传感器接入灯具的多目标温度检测电路减少电路中单片机的串口的占用数量，从而实现了减少单片机的数量，降低了温度检测电路的成本的效果。

附图说明

图1是本实用新型中温度传感器与多个跳线电阻配合的电路结构示意图。

图2是本实用新型的第一种灯具结构示意图。

图3是本实用新型的第二种灯具的爆炸结构示意图。

图4是本实用新型的第二种灯具中温度传感器较佳放置位置的放大示意图。

附图标识说明：A温度传感器较佳放置位置示例，光源驱动板10，温度传感器20，跳线电阻30，切割组件100，图案盘组件200，支撑臂300，散热组件400，CMY组件500，机箱600。

具体实施方式

本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知组件及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图3和4所示，标识A为所述温度传感器较佳的放置位置，一种具有多目标温度检测电路的灯具为舞台灯，所述舞台灯包括灯头，所述灯头包括用于产生光路的光源组件、出光镜头，以及用于对所述灯头内的温度受控元件进行散热的散热组件；还包括单片机和位于所述灯头内多个位置的温度传感器，所述单片机通过集成通信串口与多个并联的温度传感器连接，多个温度传感器通过集成通信串口发送对应的地址信号及温度检测信号给单片机，所述单片机接收多个温度检测信号并进行处理。本实施例中多个温度传感器20是为了感应并收集灯具中的多个温度受控元件的温升变化而设置的，单片机是为了根据温度传感器20中发出到的信号进行分析，从而判断出发生温升变化的温度受控元件的具体位置。所述单片机中设置有所述集成通信串口，所述温度传感器20与所述单片机通过所述集成通信串口进行连接，温度传感器20将收集到多个温度受控元件的温升变化均转换为信号发送给单片机。

更具体地，所述单片机的2个PIN脚连接所述集成通信串口，可以接入8个相互并联的所述温度传感器，实现同时检测8个不同位置的温度。

如图1所示，本实施例中所述集成通信串口为I2C串口。本实施例中的单片机通过所述集成通信串口连接到I2C总线上。I2C总线是一种多向控制总线，即多个芯片可以连接到同一总线结构下，同时每个芯片都可以作为实时数据传输的控制源。通常I2C串行总线具有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL，所有接到I2C总线设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上，各个设备的时钟线SCL接到总线的SCL上。

如图1所示，本实施例中的所述温度传感器20包括热敏单元和模数转换器，所述热敏单元的物理性质随着温度的变化而发生变化，本实施例中的所述热敏单元既有电阻值随着温度的升高而降低的特点，又可以在某个特定温度下因为浪涌特性而对电路进行保护和报警。所述热敏单元采集到的温度变化即为模拟信号，所述模数转换器把所述热敏单元输入的模拟信号按规定时间间隔采样，并与一系列标准的数字信号相比较，数字信号逐次收敛，直至两种信号相等为止，然后显示出代表此信号的二进制数，完成模拟信号到数字信号的转换。再由所述模数转换器将数字模拟信号通过所述集成通信串口输出至所述单片机。至此，所述单片机获得了所述温度传感器20收集到的温度变化的信号的输入。

本实施例中的温度传感器为SGM452，这种型号的温度传感器的分辨率达到12bit。通常，温度传感器的分辨率是指被测量的温度受控元件的最小变化数值的能力。也就是说，如果温度值输入量从某一非零值缓慢地变化，当温度值输入变化值未超过所述温度传感器设定的某一数值时，所述温度传感器20的输出不会发生变化，即所述温度传感器20对此温度值输入量的变化是分辨不出来的，只有当温度值输入量的变化超过分辨率时，其输出才会发生变化。因此，本实施例中的所述温度传感器20的分辨率达到12bit对于所述温度受控元件的温升变化的最小值的捕捉能力变强了，相较于其他温度传感器例如LM75A的有效位数多了3bit，也就是说对所述温度受控元件的温升变化的最小值提高了分辨率。

本实施例中，所述SGM452包括许多数据寄存器：指针寄存器，用于多种存储器操作数的寻址方式，为不同的地址形式访问存储单元提供方便；配置寄存器，用来存储器件的某些配置，设置器件的工作条件；温度寄存器，用来存储读取的数字温度数据；过热关断阈值寄存器，用来保存过热关断限制值；滞后寄存器，用来保存滞后限制值。本实施例中，所述SGM452还包含一个开漏输出(OS)，当温度超过编程限制的值时该输出有效。所述SGM452有3个可选的逻辑地址管脚，使得同一总线上可同时连接8个器件而不发生地址冲突。所述SGM452的管脚设计有SDA、SCL、OS、GND、VCC、A2、A1及A0，其中SDA为数字I/O口，用于连接I2C串行双向数据线；SCL为数字输入，用于连接I2C串行时钟输入；OS为过热关断输出；GND为地，连接到系统地；VCC为电源；A2为数字输入，是用户定义的地址位2；A1为数字输入，是用户定义的地址位1；A0为数字输入，是用户定义的地址位0。一条I2C总线上最多可同时使用8个SGM452。

更具体地，所述温度传感器20还包括6个所述跳线电阻30，分别为R7、R8、R9、R10、R11及R12，其中，R7、R8、R10为第一跳线电阻组，相互并联接入5V的电压，R9、R11及R12为第二跳线电阻组，相互并联并接地线即其电压值为0V；当所述温度传感器SGM452的A0、A1与A2分别可以选择接入第一跳线电阻组或第二跳线电阻组来获得不同的位号(1或0)，最后得出区别于其他温度传感器的地址信息，例如当A0与R7连接，A1与R11连接，及A2与R10连接，从而得出该温度传感器的位置信息为“101”，并将这位置信号传输给所述单片机，从而使所述单片机能读取所述温度传感器20在灯具中的准确位置，有利于精准降温。在其他实施例中，可以根据所述温度传感器10的数量来选取相应组数的跳线电阻30，或者采用跳线帽代替所述跳线电阻30也可以实现。

本实施例中，所述温度传感器应用于灯具中，由于灯具的应用场景较为广泛，相应地，用于灯具的温度检测电路也需要适应多变的场景。当灯具应用于户外时要能够适应外部多变的温度如我国的极寒地区零下40度的漠河或者是极热地区零上50度的吐鲁番，还能够在持续发热的灯具中正常工作，适应持续发热的元器件的温度变化，所述温度传感器的温度检测范围在-55℃至125℃能大大改进增强所述温度传感器的广泛应用。

本实施例中，所述灯具中的温度受控元件是MOS管，也可以是光源组件中的光源驱动板10或是效果模组的PCB板或是调焦镜头的PCB板。其中，MOS管可能会因为在工作状态时等效直流阻抗和压降导致的损耗发热，PCB板可能会因为板上缺少适当的气流散热导致的热量被积累。因此在灯具的温度检测电路中的温度受控元件会因为各种原因导致发热，所述温度传感器20则需要通过温度检测电路对温度受控元件进行检测。

更具体地，所述效果模组可以是CMY组件500、切割组件100、图案盘组件200、色片盘组件、雾化组件或棱镜组件。由于所述效果模组的电机在工作时会产生较大的热量，所以通过将所述温度传感器20靠近所述效果模组的电机设置，有助于对所述效果模组进行及时降温，避免其因温度过高而烧坏。

本实施例中，温度传感器20通过双面胶粘贴于所述光源驱动板10上，所述光源驱动板10相较于其他组件的温度变化较大，当所述光源驱动板10上其中某一个器件的温度过高时，温度传感器20能通过检测所述光源驱动板10的整体温度变化从而提醒用户快速判断温升位置。

本实施例中，所述光源组件包括若干块光源驱动板10，每块光源驱动板10上还都设有发光元件，为了能在尽可能节省温度传感器20的前提下，帮助用户快速判断光源组件的温升位置，每块光源驱动板10上可以设置至少1个所述温度传感器20，多个温度传感器20可以更为精准的判断温升位置但也同时增加了温度传感器20的数量，增加了温度检测电路的成本。

本实施例中，光源驱动板10上设有散热组件400，散热组件400的启动与停止受到单片机的控制，单片机发出信号的指令是根据接收到的温度检测信号作出的，单片机收到温度传感器20传递的温度过高的检测信号后，立即启动发热位置附近的散热组件400，帮助温升异常的光源驱动板10维持常温，散热组件400能有效延长光源驱动板的使用寿命，降低光源驱动板10的使用成本。

本实施例中，所述散热组件400有多种散热形式，其中包括但不限于鼓风机，鼓风机可以通过加快散热组件附近的空气流动，从而加快散热组件和空气之间的热交换速度，提升散热组件的散热效率。

如图2所示，本实施例中，所述灯头设于所述机箱600上方，所述机箱600位于灯具的底部，所述支撑臂300枢接于所述机箱600的上方，所述散热组件400位于所述光源驱动板10的下方，用于加快所述光源驱动板上的热量。

本实施例的工作原理是：通过一种温度检测电路，将灯具中发热的温度受控元件进行温度检测，通过温度传感器将检测到的多个发热的温度受控元件的温升情况报告给单片机，再由单片机发送信号给散热组件，对温升超过限定值的发热温度受控元件进行降温处理，维持电路中的温度恒定，延长灯具的使用寿命。

实施例2

如图2、3所示，标识A为所述温度传感器较佳的放置位置，本实施例中，灯具的灯型设计可以有多种形态，图中展示了其中两种类型的灯型，不同灯型中光源驱动板的布局和设计也可以有多种样式，本实用新型所述灯具可以包括常见的单光源舞台灯和多光源灯具等灯型，其中常见的单光源舞台灯包括一块光源驱动板10，及包含所述温度传感器20的一种多目标温度检测电路，所述光源驱动板10上设有一个光源或光源模组或LED模组；所述多光源灯具灯型包括若干光源驱动板10，及包含所述温度传感器20的一种具有多目标温度检测的电路，每块所述光源驱动板10上设有一个光源或光源模组或LED模组，所述温度传感器20紧贴于所述光源驱动板10且用于检测所述光源驱动板10的整体温度变化。本实施例中，所述温度传感器20可以放置在灯具灯型中的任意组件的适合位置，而所述光源驱动板10上不仅有若干光源还有电路元件和所述温度传感器20，当灯具灯型需要进行温度检测时，就在灯具灯型上需要检测的温度受控元件附件粘贴一个温度传感器20，使得每一个可检测的带有若干光源或者电路元件的所述光源驱动板10上就设有一个所述温度传感器20。当所述温度传感器20感应到温度变化时，其感应到的就是所述光源驱动板10的整体温度变化。这样直接对所述光源驱动板10的整体温度进行检测的方式可以减少温度传感器20的安装数量，对于拼接了多块所述光源驱动板10的灯型而言，能高效地判断出灯型中发生温度变化的光源驱动板10的位置，从而再由人工进行进一步的温度检测判断出所述光源驱动板10中发出过高温度的温度受控元件是光源还是其他电路元件。

如图2、3所示，本实施例中，所述多个光源驱动板10上因为有多个温度受控元件，因此为了防止所述光源驱动板10因为过热而烧毁，所述光源驱动板10需要设置散热组件400。本实施例中，所述散热组件400包括鳍片、热管和风扇。鳍片之间形成风道用于增加所述光源驱动板10的散热面积；热管贯穿连接各个鳍片用于均匀鳍片上的热量，热管中可以注入易降温的介质或者热管的内部为空心管帮助鳍片中热量高的地方导到热量低的地方，从而进一步加快所述光源驱动板10的散热速度；风扇用于加快所述光源驱动板10的散热速度。当所述温度传感器20检测到所述光源驱动板10的温升后，所述单片机将根据所述温度传感器20提供的温升变化信号发出降温指令，再根据所述温度传感器20提供的地址信号，启动检测到温升变化信号的所述光源驱动板10附近的风扇，控制风扇的启动对有温升变化的所述光源驱动板10进行整体降温，维持所述光源驱动板10的整体温度在正常值范围内。

如图2所示，本实施例中，所述光源驱动板10限定为8个，且8个所述光源驱动板10串成一块长条拼接光源驱动板，但灯具的光源驱动板可以由一个或两个或多个光源驱动板拼接而成，对应地，在每块所述光源驱动板10上都至少设有一个所述温度传感器20，用于检测所述光源驱动板10的温升变化。

本实施例的工作原理是：在多种不同类型的灯型中，多个光源驱动板作为单元被串联拼接，在拼接后的每个单元上设置一个温度传感器，使得该温度传感器能够对每个单元的整体温度进行检测，避免了每块光源驱动板上设置多个温度传感器，从而需要连接多个单片机的复杂设计，提高了对不同类型的灯型的温度检测效率，降低了对不同类型的灯型的温度检测成本。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，所述温度传感器20包括靠近所述温度受控元件设置的红外探头，使得所述温度传感器20还可以依靠功耗小且成本低的红外探头进行信号传输，进一步降低所述温度传感器20的制作成本，也进一步降低灯具的温度检测成本。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种具有多目标温度检测电路的灯具，其特征在于，包括灯头，所述灯头包括用于产生光路的光源组件、出光镜头，以及用于对所述灯头内的温度受控元件进行散热的散热组件；还包括单片机和位于所述灯头内多个位置的温度传感器，所述单片机通过集成通信串口与多个并联的温度传感器连接，多个温度传感器通过集成通信串口发送对应的地址信号及温度检测信号给单片机，所述单片机接收多个温度检测信号并进行处理。

2.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述集成通信串口为I2C串口。

3.根据权利要求2所述的灯具，其特征在于，所述温度传感器包括热敏单元和模数转换器ADC，所述热敏单元用于检测所述温度受控元件的温度，所述模数转换器ADC用于转换温度变化为数字模拟信号，所述数字模拟信号通过所述I2C串口输出至单片机。

4.根据权利要求3所述的灯具，其特征在于，还包括至少3个与所述温度传感器连接的跳线电阻，用于区别各个所述温度传感器的地址信息。

5.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述温度传感器包括靠近所述温度受控元件设置的红外探头。

6.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述温度传感器为SGM452。

7.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述温度传感器的温度检测范围在-55℃至125℃。

8.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述温度受控元件为MOS管、所述光源组件的光源驱动板、或效果模组的PCB板、或调焦镜头的PCB板中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述光源组件包括光源驱动板，所述温度传感器紧贴所述光源驱动板且用于检测其整体温度变化。

10.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述光源组件包括若干块设置有发光元件的光源驱动板，每一块所述光源驱动板紧贴设置有至少1个所述温度传感器。

11.根据权利要求10所述的灯具，其特征在于，多块所述光源驱动板分别设有散热组件，所述单片机接收多个温度检测信号并用于控制各个散热组件的工作状态。

12.根据权利要求1-11任一项所述的灯具，其特征在于，所述散热组件包括鼓风机。

13.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，还包括机箱、枢接于所述机箱上方的支撑臂，所述灯头枢接于所述支撑臂内侧，使所述灯头可相对于所述机箱围绕2个维度旋转。

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