[发明专利]一种恒定发光的LED灯及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED灯，具体涉及一种在光辐射测量中作为标准光源用的恒定发光的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，本发明旨在提供一种易于实现小体积，恒定发光的LED标准灯。 

本发明是通过以下技术方案实现的：一种恒定发光的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。 

本发明中，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，可以使整个恒定发光的LED灯的体积大幅减小。 

本发明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，这样形成的恒定发光的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，本发明的恒定发光的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恒定发光的LED灯的控制中心，完成对LED的供电和对其PN结温的控制。