[发明专利]一种具有热管理功能的LED芯片驱动系统及其控制方法

说明书

技术领域

 本发明属于照明领域，特别涉及一种大功率LED芯片温度检测及散热结构。

背景技术

 发光二极管（LED）具有可靠性高、功耗低、寿命长、污染少、抗震能力强等优点，被世界公认为实现节能环保的重要途径之一，已具备替代传统照明光源的潜力。大功率LED光源是半导体照明领域的主要发展方向。

LED芯片节点长时间保持在高温情况下，会使LED光效急剧下降，寿命必然缩短，所以，有效准确测得LED的节点温度，及时反馈到控制电路中，实时调节散热强度和LED工作状态，以致更好保护LED光源是必须解决的问题。

同时，通常LED散热系统采用基本的热管、鳞片、风扇的组合散热方式，这样的被动散热系统散热效率低，散热速度慢，同时不能将芯片降到环境温度以下，不适用于高温工作环境。

鉴于上述问题，本发明主要针对LED光源精确温度测量和高效实时散热提供系统改进的温度测量和散热方案。

发明内容

 本发明的一个目的，在于提供一种具有热管理功能的LED芯片驱动系统，其可有效改善传统LED芯片仅测量散热底座温度，而非直接测量芯片核心温度的弊端，实现LED芯片的高效散热。

本发明的另一目的，在于提供一种LED芯片驱动系统的控制方法，其可及时降低LED温度，实现保护LED芯片、延长使用寿命的目的。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种具有热管理功能的LED芯片驱动系统，包括LED芯片模块和控制系统；

LED芯片模块包括LED发光部分、热敏电阻部分、主动散热部分、金属导热部分和被动散热部分；LED发光部分采用倒装结构，而热敏电阻部分采用以硅为衬底的工艺制成，所述LED发光部分和热敏电阻部分以焊接方式连接；主动散热部分与热敏电阻部分采用粘结或焊接方式连接，实现LED产生能量的一级散热；所述金属导热部分采用粘结、焊接或螺固的形式与主动散热部分连接，实现LED产生能量的二级散热；而被动散热部分采用粘结、焊接或螺固的方式与金属导热部分连接，实现LED产生能量的三级散热；

控制系统包括驱动电路模块、温度控制模块、PWM模块和散热电源模块，其中，驱动电路模块分别与LED发光部分、温度控制模块、PWM模块连接，为其提供恒定的电流驱动；散热电源模块的输入端与热敏电阻部分连接，输出端则分别连接主动散热部分和被动散热部分，所述散热电源模块根据热敏电阻部分的阻值变化调节加载到主、被动散热部分的电压；温度控制模块的输入端连接热敏电阻部分，输出端连接PWM模块，而PWM模块的输出端连接驱动电路模块，温度控制模块根据热敏电阻部分的阻值变化调节PWM信号，改变流经LED的电流。

上述主动散热部分采用半导体散热器。

上述被动散热部分采用鳞片、热管及风扇组合而成的散热方式。

上述驱动电路模块包括电源模块、降压模块和DC-DC恒流驱动模块，其中，电源模块将220V交流电转换为直流电，分别送入降压模块和DC-DC恒流驱动模块；降压模块将直流电降压后为PWM模块和温度控制模块供电；DC-DC恒流驱动模块的输入端连接PWM模块，而输出端连接LED发光部分，以产生调节LED发光强度的电流。

一种LED芯片驱动系统的控制方法，包括如下步骤：

（1）LED发光部分的温度变化时，热敏电阻部分的阻值随之实时变化，并分别送入散热电源模块和温度控制模块；

（2）散热电源模块根据热敏电阻部分的对应阻值，调节加载到主、被动散热部分的电压；

（3）PWM模块输出PWM信号，调节占空比和频率，改变流经LED发光部分的电流。

上述步骤（3）中，PWM模块根据外部控制输出PWM信号控制流经LED发光部分的电流。

上述步骤（3）中，PWM模块在温度控制模块的控制下工作，温度控制模块根据热敏电阻部分的阻值调节PWM信号，进而调节流经LED发光部分电流的占空比，改变电流。

采用上述方案后，本发明具有以下特点：

（1）本发明实施例提供的LED芯片温度准确测量的结构方案，为LED芯片及时散热提供基础；

（2）本发明实施例提供了高效散热集成系统、驱动控制电路和过热保护系统，能够保证大功率LED芯片工作温度的实时测量、系统恒流稳定工作，LED散热及时，同时能够最大程度节省电能；

（3）本发明能够适用于宽输入电压范围条件，能够调节输出电流范围以满足不同大功率LED应用。

附图说明

 图1是本发明的整体架构图；