[发明专利]阵列式LED照明灯具中心区域温度动态控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阵列式LED照明灯具中心区域温度动态控制方法，属于LED照明技术领域。

背景技术

LED照明是近年来迅速发展的一种照明技术，与传统照明光源相比，LED照明技术具有工作电压低、耗电少、发光效率高、寿命长等优势。目前已有的LED照明灯具比白炽灯省电80%以上，比荧光节能灯省电50%以上。在国家节能减排的大背景下，LED照明的低能耗的特性，必将使其成为照明技术发展的主流，在我国照明市场将具有广阔的发展空间。

       LED发光管大多体积较小，为增加照明亮度，其照明器具多采用LED发光管阵列的形式。大功率LED等的发热较为严重，尤其是在LED发光管阵列的中心区域，由于灯具照明阵列的热岛效应，中心区域的温度会显著高于外围区域。温度过热将会导致LED发光管迅速老化，使用寿命降低，因此必须保证LED照明灯具在工作时本身不能过热。此外，若LED灯具发热严重，其发光效率将会大大降低，能耗增加，为此不光要从提高灯具的散热能力方面解决过热问题，还要从源头上降低LED灯的发热情况。

       现有的降低LED照明灯具发热方法大多是采用散热片、风扇等外部散热措施来降低温度，利用热电阻、热电偶灯温度传感器来检测LED发光管的温度。对于这类方法有如下缺点：

1）  增加了外部的机械结构，灯具的体积也随之增加，且影响美观；

2）  风扇散热的方式不仅增加了灯具的电能损耗，且增加了灯具损坏的概率；

3）  不论是散热片还是风扇散热，都是在LED照明灯具已发热的情况下对其进行辅助散热，此时电能已经有很大部分由于发热损耗，发光效率大大降低，降低了LED照明低能耗优势；

4）  温度检测采用外接传感器，增加成本，且容易因传感器安装不当造成传热不良问题；

对全部LED发光管阵列进行散热，而不是对发热严重的重点区域进行控制，加大了散热措施作用范围和成本。

发明内容

本发明的目的是为了解决LED照明灯具中心区域温度过热的问题，同时克服传统降温方式中机械结构复杂、增加能耗、需要外接温度传感器的缺点，提出一种以不同占空比动态控制LED照明灯具中间区域LED发光管通断的方法，实现LED发光管阵列高温区域温度控制，在最小程度影响灯具整体亮度的情况下使LED发光管阵列中心区域温度显著降低。

本发明采用的技术方案为：一种阵列式LED照明灯具中心区域温度动态控制方法，该方法依据LED发光管PN结正向压降随温度升高而近似线性下降的特性曲线，通过实时测量和采集LED发光管PN结压降来获得LED发光管阵列从外围到中心不同层次区域LED的温度；微处理器通过PID算法分别对LED发光管阵列中心不同层次区域温度进行PWM（脉宽调制输出）闭环控制，以200-500Hz频率、经功率放大模块驱动控制LED发光管阵列中心各层次区域LED发光管的导通与截止时间。

       进一步的，本发明阵列式LED照明灯具中心区域温度动态控制方法，所述LED发光管阵列的温度获取方法是：将LED发光管阵列的中心行列中每个LED发光管设置为测温LED发光管，每个测温LED发光管压降经过过压过流保护电路后接入微处理器，中心行列从外至内每个测温LED发光管对应位置所在的同一层LED发光管电气上连接在一起。该分区方式及电气连接方式适用矩形LED发光管阵列、圆形LED发光管阵列和其他形状LED发光管阵列。所述微处理器包含若干路AD输入口和若干路PWM输出口，所述功率放大模块包括若干MOSFET管，通过微处理器的AD输入接口获取中心行列各个LED发光管的PN结压降进而得到各层LED灯温度；通过PWM输出口输出PWM信号控制功率放大模块的通断，从而控制中心各不同层次区域LED发光管间歇导通。具体步骤为：

步骤A，将LED发光管阵列中心行列的每个测温LED发光管压降经过过压过流保护电路后接入微处理器的若干对应AD输入口；

步骤B，将中心区域从外至内每层的测温LED发光管所对应在的同一层LED发光管连接在一起，将若干大功率MOSFET分别接入中心区域各层LED发光管的供电回路中，用以控制每层LED发光管供电的通断，微处理器的PWM信号输出端经过隔离后接至MOSFET的门极；

步骤C，阵列式LED照明灯具开启后，微处理器首先保持PWM输出口满占空比输出，使MOSFET处于一直导通状态，在工作的第一分钟，温度分布均匀，中心区域温度未显著上升时，对中心行列的测温LED发光管的PN结初始压降进行始采集、存储；