[发明专利]一种LED灯具散热器温度在线自适应控制电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED灯具散热器温度在线自适应控制电路及方法，特别是在环境温度急剧上升情况下而能维持LED灯正常工作的温度在线自适应控制的方法。

背景技术

LED灯具，特别是LED路灯的工作环境温度变化甚大，冬季可能在零下20度以下，夏季则高达60度以上；较大的温差给散热设计带来了麻烦。如果按最高环境温度设计，使得LED灯的重量增加、成本攀升，也是这种绿色照明产品推向市场的瓶颈；否则，保持在高温环境条件下工作的可靠性问题难以解决。

目前，解决该问题的途径主要有两类；一类是对散热器的结构进行优化设计和研制，来改善LED灯具的散热条件，但是在产品定型后，则不能对工作环境和工作条件的变化进行自适应调整。另一类方式是在运行过程中对散热器温度进行监控和控制的方法，也是目前研究的热点。比较简单的方法是过热断电保护的方法,即在LED灯散热器上安装一个温度传感器，当检测到散热器的温度超过最高允许值时，则通过与该温度传感器相连接的硬件电路关断LED驱动器，切断电源，以免发光二极管在高温情况下被烧毁。但是，这种方法的弊端是会造成照明中断，甚至引发连带事故。如文献《大功率半导体照明驱动电源设计》(长春工业大学硕士学位论文，2011年)中提出了一种自适应控制方法，在LED灯散热器上安装一个温度传感器，并将它的输出与单片机相连接，当单片机检测到散热器的温度超过允许值时，则通过其PWM输出端控制LED灯的输入功率，降低发热量，使得LED灯散热器的温度恢复正常。该方法的控制效果较好，但却带来了控制系统复杂、制作成本增加的问题，特别是不适用于应用广泛的小功率绿色照明系统，使用范围非常有限。

发明内容

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种LED灯具散热器温度在线自适应控制电路及方法,该电路及方法根据LED灯散热器当前值及其变化速率，在线自适应调整LED灯输入功率，并使得因环境温度的上升引起的散热器耗散能力的下降量与输入功率的下降量相当，从而使散热器温度保持在安全范围内，避免高温损坏LED器件，特别适合于环境温度变化较大的场合。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括温度传感器D₁、梯度调节电阻R₁、分压电阻R₂、负载电路恒流控制电阻R₃，其特征在于:V₁是控制LED灯具输入电压，温度传感器D₁是与LED灯具同型号的LED二极管，梯度调节电阻R₁是用来改变V₁随温度上升而下降的曲线斜率，R₂为分压电阻，其分压值的大小取决于R₃，是R₃压降V₃的上限值，R₃为负载电路恒流控制电阻；

当环境温度上升时，由于温度传感器D₁的负温度特性，使得V_FT下降；由于R₁的调节作用，则V₁的下降速率限制为△V₁/△T≈δ；

由于V₁是用来控制LED灯具输入功率的，使得LED芯片的热耗散量P_D也按δ减小；同时，由于环境温度的升高，散热器的耗散能力下降，下降速率为△P_D/△T=η；

由于电路中元件选择的条件是保障δ=η为前提的，即散热器耗散能力的下降量与输入功率的下降量相当；由于δ=η条件的保障，散热器上的温度在规定范围内达到平衡。

有益效果

本发明提出的一种LED灯具散热器温度在线自适应控制电路及方法,其根据LED灯散热器当前值及其变化速率，在线自适应调整LED灯输入功率，并使得因环境温度的上升引起的散热器耗散能力的下降量与输入功率的下降量相当，不论环境温度的变化如何，散热器上的温度都会在规定范围内达到平衡，避免高温损坏LED器件，从而提高了LED灯在高温环境中的可靠性。本发明控制电路及方法特别适合于环境温度变化较大的场合；由于该技术仅使用用少量硬件，实施简单，便于推广；且与现有技术方法相比，提高了可靠性、降低了成本，扩大了使用范围。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种LED灯具散热器温度在线自适应控制电路及方法作进一步详细说明。

图1为LED灯的温度在线自适应调整电路原理图。

具体实施方式