專利名稱：Led芯片溫度控制器及led燈光照明系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種控制器和一種LED照明系統，特別是一種LED芯片溫度控制 器和一種LED燈光照明系統。
背景技術：
LED是靠電子在能帶間躍遷產生光的，其光譜中不包含紅外部分，LED的熱量不能 輻射散出，因此LED是"冷"光源。目前LED的發光效率僅能達到20%左右，也就是說還有 近80%的能量轉換成了熱能。而LED芯片的尺寸非常小，發熱相當集中，尤其是大功率LED 芯片，通常一般LED芯片的PN結溫度不能超過125°C ，在正常使用時若不能及時將熱量散發 出來，這些熱能將造成LED芯片(或模組)的溫度上升，溫度上升將導致工作電壓減小、光 強減小、發光效率降低，同時會加速LED的光衰，甚至將LED的PN結熱擊穿，嚴重影響LED 的正常使用壽命。LED發光器件作為一種新型的光源，其理論上使用壽命可達10萬小時，但 實際使用時由于散熱環境不好，對芯片溫度沒有作超限監控或者溫度檢測不能反映芯片PN 結的溫度，不僅發光效率降低、光衰非常嚴重，而且使用壽命也大大縮短，只能達到10000 小時左右。
實用新型內容為了解決上述的技術問題，本實用新型的目的是提供一種可根據LED芯片溫度來 自動調節LED功率，達到控制LED芯片工作溫度的控制器。 另一個目的在于提供一種使用效果好、可靠、壽命長的LED燈光照明系統。 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是 LED芯片溫度控制器，包括控制器，控制器的輸入端連接有LED芯片溫度檢測器， 控制器的輸出端連接有LED功率調節器，控制器根據LED芯片溫度檢測器檢測到的LED芯 片溫度信號，經過運算處理后輸出信號給用于控制LED發光功率的LED功率調節器，LED功 率調節器的輸出端連接LED點陣，所述LED芯片溫度檢測器是用于在LED芯片的負極焊點 位置采樣芯片溫度的溫度傳感器。 —種LED燈光照明系統，包括LED點陣，LED點陣的輸入端連接有LED芯片溫度控 制器，LED芯片溫度控制器包括控制器，控制器的輸入端連接有LED芯片溫度檢測器，控制 器的輸出端連接有LED功率調節器，控制器根據LED芯片溫度檢測器檢測到的LED芯片溫 度信號，經過運算處理后輸出信號給用于控制LED發光功率的LED功率調節器，LED功率調 節器的輸出端連接LED點陣，LED芯片溫度檢測器是用于檢測LED芯片溫度的溫度傳感器， 溫度傳感器安裝在LED點陣中間某個LED芯片的負極焊點位置附近。 進一步，所述LED芯片溫度檢測器采用小體積的熱敏電阻或熱電耦在LED點陣中 間某個LED芯片的負極焊點位置附近采樣芯片的溫度。 進一步，所述LED芯片溫度控制器還包含用于檢測環境亮度的環境照度檢測器， 其輸出端連接控制器的輸入端。[0010] 本實用新型的有益效果是LED芯片溫度控制器能對LED芯片在正常工作時的溫 度進行自動調節，確保LED芯片的PN結溫度不超過規定值，從而有效保護LED芯片的PN結 不會發生熱擊穿和提前出現光衰，提高LED的發光效率，延長LED芯片的使用壽命，充分挖 掘LED半導體照明光衰小、發光穩定、使用壽命長的優勢。 LED燈光照明系統具有使用效果好、可靠、壽命長的優點。 本實用新型還可增加光照度自動檢測與調節功能，使LED半導體照明既滿足家居 照明對照度值的要求，又能合理節能。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
圖1是本實用新型實施例的LED燈光照明系統的電路框架圖； 圖2是本實用新型實施例的主控制器電路原理圖； 圖3是本實用新型實施例的溫度檢測部分電路原理圖； 圖4是本實用新型實施例的照度檢測部分電路原理圖。
具體實施方式參照圖1 ， LED芯片溫度控制器電路框架圖，這種LED芯片溫度控制器，包括控制器 l，控制器l的輸入端連接有LED芯片溫度檢測器2，控制器1的輸出端連接有LED功率調節 器3，控制器1根據LED芯片溫度檢測器2檢測到的LED芯片溫度信號，經過運算處理后輸 出信號給用于控制LED發光功率的LED功率調節器3， LED功率調節器3的輸出端連接LED 點陣，所述LED芯片溫度檢測器2是用于在LED芯片的負極焊點位置采樣芯片溫度的溫度 傳感器。 —種LED燈光照明系統，包括LED點陣，LED點陣的輸入端連接有LED芯片溫度控 制器，LED芯片溫度控制器包括控制器l，控制器1的輸入端連接有LED芯片溫度檢測器2， 控制器1的輸出端連接有LED功率調節器3，控制器1根據LED芯片溫度檢測器2檢測到 的LED芯片溫度信號，經過運算處理后輸出信號給用于控制LED發光功率的LED功率調節 器3， LED功率調節器3的輸出端連接LED點陣，LED芯片溫度檢測器2是用于檢測LED芯 片溫度的溫度傳感器，溫度傳感器安裝在LED點陣中間某個LED芯片的負極焊點位置附近。 進一步，作為優選的實施方式所述溫度傳感器為熱敏電阻或熱電耦丄ED芯片溫度 檢測器2采用小體積的熱敏電阻或熱電耦在LED點陣中間某個LED芯片的負極焊點位置附 近采樣芯片的溫度。根據目前LED芯片的封裝工藝，LED芯片PN結的發熱量大約90%是從LED的負極 導出。當采用帖片安裝時，LED芯片與鋁基板接觸非常好，若在LED芯片焊接時再涂一層導 熱良好的硅膠，則可以近似認為LED芯片負極焊點的溫度即為LED熱沉的溫度。因此，在對 LED芯片熱沉溫度測量時，采用熱敏元件帖近LED負極的焊點進行測量來近似獲得。 圖3展示了溫度檢測電路，用于溫度傳感器信號的處理。 下面是LED芯片溫度控制的工作原理 熱阻是沿熱流通道上的溫度差與通道上耗散的功率之比，對于LED來說，熱阻一 般是指從LED芯片PN結到熱沉上的熱阻。若結溫為TJ、熱沉上的溫度為Tc、LED的功耗為PD，則RJc與TJ、 Tc及PD的關系可表示為 RJC = (TJ-TC) /PD 上式中RJC為LED芯片PN結到熱沉上的熱阻，TJ為LED芯片PN結的溫度，TC為 LED芯片熱沉上的溫度，PD為加熱功率，PD的單位是W。 在正常使用時，PD與LED的正向壓降VF、LED的正向電流IF、單位時間內LED芯片 通過電流的占空比Kl (當采用連續恒流工作時Kl為1)以及LED芯片本身光電轉換的效率 K2有關，其關系式可描述為 PD = K1*K2*VF*IF 在散熱計算中，當選擇了大功率LED后，從數據資料中可找到其RJC值；系數K2為 常數，系數Kl為LED調光時的亮度給定信號(當采用調節LED電流大小來調光時，系數Kl 為當前給定電流相對于額定工作電流的比值)；當確定LED的正向電流IF后，根據LED的 VF可計算出PD ;若已測出TC的溫度，則按關系式可求出LED芯片的PN結結溫TJ來。 TJ = K1*K2*VF*IF*RJC+TC 上式是本方案中實際計算LED芯片PN結溫度的實用公式。 參照圖2和圖4，作為進一步的改進，本實用新型還包括環境照度檢測器4，所述的 環境照度檢測器4輸出信號給控制器1。環境照度檢測器4可對工作環境照度進行檢測， 并將檢測到的信號輸出給控制器1。當工作環境照度發生變化時，控制器1輸出信號給LED 功率調節器3自動調節LED芯片的工作電流或P麗調節的占空比，使LED的發光強度發生 改變，從而自動控制工作環境的照度值，使工作環境的照度值既滿足照明指標的要求，又有 效地節約電能。 在具體使用時，LED芯片溫度檢測器2的安裝位置應盡可能反應LED芯片的實際
溫度，環境照度檢測器4的安裝位置應盡可能反應工作環境的實際照度值。 由于LED芯片的主要功能是用于將電能轉化為光能解決照明問題，因此，在本實
用新型中對LED芯片的PN結溫度的控制策略主要是作為上限保護用。即在LED芯片的PN
結溫度未達到控制設定的上限值時，以亮度給定信號為準對LED芯片的電功率進行控制。
當LED芯片的PN結溫度達到或接近上限值時，則通過上面的計算公式對亮度給定信號進行
修正，以修正后的亮度信號作用于LED芯片以控制施加在LED芯片上的電功率。 以上是對本實用新型的較佳實施進行了具體說明，但本發明創造并不限于所述實
施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型精神的前提下還可作出種種的等同變形
或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。
權利要求LED芯片溫度控制器，其特征在于包括控制器(1)，控制器(1)的輸入端連接有LED芯片溫度檢測器(2)，控制器(1)的輸出端連接有LED功率調節器(3)，控制器(1)根據LED芯片溫度檢測器(2)檢測到的LED芯片溫度信號，經過運算處理后輸出信號給用于控制LED發光功率的LED功率調節器(3)，LED功率調節器(3)的輸出端連接LED點陣，所述LED芯片溫度檢測器(2)是用于在LED芯片的負極焊點位置采樣芯片溫度的溫度傳感器。
2. 根據權利要求1所述的LED芯片溫度控制器，其特征在于所述溫度傳感器為熱敏 電阻或熱電耦。
3. 根據權利要求1所述的LED芯片溫度控制器，其特征在于還包含用于檢測環境亮 度的環境照度檢測器(4)，其輸出端連接控制器(1)的輸入端。
4. 一種LED燈光照明系統，包括LED點陣，其特征在于LED點陣的輸入端連接有LED 芯片溫度控制器，LED芯片溫度控制器包括控制器(l)，控制器(1)的輸入端連接有LED芯 片溫度檢測器(2)，控制器(1)的輸出端連接有LED功率調節器(3)，控制器(1)根據LED 芯片溫度檢測器(2)檢測到的LED芯片溫度信號，經過運算處理后輸出信號給用于控制LED 發光功率的LED功率調節器(3) ， LED功率調節器(3)的輸出端連接LED點陣，LED芯片溫 度檢測器(2)是用于檢測LED芯片溫度的溫度傳感器，溫度傳感器安裝在LED點陣中間某 個LED芯片的負極焊點位置附近。
5. 根據權利要求4所述的一種LED燈光照明系統，其特征在于所述溫度傳感器為熱 敏電阻或熱電耦。
6. 根據權利要求4所述的一種LED燈光照明系統，其特征在于還包含用于檢測環境 亮度的環境照度檢測器(4)，其輸出端連接控制器(1)的輸入端。
專利摘要本實用新型公開了一種LED芯片溫度控制器和LED燈光照明系統，包括控制器，控制器的輸入端連接有LED芯片溫度檢測器，控制器的輸出端連接有LED功率調節器，控制器根據LED芯片溫度檢測器檢測到的LED芯片溫度信號，經過運算處理后輸出信號給用于控制LED發光功率的LED功率調節器，LED功率調節器的輸出端連接LED點陣，LED芯片溫度檢測器是用于在LED芯片的負極焊點位置采樣芯片溫度的溫度傳感器。本實用新型能確保LED芯片的PN結溫度不超過規定值，從而有效保護LED芯片的PN結不會發生熱擊穿和提前出現光衰，提高LED的發光效率，延長LED芯片的使用壽命，廣泛應用于LED照明方面。
文檔編號H05B37/02GK201450642SQ20092006135
公開日2010年5月5日 申請日期2009年7月29日 優先權日2009年7月29日
發明者錢靜, 陳迪泉 申請人:廣州復旦奧特科技股份有限公司