CN101498435A - 发光二极管照明装置及降低其发热功率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光二极管照明装置，其包括一发光二极管光源，一散热装置，一温度感测装置，一电源及一脉冲调变控制器。该脉冲调变控制器具有直流输出模式和脉冲输出模式，该温度感测装置用于感测发光二极管光源的工作温度，当温度感测装置感测到的发光二极管光源的工作温度大于或等于该温度预设值时将该脉冲调变控制器变换至脉冲输出模式以输出脉冲电流/电压，以降低发光二极管光源的发热功率。本发明还提供一种降低发光二极管照明装置发热功率的方法。

Description

发光二极管照明装置及降低其发热功率的方法
技术领域
本发明涉及一种发光二极管照明装置及降低该发光二极管照明装置发热功率的方法。
背景技术
发光二极管(LED，Light Emitting Diode)作为一种半导体光源，以其亮度高、工作电压低、功耗小、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长等优点，从而可作为光源而广泛应用于照明领域，可参见Joseph Bielecki等人在文献23rd IEEE SEMI-THERM Symposium中的Thermal Considerations for LED Components in an Automotive Lamp一文。
一般而言，较高的温度会影响LED的发光效率并且其寿命也会明显缩短；另一方面，半导体的电阻随着温度的升高而降低，滑落的电阻会带来较大的电流从而产生更多的热量，往往会加速破坏包含有LED的发光二极管照明装置。
有鉴于此，提供一种具有低发热功率的发光二极管照明装置实为必要。
发明内容
以下将以实施例说明一种具有低发热功率的发光二极管照明装置，及降低该发光二极管照明装置发热功率的方法。
一种发光二极管照明装置，其包括一发光二极管光源，一散热装置，一温度感测装置，一电源及一脉冲调变控制器，该散热装置与该发光二极管光源热连接；该温度感测装置与该发光二极管光源热连接，用于感测该发光二极管光源的工作温度；该电源与脉冲调变控制器电连接以向脉冲调变控制器提供电能；该脉冲调变控制器具有直流输出模式和脉冲输出模式，其与电源及发光二极管光源电连接，用于从电源获取电能以向发光二极管光源供电，当温度感测装置感测到的发光二极管光源的工作温度大于或等于一温度预设值时，该脉冲调变控制器采用脉冲输出模式向发光二极管光源提供脉冲电流/电压，当温度感测装置感测到的发光二极管光源的工作温度小于该温度预设值时，该脉冲调变控制器采用直流输出模式向发光二极管光源提供直流电流/电压。
一种降低发光二极管照明装置发热功率的方法，该发光二极管照明装置包括一发光二极管光源，该方法包括步骤：感测该发光二极管光源的工作温度；当感测到的工作温度大于或等于一温度预设值时，向该发光二极管光源提供脉冲电流/电压；当感测到的工作温度小于该温度预设值时，向该发光二极管光源提供直流电流/电压。
与现有技术相比，所述发光二极管照明装置包括一具有直流输出模式和脉冲输出模式的脉冲调变控制器，该发光二极管照明装置工作过程中通过温度感测装置感测发光二极管光源的工作温度以与一温度预设值进行比较，当发光二极管光源的工作温度大于或等于该温度预设值时将该脉冲调变控制器变换至脉冲输出模式，以降低发光二极管光源的发热功率，从而减少热量的产生，避免温度过高而影响发光二极管的发光效率和寿命，还可起到节能的作用。
附图说明
图1是本发明实施例提供的发光二极管照明装置的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的发光二极管照明装置的工作过程的工作原理图。
图3是本发明实施例提供的温度感测装置间歇性感测温度时发光二极管照明装置的工作原理图。
图4是为本发明实施例的脉冲调变控制器所具有的三个占空比不同的脉冲电流/电压输出子模式所对应的脉冲电流/电压波形图。
具体实施方式
请参照图1，本发明第一实施例提供的发光二极管照明装置10包括：一个发光二极管光源11，一个散热装置12，一个温度感测装置13，一个电源14及一个脉冲调变控制器15。
该发光二极管光源11包括一个基板110及形成在该基板110上的至少一个发光二极管112。该基板110内部形成有与该至少一发光二极管112的正、负电极相连的线路(图未示)，从而发光二极管112可通过基板110内部的线路从外界获取发光所需的电能。
该散热装置12与基板110热连接以用于散发由发光二极管112产生而传导至基板110的热量。本实施例中，该散热装置12为设置在基板110的远离发光二极管112一侧的散热鳍片。
该温度感测装置13与发光二极管光源11热连接，用于感测该发光二极管光源11的工作温度。该温度感测装置13可设置在基板110或散热装置12上。本实施例中，该温度感测装置13设置在基板110与散热装置12的连接处，从而与发光二极管112实现热连接。该温度感测装置13可为热电偶。
该电源14为电流源或电压源，其与脉冲调变控制器15电连接以向脉冲调变控制器15提供电能。本实施例中，该电源14为直流电流源。
该脉冲调变控制器15通过基板110的内部线路(图未示)与发光二极管光源11电连接，其可对从电源14获取电能并供电给二极管光源11。该脉冲调变控制器15具有直流输出模式以及脉冲输出模式。
请一并参见图2，以下具体说明该种发光二极管照明装置10在工作过程降低发光二极管光源11的发热功率的方法。
(a)在该种发光二极管照明装置10刚刚开始工作时，脉冲调变控制器15向发光二极管光源11持续提供直流电流/电压，从而发光二极管光源11产生的热量逐步积累并经由基板110传导至散热装置12，该基板110及散热装置12的温度逐步上升。
(b)在该种发光二极管照明装置10持续工作的过程中，所述温度感测装置13感测该发光二极管光源11的工作温度(即基板110及散热装置12的温度)以与一温度预设值T进行比较，由于发光二极管的最佳工作温度应不大于120摄氏度，因此该温度预设值T可设定为120摄氏度或小于120摄氏度：(1)若发光二极管光源11的工作温度低于120摄氏度，则脉冲调变控制器15持续以直流输出模式向发光二极管光源11提供直流电流/电压。(2)若发光二极管光源11的工作温度高于或等于120摄氏度，则温度感测装置13产生一第一触发信号并将该第一触发信号传输至脉冲调变控制器15，将该脉冲调变控制器15切换至脉冲输出模式，以向发光二极管光源11提供脉冲电流/电压。通常该脉冲的频率高于或等于60赫兹，所以人眼难以察觉发光二极管光源11的闪烁，此刻由于发光二极管光源11获得的是脉冲电流/电压，其发热功率会比脉冲调变控制器15处于直流输出模式时小，从而发光二极管光源11的工作温度将会逐步下降至等于甚至低于120摄氏度，此时温度感测装置13再产生一第二触发信号并将该第二触发信号传输至脉冲调变控制器15，将该脉冲调变控制器15切换至直流输出模式，以向发光二极管光源11提供直流电流/电压。
(c)温度感测装置13继续感测该发光二极管光源11的工作温度，以与温度预设值T进行比较，重复上述步骤b。
后续的工作过程中即可不断循环如(b)所述的温度感测、判定及输出模式的切换步骤，从而在发光二极管光源11的工作温度大于或等于该温度预设值T时将该脉冲调变控制器13变换至脉冲输出模式，以降低发光二极管光源11的发热功率，从而减少热量的产生，避免温度过高而影响发光二极管112的发光效率和寿命，还可起到节能的作用。
需要说明的是，该发光二极管照明装置10的温度感测装置13也可以是间歇性工作的，即该温度感测装置13每隔一预定时间间隔t对发光二极管光源11的工作温度进行一次感测，进而根据感测到的基板110及散热装置12的温度间歇性地调整脉冲调变控制器15的输出模式，以减小发光二极管光源11的发热功率，其工作过程的逻辑控制图可参见图3。
进一步的，所述脉冲调变控制器15的脉冲输出模式还可包括三个输出功率不同的子模式，例如占空比分别为70％、50％、30％的第一、第二、第三脉冲电流/电压输出子模式，如图4所示。当脉冲调变控制器15被切换至占空比为70％的第一脉冲电流/电压输出子模式并经历时间间隔t后，若发光二极管光源11的工作温度仍高于120摄氏度，则将脉冲调变控制器15切换至占空比为50％的第二脉冲电流/电压输出子模式，以更大程度的降低发光二极管光源11的发热功率，若再经历一时间间隔t后，发光二极管光源11的工作温度仍高于120摄氏度，则将脉冲调变控制器15切换至占空比为30％的第三脉冲电流/电压输出子模式。当然，所述脉冲电流/电压输出子模式也不局限为三个，其还可以是两个、四个、五个甚至更多。
考虑到脉冲电流/电压的占空比较小的情况下，发光二极管照明装置10的亮度可能变化较大，还可通过如下方案来解决：采用脉冲调变控制器15控制基板110上的一部分发光二极管11，而基板110上另一部分发光二极管11则始终通过直流电流/电压供电，从而在适当降低部分发光二极管11发热功率以降低温度的同时，利用另外一部分发光二极管11的发光来达到最小限度的亮度变化。
另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，如适当变更发光二极管光源的结构，适当变更脉冲输出模式的子模式个数，适当变更脉冲电流/电压的占空比，适当变更温度预设值T，适当变更所述时间间隔t等以用于本发明等设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

  1. 【权利要求1】一种发光二极管照明装置，其包括一发光二极管光源及一散热装置，该散热装置与该发光二极管光源热连接，其特征在于，该发光二极管装置还包括：一温度感测装置，一电源及一脉冲调变控制器，
    该温度感测装置与该发光二极管光源热连接，用于感测该发光二极管光源的工作温度；
    该电源与脉冲调变控制器电连接以向脉冲调变控制器提供电能；
    该脉冲调变控制器具有直流输出模式和脉冲输出模式，其与电源及发光二极管光源电连接，用于从电源获取电能以向发光二极管光源供电，当温度感测装置感测到的发光二极管光源的工作温度大于或等于一温度预设值时，该脉冲调变控制器采用脉冲输出模式向发光二极管光源提供脉冲电流/电压，当温度感测装置感测到的发光二极管光源的工作温度小于该温度预设值时，该脉冲调变控制器采用直流输出模式向发光二极管光源提供直流电流/电压。
  2. 【权利要求2】如权利要求1所述的发光二极管照明装置，其特征在于，该发光二极管光源进一步包括一基板及形成在该基板上的至少一发光二极管，该温度感测装置设置在该基板或散热装置上。
  3. 【权利要求3】如权利要求1所述的发光二极管照明装置，其特征在于，该温度感测装置每隔一预定时间间隔对该发光二极管光源的工作温度进行一次感测。
  4. 【权利要求4】如权利要求3所述的发光二极管照明装置，其特征在于，该脉冲调变控制器的脉冲输出模式包括第一脉冲输出子模式及占空比小于第一脉冲输出子模式的第二脉冲输出子模式，在脉冲调变控制器以第一脉冲输出子模式向发光二极管光源供电的过程中，若该温度感测装置隔一预定时间间隔后感测到的发光二极管光源的工作温度仍高于温度预设值，则该脉冲调变控制器切换至第二脉冲输出子模式。
  5. 【权利要求5】如权利要求1所述的发光二极管照明装置，其特征在于，该温度感测装置为热电偶。
  6. 【权利要求6】如权利要求1所述的发光二极管照明装置，其特征在于，该温度预设值小于或等于120摄氏度。
  7. 【权利要求7】如权利要求1所述的发光二极管照明装置，其特征在于，该脉冲调变控制器以脉冲输出模式供电时，其提供的脉冲电流/电压的频率高于或等于60赫兹。
  8. 【权利要求8】一种降低发光二极管照明装置发热功率的方法，该发光二极管照明装置包括一发光二极管光源，该方法包括步骤：
    感测该发光二极管光源的工作温度；
    当感测到的工作温度大于或等于一温度预设值时，向该发光二极管光源提供一第一脉冲电流/电压；
    当感测到的工作温度小于该温度预设值时，向该发光二极管光源提供直流电流/电压。
  9. 【权利要求9】如权利要求8所述的降低发光二极管照明装置发热功率的方法，其特征在于，该感测该发光二极管光源的工作温度的步骤每隔一预定时间间隔进行一次。
  10. 【权利要求10】如权利要求9所述的降低发光二极管照明装置发热功率的方法，其特征在于，在向发光二极管光源提供第一脉冲电流/电压的过程中，若隔一预定时间间隔后感测到的发光二极管光源的工作温度仍高于温度预设值，则向发光二极管光源提供一占空比小于第一脉冲电流/电压的第二脉冲电流/电压。
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