一种温度补偿LED路灯的实现方法.pdf

本发明涉及一种温度补偿LED路灯的实现方法，该方法包括步骤如下：(1)在铝基板和单片机之间一路设置有温度数字传感器，另一路设置有LED驱动器；(2)温度数字传感器检测芯片本身温度，相当于间接检测PCB板温度；同时检测远端三级管温度，将三极管与LED一同焊接在铝基板上便能够检测铝基板温度；(3)将检测到的两种温度通过芯片内部的高精度Delta-Sigma ADC进行模数转换，将温度的数字结果通过I2C总线的SDA数据线和SCL时钟线与单片机通信；(4)单片机接受到铝基板温度结果后与预设定的安全温度点阈值进行比对，当温度过高时启动温度补偿程序，通过PWM1信号线按比例降低LED驱动器的输出电流。

权利要求书1.  一种温度补偿LED路灯的实现方法，其特征在于：该方法包括步骤如下：(1)、在铝基板和单片机之间一路设置有温度数字传感器，另一路设置有LED驱动器；(2)、温度数字传感器检测芯片本身温度，相当于间接检测PCB板温度；同时检测远端三级管温度，将三极管与LED一同焊接在铝基板上便能够检测铝基板温度；(3)、将检测到的两种温度通过芯片内部的高精度Delta-Sigma ADC进行模数转换，将温度的数字结果通过I2C总线的SDA数据线和SCL时钟线与单片机通信；(4)、单片机接受到铝基板温度结果后与预设定的安全温度点阈值进行比对，当温度过高时启动温度补偿程序，通过PWM1信号线按比例降低LED驱动器的输出电流。2.  根据权利要求1所述的温度补偿LED路灯的实现方法，其特征在于：单片机监控PCB板温度，温度过高时通过PWM2信号线控制风扇对PCB板进行散热，确保板上的元器件尤其是电解电容的温度不会过高。

说明书一种温度补偿LED路灯的实现方法
技术领域
本发明涉及LED应用技术领域，具体涉及一种温度补偿LED路灯的实现方法。
背景技术
大功率LED路灯一般以恒流驱动状态工作，当外界环境温度变化时，LED因自身温度特性，正向导通电压升高或降低，LED驱动电源随之改变输出电压，基本维持输出电流及输出功率恒定。上述技术的缺点是：与其它的灯源相比，大功率LED会产生严重的散热问题，这主要是因为LED不通过红外辐射进行散热。一般而言，用于驱动LED的功耗有75％～85％最终转换为热能，过多的热量会减少LED的光输出和产生偏色,加速LED老化。
一般而言，大功率LED的产品，不同环境温度(或LED焊点的温度)下的最高容许输出电流(如图1)的曲线图。当周围温度低于安全温度点，输出最高容许电流保持不变；当高于安全温度点，输出最高容许电流随周围温度升高而降低，即所谓的降额曲线。为确保LED的性能寿命不受影响，必须保证LED工作在降额曲线与横、纵坐标轴所包络的安全区内。但是，目前大多数LED灯具生产商都将LED的驱动电流设计为不随温度变化的恒流源，因此，当LED周围温度高于安全温度点时，工作电流就不在安全区内，这将导致LED的寿命远低于规格书的数值甚至直接损坏。而LED周围温度过高是由LED自身发热导致。使用导热性更好的散热装置，减小LED芯片至环境的热阻，控制LED内部温度不至比环境温度高太多，但这需要较高的成本。此外，难以避免的问题是，当散热装置使用一段时间后在灯体外壳的散热片上沉积灰尘，以及铝合金基敷铜板上连接铜层和铝基板的介质层老化脱胶都将导致热阻较大幅度地上升，导致整体散热性能下降。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种温度补偿LED路灯的实现方法，这种方法控制极大增强了系统的稳定性，并保证整体系统的使用寿命，实践证明系统内部温度得到很好地控制，但硬件成本较高，适于中高端领域的应用。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种温度补偿LED路灯的实现方法，该方法包括步骤如下：
(1)、在铝基板和单片机之间一路设置有温度数字传感器，另一路设置有LED驱动器；
(2)、温度数字传感器检测芯片本身温度，相当于间接检测PCB板温度；同时检测远端三级管温度，将三极管与LED一同焊接在铝基板上便能够检测铝基板温度；
(3)、将检测到的两种温度通过芯片内部的高精度Delta-Sigma ADC进行模数转换，将温度的数字结果通过I2C总线的SDA数据线和SCL时钟线与单片机通信；
(4)、单片机接受到铝基板温度结果后与预设定的安全温度点阈值进行比对，当温度过高时启动温度补偿程序，通过PWM1信号线按比例降低LED驱动器的输出电流。
单片机监控PCB板温度，温度过高时通过PWM2信号线控制风扇对PCB板进行散热，确保板上的元器件尤其是电解电容的温度不会过高。
本发明的有益效果为：温度数字传感器配合驱动器实现温度补偿，使LED工作在安全区边际，这样既满足在安全温度点内输出电流、输出功率工作在额定状态且恒定，而且在高于安全温度点输出电流按比例下降进行负补偿，保证LED使用寿命。
附图说明
图1为LED降额曲线示意图；
图2为使用数字温度传感器实现的温度补偿原理示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步阐述，实施例将帮助更好地理解本发明，但本发明并不仅仅局限于下述实施例。
有些照明产品需要一些智能控制，如一些高级路灯的应用，这些系统往往使用单片机对整个系统进行监视和控制。这时可利用原有的单片机控制系统加入温度补偿功能，即便在恶劣的环境下，如夏日曝晒，系统内的温度仍能得到很好地控制。
图2为此类系统驱动单路LED串的示意图。这种温度补偿LED路灯的实现方法，该方法包括步骤如下：
(1)、在铝基板和单片机之间一路设置有温度数字传感器，另一路设置有LED驱动器；
(2)、温度检测部分采用了高精度温度数字传感器SN1086，温度数字传感器检测芯片本身温度，相当于间接检测PCB板温度；同时检测远端三级管温度，将三极管与LED一同焊接在铝基板上便能够检测铝基板温度；
(3)、将检测到的两种温度通过芯片内部的高精度Delta-Sigma ADC进行模数转换，将温度的数字结果通过I2C总线的SDA数据线和SCL时钟线与单片机通信；
(4)、单片机接受到铝基板温度结果后与预设定的安全温度点阈值进行比对，当温度过高时启动温度补偿程序，通过PWM1信号线按比例降低LED驱动器的输出电流。LED功率降低，发热量减少，整体温度随之下降到较低安全温度，保证寿命。
(5)、单片机监控PCB板温度，温度过高时通过PWM2信号线控制风扇对PCB板进行散热，确保板上的元器件尤其是电解电容的温度不会过高。
以10W功率的LED路灯为例:
性能表
 寿命(h)光效lm/W环境温度0℃时备注普通散热3000095 温度补偿6-90000105-115     
实验数据
次数寿命(h) 光效lm/W环境温度0℃时 182000 115lm/W 286000 113lm/W 387000 109lm/W 489000 110lm/W 588000 111lm/W 688000 114lm/W 
温度补偿功能以其低成本、高可靠性兼顾了LED寿命和输出功率，不会因为环境恶劣或是散热装置异常、老化而使得LED性能和寿命受到影响。上述的温度补偿LED路灯方法，能够及时、准确的稳定大功率LED路灯的温度，温度升高或降低超过设定的控制温度时，会增加或减小驱动器输出。高温时，在不影响使用的情况下，适当减少LED路灯的光通量和功耗，避免了因过热而导致LED路灯光衰和使用寿命缩短。低温时，可以在安全范围内增加光通量，获得更好的照明效果，使得LED始终在恒定温度下稳定、可靠的工作。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。