一种投影机用led光源的制作方法

专利名称：一种投影机用led光源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种投影机配件，具体地说是一种投影机用LED光源。
(二)
背景技术：
投影机作为终端显示器，体积小，色彩丰富，呈像尺寸大，亮度对比度高，体积小， 重量轻，携带方便，被广泛用于课堂教学，行业培训，技术交流，娱乐等领域。 投影机成像原理UHP弧光灯产生的圆锥形光，首先光线通过滤光片，滤掉红外线 和紫外线。透过两片多镜头镜片将光线均匀化，并将校正为和投影图像近似的矩形光线。然 后光线被分光镜分为红、绿、蓝三原色并被分别反射到相应的红、绿、蓝液晶片上(薄膜场 效应晶体管)并透过液晶片。驱动电路使三基色液晶片上的各液晶单元液晶有序偏转，控 制相应原色的透光率，最后三路光线汇聚在一起由镜头投射到银幕上出，产生了色彩丰富 的图像。 UHP弧光灯属于气体放电，工作时产生红外线和紫外线，对液晶片有一定损伤。随 着工作时间延长，电极烧蚀，间隙增加，电极金属汽化后附着在玻璃球体内部，发光强度急 剧下降，因此，UHP弧光灯使用寿命短，需频繁更换。

发明内容本实用新型的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种具有色温低，产生红外 线和紫外线量少，无电极、灯丝等易损部件的投影机用LED光源，该光源是一种长寿命环保 光源。 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是 —种投影机用LED光源，包括大功率LED光源模块、光源驱动模块、光源驱动保护 模块、光源温度控制模块、光源控制模块、电源模块，其中，光源驱动保护模块、光源温度控 制模块、光源控制模块分别与光源驱动模块相连，并共同控制其工作状态；光源驱动模块与 LED光源模块相连，并驱动其发光；电源模块分别与光源驱动模块、光源驱动保护模块、光 源温度控制模块、光源控制模块相连，为其提供工作电源，温度控制模块同时驱动风机为光 源模块提供散热。 上述投影机用LED光源，其所述的大功率LED光源模块由面积小于30mmX30mm矩 阵的大功率发光二极管和光源汇聚镜组成，面积大小根据功率需要而定，光源汇聚镜用金 属材料制成，反射面是带有镀层的抛物面，背面带有散热片，采用背面带有散热片的金属光 源汇聚镜另一个目的是有利于光源矩阵的散热。 上述投影机用LED光源，其所述的光源驱动模块主要由电压控制型开关电源驱 动器直接驱动场效应管构成全桥开关振荡电路和大功率二极管、电感、电容组成的全桥整 流n型滤波直流稳压电源目的是为光源模块提供高精度驱动电压和电流，保证使之正常工 作。 上述投影机用LED光源，其所述的光源驱动保护模块主要由开环霍尔电流检测传感器及运算放大器构成的电压跟随器组成的过流保护电路和由高精度稳压器及分压电阻 组成过压保护电路构成，过流保护电路和过压保护电路分别与开关电源驱动器的过流保护 和过压保护输入端相连，霍尔电流检测传感器、分压电阻分别接在光源驱动模块的全桥整 流滤波直流输出端，实现对驱动电压电流的实时监测，实现闭环控制。 上述投影机用LED光源，其所述的光源温度控制模块主要由后备充锂电池、负温 度系数热敏电阻传感器、运算放大电路构成的散热风机驱动电路。以及由正温度系数热敏 电阻传感器、运算放大电路构成的光源模块的温度检测控制电路，并与开关电源驱动器的 过流保护输入端相连。 上述投影机用LED光源，其所述的光源控制模块主要由红外线接收放大电路、双 稳态触发电路和继电器构成，上述双稳态触发电路由三极管组成，实现对光源的远程开关 控制。 上述投影机用LED光源，其所述的电源模块包括高压整流滤波供电电路，低压直 流开关供电电路，分别给光源驱动模块和光源驱动保护模块、光源温度控制模块、光源控制 模块供电。 本实用新型的投影机用LED光源，其工作原理如下 开机时，光源控制模块输出开机信号，光源驱动模块主副电源接通，光源驱动模块 开始工作，驱动光源矩阵模块发光。光源驱动模块主副电源接通同时给光源温度控制模块 一个高电位，光源温度控制模块驱动散热风机工作。工作中，当温度、输出电压、输出电流超 过设定值时，光源驱动保护模块产生控制信号，驱动与之相连的光源驱动模块使输出电压 稳定，输出电流降低，保护光源模块。 正常关机时，光源控制模块输出关机信号，光源驱动模块主副电源断电，光源驱动
模块停止工作，光源模块停止发光。光源温度控制模块继续驱动散热风机工作，当光源模块
温度达到室温时，光源温度控制模块使散热风机停止工作，投影机处于待机状态。 当非正常关机时(突然断电)，电源模块不对外供电，光源控制模块，光源驱动模
块，光源驱动保护模块停止工作，光源模块停止发光。光源控制模块停止工作，并处于复位
状态。光源温度控制模块在自身电源维持下，继续驱动散热风机工作，当光源模块温度达到
室温时，光源温度控制模块使散热风机停止工作，保护光源模块不被高温烧坏。 当非正常关机后，若故障瞬间排除，电源模块恢复对外供电，光源驱动模块，光源
驱动保护模块，光源温度控制模块，光源控制模块得电处于待机状态。可立即重新启动。 本实用新型的一种投影机用LED光源与现有技术相比，所产生的有益效果是 1)由大功率发光二极管按功率需要组成面积小于30mmX30mm矩阵，功率300至
600W。具有色温低，产生红外线和紫外线量极少，对液晶板无损伤，无需红外及紫外滤光片。
无电极、灯丝等易损部件，是长寿命环保光源，使用寿命可达3万小时。 2)利用电压控制型开关电源驱动器构成的大功率开关直流稳压电源具有输出功
率大，输出功率可调，输出电压电流稳定，自身具有过压保护功能，有电压电流反馈输入。 3)利用霍尔传感器和精密电压检测芯片构成的驱动保护模块，具有检测精度高，
工作稳定，控制电源模块使之输出电压电流稳定可靠。 4)可实现开机时风机立即工作，正常和非正常关机均可使LED光源模块散热至室 温，确保其不因高温损坏。工作中，若LED光源模块高于设定值，驱动保护模块输出控制信号，可降低LED光源模块工作电流。 5)红外远程开关机独立设计，结构简单，工作可靠，关机后可立即启动。也可采用 投影机原有的开关机信号。

附图1为本实用新型的原理结构框图； 附图2为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图1、2对本实用新型的一种投影机用LED光源作以下详细地说明。 如附图1所示，本实用新型的投影机用LED光源，包括大功率LED光源模块1、光源 驱动模块2、光源驱动保护模块3、光源温度控制模块4、光源控制模块5、电源模块6 ;其中， 光源驱动保护模块3、光源温度控制模块4、光源控制模块5分别与光源驱动模块2相连并 共同控制其工作状态；光源驱动模块2与LED光源模块1相连并驱动其发光；电源模块6分 别与光源驱动模块2、光源驱动保护模块3、光源温度控制模块4、光源控制模块5相连为其 提供工作电源，温度控制模块4同时驱动风机为光源模块1提供散热。 如附图2所示，本实用新型的投影机用LED光源，其大功率LED光源模块1由大功 率发光二极管按功率需要组成的面积小于30mmX30mm矩阵(功率300至600W)和光源汇聚 镜组成平行光源发光体，光源汇聚镜用金属材料制成，反射面是带有镀层的抛物面，背面带 有散热片，采用背面带有散热片的金属光源汇聚镜另一个目的是有利于光源矩阵的散热。 其光源驱动模块2主要由电压控制型开关电源驱动器直接驱动4只场效应管构成
全桥开关振荡电路和大功率二极管、电感、电容组成的全桥整流n型滤波直流稳压电源，目
的是为光源模块提供高精度驱动电压和电流，保证使之正常工作，电压控制型开关电源驱 动器优选PM4040F， TL494。 其光源驱动保护模块3主要由CSLH3A45开环霍尔电流检测传感器及运算放大器 构成的电压跟随器组成的过流保护电路和由高精度稳压器及分压电阻组成过压保护电路 构成，过流保护电路和过压保护电路分别与开关电源驱动器PM4040F的过流保护和过压保 护输入端相连，霍尔电流检测传感器、分压电阻分别接在光源驱动模块的全桥整流滤波直 流输出端，实现对驱动电压电流的实时监测，实现闭环控制。高精度稳压器优选三端可编程 并联稳压二极管LT431。 其光源温度控制模块4主要由12V后备充锂电池、负温度系数热敏电阻传感器、运 算放大电路构成的12V散热风机驱动电路。以及由正温度系数热敏电阻传感器、运算放大 电路构成的光源模块的温度检测控制电路，并与开关电源驱动器的过流保护输入端相连， 运算放大电路优选LM324。 其光源控制模块5主要由PC1373红外线接收放大电路、双稳态触发电路和继电器 构成，双稳态触发电路由三极管组成，继电器优选12V/1A常开继电器，实现对光源的远程 开关控制。 其电源模块6包括高压整流滤波供电电路，低压直流开关供电电路，分别给光源 驱动模块和光源驱动保护模块、光源温度控制模块、光源控制模块供电。[0035] 其工作过程如下 当电源得电，由Dz、 C21、 L4、 C22组成的桥式整流滤波电路工作，输出310V直流。 由UC3845、 T6、 B2、 D15、7818、7812构成的辅助电源工作，光源控制模块5、光源温度控制模 块4、光源驱动保护模块3得电，处于待机状态。 光源控制模块由红外线接收二极管PH302，信号放大处理集成电路UC1373， Tl、 T2 构成的双稳态触发电路，T3、 J3构成的驱动电路构成。三极管Tl的放大倍数略高于T2，确 保供电后，处于待机状态时，Tl导通，T2截止。 当红外线接收二极管PH302接收到开机信号后，信号放大处理集成电路UC1373的 1脚输出一个高电平，使双稳态触发电路Tl截止T2导通。三极管T3导通，J3有电流通过， K3闭合，光源驱动模块2中电压控制型开关电源驱动器PM4040F工作电源接通。同时，J4 得电，K4闭合，主电源接通，光源驱动模块2开始工作，驱动LED光源模块1发光。 当电源得电，辅助电源工作，光源温度控制模块4处于待机状态时。12V电源通过 D22、 Rll给后备电池充电。四运放中IC1、 Rtl、 Rt2、 RIO、 R12、 R13构成风机关机温度检测 电路。IC2、T4、J1构成非正常关机风机驱动电路。IC3、T5、J2构成正常关机风机驱动电路。 Rtl为测温电阻，负温度系数，Rt2为温度补偿电阻，负温度系数。待机状态时Vb = 6V， Va =5. 8V ;Vd = 9. 6V， Vc = OV ;Ve = 0V， Vf = 6V。 冷态待机状态时Va < 6v， IC1输出为0 ;Vf > Ve， IC3输出为0 ;Vd > Vc， IC2输 出为0， T4、 T5截止，、Kl、 K2断开，风机D不工作。 开机时，K3闭合，经R18、D3、R20分压，Ve = 8. 3V > Vf ， IC3输出高电平，T5导通， K2闭合，风机D由外电源供电。 热态Va > 6v， IC1输出为高电平；Ve = 11. 3V > Vf， IC3输出为高电平；Vc变为 6v< Vd， IC2输出为0，T1截止，T2导通，Kl断开，K2闭合，风机D由外电源供电。 工作中外电源突然断电Va > 6v， IC1输出为高电平；Ve = 11. 3V > Vf， IC3输出 为高电平；Vc = 6v， Vd = 0， IC2输出为1， Tl导通，T2失去12V电压截止，Kl闭合，K2断 开，风扇D有内电源供电。当LED光源模块降至室温时，Va < 6v， IC1输出为低电平；Vc = Ov， Vd = 0， IC2输出为低电平，Tl截止，Kl断开，风机D停止工作处于待机状态。 正常关机状态Va > 6v， IC1输出为为高电平Ve > Vf ， K3断开，经R18、 D3、 R20 分压电路失去作用，IC3输出为为高电平；Vd > Vc， IC2输出为0， Tl截止，T2导通，Kl断 开，K2闭合，风机D由外电源供电，当LED光源模块降至室温时，Va < 6v， IC1输出变为0， Ve < Vf ， IC3输出为0， k2断开，风扇停止工作，处于待机状态。 IC4、Rt、Rta、R*、D21、R44、R43、R45构成LED光源模块(1)温度检测控制电路。Rt 为LED光源模块温度检测热敏电阻，正温度系数，Rta为补偿电阻，正温度系数。IC4、 R44、 R43、R45构成电压跟随器。经D21与光源驱动保护模块3电流输入取样电路R45、R46相连。 霍尔传感器放置在LED光源模块电源输入端，用来检测输入电流。经LC5构成电 压跟随器，经D20与电流输入取样电路R45、R46相连。RW2、RW3为调整电阻。 若LED光源模块1输入电流变大，霍尔输出增加，或LED光源模块1工作温度超过 规定值，取样电阻R45电压降增加，PM4040F的3脚输入电压升高，会使驱动模块输出电流 减小。 三端可编程并联稳压二极管LT431组成过压保护电路。R41、R40构成电压检测回路，R38、RW1构成输出电压输出调整回路，并与LED光源模块1电源输入端相连。若输入电 压高于设定值，检测回路R41电压降增加，R39有电流通过，PM4040F的1、2脚有电流输入， 会使驱动模块2输出电压降低。调整RW1可改变驱动模块输出电压高低。 驱动模块由电压控制型开关电源驱动器PM4040F为核心，驱动4只大功率场效应 三极管G2060组成桥式驱动电路；D13、D14组成低压整流电路，L2、L3、C27、C28组成低压滤 波电路，H为霍尔电流检测传感器磁环。 PM4040F是电压控制型开关电源专用驱动器，内置光耦电源稳压单元，主要由于限 压和过压保护；电流检测单元IO，主要应用于开关电源的限流和电流保护；开关电源的输 入功率限制单元IS，主要应用于恒定输出功率的开关电源；开关电源的频率确定单元DT， 可以取不同的电阻值来确定频率；标准稳定电压18V，工作电流50mA-110mA ;四个完全独立 的驱动开关管输出组，组与组的绝缘大于1200V，可以非常方便地应用驱动各种电路。 驱动器频率由R42确定、调整R42可以得到需要的工作频率。R29、R31、R32、R34、 是功率管的释放电阻，可以适合各种频率和防止自通。C23是直流隔离电容。由C25、R351 构成吸收回路，吸收初级线圈的毛剌，减少损耗和保护开关管。D9、D10、D11、D12、R28、R30、 R51、 R33构成吸收回路，防止开关管电流过冲，减少关管损耗，降低开关管的温升。 本实用新型的一种投影机用LED光源其加工制作简单方便，按说明书附图所示加 工制作即可。 除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
权利要求一种投影机用LED光源，其特征在于，包括大功率LED光源模块(1)、光源驱动模块(2)、光源驱动保护模块(3)、光源温度控制模块(4)、光源控制模块(5)、电源模块(6)；其中，光源驱动保护模块(3)、光源温度控制模块(4)、光源控制模块(5)分别与光源驱动模块(2)相连并共同控制其工作状态；光源驱动模块(2)与LED光源模块(1)相连并驱动其发光；电源模块(6)分别与光源驱动模块(2)、光源驱动保护模块(3)、光源温度控制模块(4)、光源控制模块(5)相连为其提供工作电源，温度控制模块(4)同时驱动风机为光源模块(1)提供散热。
2. 根据权利要求1所述的投影机用LED光源，其特征在于，所述的大功率LED光源模 块(l)由面积小于30mm X 30mm矩阵的大功率发光二极管和光源汇聚镜组成，光源汇聚镜 用金属材料制成，反射面是带有镀层的抛物面，背面带有散热片。
3. 根据权利要求1所述的投影机用LED光源，其特征在于，所述的光源驱动模块(2)主 要由桥式开关振荡电路和桥式整流滤波直流稳压电源组成，上述桥式开关振荡电路由电压 控制型开关电源驱动器驱动场效应管构成，桥式整流滤波直流稳压电源由大功率二极管、 电感、电容组成。
4. 根据权利要求1所述的投影机用LED光源，其特征在于，所述的光源驱动保护模块(3) 主要由过流保护电路和过压保护电路构成，过流保护电路包含霍尔电流检测传感器及 运算放大器构成的电压跟随器，过压保护电路由精密稳压元件及分压电阻构成，过流保护 电路和过压保护电路分别与开关电源驱动器的过流保护和过压保护输入端相连，霍尔电流 检测传感器、分压电阻分别接在光源驱动模块(2)的全桥整流滤波直流输出端。
5. 根据权利要求1所述的投影机用LED光源，其特征在于，所述的光源温度控制模块(4) 主要包含散热风机驱动电路，散热风机驱动电路由后备充电电池、负温度系数热敏电阻 传感器、运算放大电路构成。
6. 根据权利要求5所述的投影机用LED光源，其特征在于，所述的光源温度控制模块 (4)还包括主要由正温度系数热敏电阻传感器和运算放大电路构成的光源模块(1)的温度 检测控制电路，光源模块(1)的温度检测控制电路与开关电源驱动器的过流保护输入端相 连。
7. 根据权利要求1所述的投影机用LED光源，其特征在于，所述的光源控制模块(5)主 要由红外线接收放大电路、双稳态触发电路和继电器构成，上述双稳态触发电路由三极管 组成。
8. 根据权利要求1所述的投影机用LED光源，其特征在于，所述的电源模块(6)包括高 压整流滤波供电电路，低压直流开关供电电路。
专利摘要本实用新型公开一种投影机用LED光源，属于投影机配件领域，其结构是由大功率LED光源模块、驱动模块、驱动保护模块、温度控制模块、光源控制模块和电源模块组成，其中，驱动保护模块、温度控制模块、光源控制模块分别与驱动模块相连，并控制其工作状态；驱动模块与LED光源模块相连，并驱动其发光；电源模块分别与驱动模块、驱动保护模块、温度控制模块、光源控制模块相连，为其提供工作电源，温度控制模块驱动风机为光源模块提供散热。本实用新型的投影机用LED光源与现有技术的UHP弧光灯相比，具有色温低，产生红外线和紫外线量极少，对液晶板无损伤，无易损部件，使用寿命可达3万小时，是现有UHP弧光灯使用寿命的15倍，是长寿命环保光源。
文档编号F21V29/02GK201539771SQ20092003052
公开日2010年8月4日 申请日期2009年7月27日 优先权日2009年7月27日
发明者王峰, 许崇良 申请人:许崇良