一种应对led光衰的恒光照驱动方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种LED照明灯的驱动技术，特别涉及一种应对LED光衰的恒光照驱动方法，本发明是一种针对LED光衰而自动调节LED驱动功率以达到恒光照输出的方法及实现方案。
【背景技术】
[0002]由于LED具有寿命长、节能、可靠性高、可调光等优点，LED产业受世界各国重视而发展迅猛。LED照明是LED产业中非常重要的一部分，也是最贴近人们生活的一部分。而LED的驱动方法及其驱动器的设计则是LED照明中非常重要的环节。
[0003]LED在使用的过程中，会产生光衰问题。随着光衰的产生，LED照明灯的发光效率会降低，表现为在维持原驱动功率之下，LED照明灯的发光亮度会下降。而影响LED灯光衰的主要因素为结温(半导体PN结的温度)，LED在使用过程中，结温越高，其光衰速度越快。
[0004]LED的寿命一般指其经济寿命，业界将该寿命定义为光效衰减30%的使用时间。即到达寿命时间时LED的效率为原来的70%。这表明，对于新光源而言，70%的照度已满足人们工作和生活的需要，在灯具生命周期的早期，相对于照明需要而言是过照明，导致能源的浪费，另外过照明对人们的视力保护也是不利的。当LED达到并超过寿命点后，它并不是不能工作，而是其照明亮度不能满足人们的正常需要了，从而影响人们的工作效率或生活质量，特别是有损于人们的视力。而且，超过寿命后的LED产品，其已经是类似白炽灯这样的高能耗产品，而不是节能产品。对于不同的场合，经济寿命定义所对应的光衰值会有所不同，例如普通照明按照衰减30%，一些高要求的照明则按照衰减20%，本发明说明书以衰减30% (余量70%)为例以作说明。
[0005]现行的LED照明灯的驱动方法基本以恒流或恒压驱动方式为主，在该种驱动方式下，LED —直保持在恒定电流或电压状态下工作。由于LED灯光衰特性的存在，随着时间的推移，LED的发光效率会逐渐降低，即表现为亮度的逐渐下降。因此，用久后的LED灯亮度逐渐变暗，最终导致照度不足、不同灯具间明暗不一等现象，同时，用户也无法得知LED是否超过寿命，也无法判断照明已经不足。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种应对LED光衰的恒光照驱动方法；该恒光照驱动方法在LED灯具生命周期的早期，保留部分驱动能力，在工作过程中通过检测LED的光衰变化，并根据检测到的光衰情况释放保留的LED驱动功率，达到恒光照输出，当LED光衰超过寿命后，能够给出提示让用户及时更换灯具，达到了节约能源、延长LED寿命和获得更加稳定照明效果的技术效果。
[0007]本发明的目的通过下述技术方案实现:一种应对LED光衰的恒光照驱动方法，包括以下步骤:
[0008]步骤1、在LED发光效率高的早期，LED并不是以全功率工作，而是保留一定的工作能力，随着LED光衰的积累，不断释放驱动功率以维持恒定光照输出，当LED到达寿命点时驱动功率也刚好达到最大值(额定功率)。
[0009]步骤2、把光电传感器件采集经灯罩反射回来的LED光信号作为照度测量源，并检测所述的照度测量源以得出测量值，利用所述的测量值推算LED光衰状况；
[0010]步骤3、利用调节PWM占空比控制电流的方法控制LED的工作功率；
[0011 ] 步骤4、当LED超过使用寿命后，控制器使得LED在启动时以缓慢渐变方式启动，提醒用户LED已超过使用寿命。
[0012]在LED工作时每隔5小时检测LED的发光光强，当出现连续多次的检测结果低于恒光照目标值时，提升一级PWM占空比以提升驱动功率，以完成恒光照输出照明。
[0013]所述光电传感器固定安装在光源板上，方便生产与安装，而且能与LED光源形成稳定的物理位置关系；对于不同的LED灯，可选择不同动态范围的传感器，亦可增加滤光透镜、滴加乳胶等方法避免过强的反射光致使传感器过饱和。
[0014]光电传感器件在设计其电路时引入负温度系数的热敏电阻以补偿温度对器件的影响，提升检测精度。
[0015]所述的缓慢渐变启动方式是驱使PWM占空比由小逐渐变大实现，该过程为I到2秒，使得用户能够觉察而不至于影响正常照明的使用。
[0016]所述的恒光照目标值为:当驱动器第一次正常上电工作，采用额定功率的70%进行驱动，传感器端所检测到的照度结果作为恒光照目标值，该目标值保存至EEROM供后续使用。
[0017]对所使用的滤光透镜或滴加透明乳胶没有严格的要求，也不需要保障每个个体一致。
[0018]所述的第一次正常上电工作是指LED灯具出厂后的首次上电工作，由跳帽开关控制LED灯具。
[0019]所述的恒光照目标值的门限值并不是强制的，是可以根据需要另行设定的。
[0020]本发明采用微控制器，实现了对LED灯具的检测、判断和控制，在LED光源板上安置光电传感器件(光敏电阻、光电管或光电池等)监测LED照明灯工作时的光通量(照度)，采用PWM调光驱动方法驱动LED，以控制LED的工作功率，根据上述检测到的发光光强信息和可控的驱动功率，可以得知LED的效率即光衰情况，根据光衰情况调整LED的驱动功率，以满足恒光照的照明效果，当光衰达到寿命终点后，驱动器的启动方式由普通方式变为由暗变亮的渐变启动方式，提醒用户更换新的灯具。
[0021]本发明的工作原理:本发明的恒光照驱动方法包括LED光照测量、光衰判断及决策、LED驱动功率调整和LED过寿命提醒这四个步骤；对于新的(未产生光衰的)LED灯，先采用低于额定功率进行驱动。在LED的不断使用过程中，利用安装在光源板的光电传感器件采集灯罩反射回来的光以得到LED的发光光强，根据该光强变化以推算LED的光衰情况，随着光衰不断产生，逐渐提升LED的驱动功率以补偿LED因光衰亮度下降，最终使灯具维持恒定光照输出。当LED光衰超过寿命之后，驱动器刚好提升至额定功率驱动，并且在启动LED时以一种渐变方式启动，以提醒用户该LED寿命已过。通过本发明，照明灯在有效寿命内是恒定光照输出而不是逐渐变暗，并且能让用户知道灯具已超过寿命，以及时更换灯具以节约能源。
[0022]本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0023]1、在有效寿命内，LED工作时的驱动功率低于额定功率，既能节约能源，又能减少发热，减缓光衰的产生，延长LED寿命。
[0024]2、在有效寿命内，LED工作时的输出光照保持一致，而不会逐渐变暗，影响人们的工作和生活。
[0025]3、在LED超过寿命之后，驱动器以渐变点亮LED的启动方式提醒用户，让用户及时更换LED灯具以节约能源。
[0026]4、本发明能够准确检测得到LED的光衰情况，根据光衰对LED驱动功率进行调节，使输出光照维持恒定，并根据光衰判断LED是否超过寿命，若超过则作出提醒。
【附图说明】
[0027]图1是恒流驱动与本恒光照驱动下光衰、驱动功率、亮度曲线图。
[0028]图2是本恒光照驱动方法的功能框图。
[0029]图3是本恒光照驱动方法的初始化流程图。
[0030]图4是本恒光照驱动方法的正常工作流程图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0032]实施例
[0033]将本驱动方法与传统驱动方法的特性作综合分析以说明本驱动方法的实现流程。如图1所示，横坐标为时间参数，纵坐标为光通量(光衰)或驱动功率参数。在传统的恒流驱动方法下，AC直线为驱动功率，其驱动功率一直维持在LED照明灯的额定功率处。在该驱动方式下，LED照明灯的光照(即光衰)曲线将会是呈图中AG曲线呈下降趋势，在与70%线相交的E点则为此LED照明灯的寿命终点。
[0034]在恒光通量的驱动方法下，当选用70%作为驱动参数，则驱动功率如图中DBC组合线，在此驱动功率下LED照明灯的光衰曲线则为AFH曲线。实质上，驱动功率DB段是与光衰曲线中的AF段关联的，交点B点与F点会落在同一时刻，DB段驱动功率的不断上升就是为了对光衰进行补偿以达到恒定光照输出的目的。因此，该驱动方式下F点为LED照明灯的寿命终点，组合线DHl则为输出光照变化，其中DF段则为所要达到的恒光照输出照明。在超过F点之后(即在FH阶段)，驱动LED启动由原来很普通的马上点亮方式变为逐渐点亮，让用户察觉到该变化而知道该LED的寿命已经过了。
[0035]相比可以看出，F点(恒光照驱动下寿命终点)会比E点(恒流驱动下寿命终点)来得要晚，这是由于DB段的驱动功率相对AB的低，LED照明灯