Led照明装置及该装置的驱动方法

专利名称：Led照明装置及该装置的驱动方法
技术领域：
本发明涉及LED照明技术领域，尤其涉及一种LED照明装置及该装置的驱动方法。
背景技术：
发光二极管(LED，Light Emitting Diode)是一种半导体固体发光器件，其利用半 导体PN结作为发光材料，可以直接将电转换为光。LED的结构主要由半导体PN结、电极和 光学系统组成。LED光源由于具有高节能、寿命长、利于环保等优点，而成为目前研究的热 点，广泛应用于照明灯具中，并被认为是下一代光源。LED的发光机理为PN结的端电压构成一定势垒，当加正向偏置电压时，势垒下 降，P区和N区的多数载流子向对方扩散；由于电子迁移率比空穴迁移率大得多，所以会出 现大量电子向P区扩散，构成对P区少数载流子的注入；这些电子与价带上的空穴复合，复 合时得到的能量以光能的形式释放出去。然而，并不是每一对电子-空穴对复合的载流子都会产生光子，由于LED的PN结 为杂质半导体，存在着材料品质缺陷、位错等因素，以及工艺上的种种缺陷，因而会产生杂 质电离、本征激发散射和晶格散射等问题，使电子从激发态跃迁到基态时会与晶格电子或 离子交换能量而产生无辐射跃迁，也就是不产生光子，这部分能量不转换成光能而转换成 热能损耗在PN结，使结温升高。小电流下，LED温升不明显；当电流较大时，LED的温升较 显者ο若LED的温度较高，其主波长就会红移，亮度会下降，发光均勻性、一致性变差；通 常，当LED的温度上升到120°C左右时，其发光效率低于10%。所谓LED的主波长红移，是 指当温度升高时，LED的发光波长变长的现象。LED发光亮度与PN结的正向电流近似成比例；电流增大，发光亮度也近似增大。另 外发光亮度也与环境温度有关，环境温度高时，复合效率下降，发光强度减小。此外，LED长时间工作时会产生光衰，引起老化，随着LED工作时间增长，PN结结温 不断升高，会加快器件的老化速度，从而降低LED的亮度。在LED照明领域中，单个LED通常称为LED灯珠，而LED灯具通常包括多个LED灯 珠。目前，LED灯具大多数由恒流源来驱动，并且所述LED灯具上的LED灯珠通常是同步工 作的，即要么都发光，要么都熄灭。然而，现有的LED灯具存在以下问题随着LED的老化，驱动电流将大于LED器件 发光所需的电流，从而会导致器件结温升高，加快器件老化速度，使LED寿命缩短；并且还 会消耗额外功率，造成资源浪费，不利于环保。因此，怎样延长LED的寿命、节约资源，已成为业界目前亟需解决的技术问题。

发明内容
本发明的目的在于提供一种LED照明装置及该装置的驱动方法，以延长LED的寿 命、节约资源。
为解决上述问题，本发明提出一种LED照明装置，该装置包括LED灯具，所述LED灯具包括多个并联的发光通路，所述每个发光通路上设置有第
一LED灯珠；多个温度传感器，其中，每个温度传感器与所述每个第一 LED灯珠封装在一起；所 述每个温度传感器探测与其封装在一起的第一 LED灯珠的工作温度，当探测到的温度达到 最大容许温度值时，发出控制信号；可调电源，给所述发光通路提供电流，并接收所述控制信号，根据所述控制信号调 整电流大小。可选的，所述多个并联的发光通路中的部分或全部发光通路上还设置有第二 LED 灯珠及短路通路，所述第二LED灯珠与所述第一LED灯珠串连；所述短路通路并联在所述第
二LED灯珠两端，或者所述短路通路的一端连接在所述第一 LED灯珠与所述第二 LED灯珠 之间，其另一端接地；所述短路通路上设置有开关元件，当所述第一 LED灯珠的发光亮度达 到环境亮度需求时，所述开关元件导通，所述第二 LED灯珠熄灭；当所述第一 LED灯珠的发 光亮度小于环境亮度需求时，所述开关元件断开，所述第二 LED灯珠发光。可选的，所述开关元件为闸刀开关。可选的，所述开关元件为NMOS管，所述NMOS管的漏极接在所述第一 LED灯珠与所 述第二 LED灯珠之间，其源极接地或接在所述第二 LED灯珠的另一端。可选的，所述温度传感器为数字式温度传感器，所述控制信号为数字信号。可选的，所述温度传感器为模拟式温度传感器，所述控制信号为模拟信号；此时， 所述LED照明装置还包括AD转换电路，所述AD转换电路与所述可调电源相连，所述AD转 换电路接收所述模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号，并发送给所述可调电源。可选的，所述最大容许温度值为80°C 120°C。同时，为解决上述问题，本发明还提出一种上述LED照明装置的驱动方法，该方法 包括如下步骤所述可调电源给所述发光通路提供电流，所述第一 LED灯珠发光；所述每个温度传感器探测与其封装在一起的第一 LED灯珠的工作温度，当探测到 的温度达到最大容许温度值时，发出控制信号；所述可调电源接收所述控制信号，根据所述控制信号调整电流大小。可选的，所述多个并联的发光通路中的部分或全部发光通路上还设置有第二 LED 灯珠及短路通路，所述第二LED灯珠与所述第一LED灯珠串连；所述短路通路并联在所述第 二 LED灯珠两端，或者所述短路通路的一端连接在所述第一 LED灯珠与所述第二 LED灯珠 之间，其另一端接地；所述短路通路上设置有开关元件，当所述第一 LED灯珠的发光亮度达 到环境亮度需求时，所述开关元件导通，所述第二 LED灯珠熄灭；当所述第一 LED灯珠的发 光亮度小于环境亮度需求时，所述开关元件断开，所述第二 LED灯珠发光。可选的，所述开关元件为闸刀开关。可选的，所述开关元件为NMOS管，所述NMOS管的漏极接在所述第一 LED灯珠与所 述第二 LED灯珠之间，其源极接地或接在所述第二 LED灯珠的另一端。可选的，所述温度传感器为数字式温度传感器，所述控制信号为数字信号。可选的，所述温度传感器为模拟式温度传感器，所述控制信号为模拟信号；此时，
5所述LED照明装置还包括AD转换电路，所述AD转换电路与所述可调电源相连，所述AD转 换电路接收所述模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号，并发送给所述可调电源。可选的，所述最大容许温度值为80°C 120°C。本发明由于采用以上的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极 效果1)本发明提供的LED照明装置采用可调电源为LED灯珠提供驱动电流，该可调电 源根据LED灯珠的工作温度的情况，调节输出电流的大小，避免因电源提供的电流大于LED 灯珠实际需要的电流而造成LED灯珠温度升高，从而可延长LED灯珠的寿命，同时减少耗散 功率；2)本发明提供的LED照明装置，其LED灯具包括第一 LED灯珠及第二 LED灯珠，当 所述第一LED灯珠的发光亮度小于环境亮度需求时，所述第二LED灯珠发光；从而避免了因 可调电源输出电流减小而导致所述LED灯具的亮度不能满足环境亮度需要的问题。


图1为本发明第一个实施例提供的LED照明装置的结构示意图；图2为本发明第一个实施例提供的LED灯具的发光通路的结构示意图；图3为本发明第二个实施例提供的LED照明装置的结构示意图；图4为本发明第二个实施例提供的LED灯具的发光通路的结构示意图；图5为本发明实施例提供的LED灯具的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明提出的LED照明装置及该装置的驱动方法 作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明 的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本 发明实施例的目的。本发明的核心思想在于，提供一种LED照明装置，该装置包括LED灯具、温度传感 器以及可调电源；所述温度传感器探测所述LED灯具中的LED灯珠的工作温度，当探测到的 温度达到最大容许温度值时，发出控制信号给所述可调电源，所述可调电源根据所述控制 信号调整其输出电流的大小；避免了因电源提供的电流大于LED灯珠实际需要的电流而造 成LED灯珠温度升高，从而可延长LED灯珠的寿命；同时，本发明还提供一种LED照明装置 的驱动方法，该方法利用温度传感器探测所述LED灯具中的LED灯珠的工作温度，当探测到 的温度达到最大容许温度值时，发出控制信号给所述可调电源，所述可调电源根据所述控 制信号调整其输出电流的大小；从而避免了因电源提供的电流大于LED灯珠实际需要的电 流而造成LED灯珠温度升高，延长了 LED灯珠的寿命。实施例1请参考图1，图1为本发明第一个实施例提供的LED照明装置的结构示意图，如图 1所示，本发明第一个实施例提供的LED照明装置包括LED灯具，所述LED灯具包括多个并联的发光通路，所述每个发光通路上设置有第 一 LED 灯珠 101 ；
多个温度传感器102，其中，每个温度传感器102与所述每个第一 LED灯珠101封 装在一起；所述每个温度传感器102探测与其封装在一起的第一 LED灯珠101的工作温度， 当探测到的温度达到最大容许温度值时，发出控制信号；其中，所述温度传感器102为数字 式温度传感器，所述控制信号为数字信号。可调电源103，给所述发光通路提供电流，并接收所述控制信号，根据所述控制信 号调整电流大小。由于所述可调电源103能根据所述第一 LED灯珠101的工作温度的情况，调节输 出电流的大小，避免了因电源提供的电流大于所述第一 LED灯珠101实际需要的电流而造 成所述第一 LED灯珠101温度升高，从而延长了所述第一 LED灯珠101的寿命，同时减少耗
散功率。请继续参考图2，图2为本发明第一个实施例提供的LED灯具的发光通路的结构示 意图，如图2所示，所述LED灯具包括多个并联的发光通路(图中只示意三个)，所述每个 发光通路上设置有第一 LED灯珠101，并且所述多个并联的发光通路中的部分或全部发光 通路上还设置有第二 LED灯珠110及短路通路(图中只示意了部分发光通路上设置有第二 LED灯珠110及短路通路的情况)，所述第二 LED灯珠110与所述第一 LED灯珠101串连； 所述短路通路并联在所述第二 LED灯珠110两端；所述短路通路上设置有开关元件，当所述 第一 LED灯珠101的发光亮度达到环境亮度需求时，所述开关元件导通，所述第二 LED灯珠 110熄灭；当所述第一 LED灯珠101的发光亮度小于环境亮度需求时，所述开关元件断开， 所述第二 LED灯珠110发光。其中，所述开关元件为NMOS管120，所述NMOS管120的漏极接在所述第一 LED灯 珠101与所述第二 LED灯珠110之间，其源极接地或接在所述第二 LED灯珠110的另一端。 所述NMOS管120作为开关使用的原理为通过在其栅极加电压，控制其导通或截止，从而实 现开关元件的通断功能。当然，所述开关元件还可以为闸刀开关，而并不限于NMOS管120。 并且，所述短路通路的连接方式并不限于并联在所述第二 LED灯珠110两端，还可 以按如下方式连接，即所述短路通路的一端连接在所述第一 LED灯珠101与所述第二 LED 灯珠110之间，其另一端接地。由于所述LED灯具包括第一 LED灯珠101及第二 LED灯珠110，当所述第一 LED灯 珠101的发光亮度小于环境亮度需求时，所述第二 LED灯珠110发光；从而避免了因可调电 源103输出电流减小而导致所述LED灯具的亮度不能满足环境亮度需要的问题。进一步地，所述最大容许温度值为80°C 120°C ；这是因为当LED灯珠的工作温度 超过80°C后，器件老化加速，其寿命缩短；当工作温度达到120°C时，其寿命缩短非常明显； 因此，为了使LED灯珠的寿命延长，其工作温度应低于120°C，最好低于80°C。实施例2请参考图3，图3为本发明第二个实施例提供的LED照明装置的结构示意图，如图 3所示，本发明第二个实施例提供的LED照明装置包括LED灯具，所述LED灯具包括多个并联的发光通路，所述每个发光通路上设置有第 一 LED 灯珠 201 ；多个温度传感器202，其中，每个温度传感器202与所述每个第一 LED灯珠201封装在一起；所述每个温度传感器202探测与其封装在一起的第一 LED灯珠201的工作温度， 当探测到的温度达到最大容许温度值时，发出控制信号；其中，所述温度传感器202为模拟 式温度传感器，所述控制信号为模拟信号；AD转换电路203，接收所述模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号，并发送。可调电源204，给所述发光通路提供电流，并接收所述AD转换电路203发出的数字 信号，根据所述数字信号调整电流大小。由于所述可调电源204能根据所述第一 LED灯珠201的工作温度的情况，调节输 出电流的大小，避免了因电源提供的电流大于所述第一 LED灯珠201实际需要的电流而造 成所述第一 LED灯珠201温度升高，从而延长了所述第一 LED灯珠201的寿命，同时减少耗
散功率。请继续参考图4，图4为本发明第二个实施例提供的LED灯具的发光通路的结构示 意图，如图4所示，所述LED灯具包括多个并联的发光通路(图中只示意三个)，所述每个 发光通路上设置有第一 LED灯珠201，并且所述多个并联的发光通路中的部分或全部发光 通路上还设置有第二 LED灯珠210及短路通路(图中只示意了部分发光通路上设置有第二 LED灯珠210及短路通路的情况)，所述第二 LED灯珠210与所述第一 LED灯珠201串连； 所述短路通路的一端连接在所述第一 LED灯珠201与所述第二 LED灯珠210之间，其另一 端接地；所述短路通路上设置有开关元件，当所述第一 LED灯珠201的发光亮度达到环境亮 度需求时，所述开关元件导通，所述第二 LED灯珠210熄灭；当所述第一 LED灯珠201的发 光亮度小于环境亮度需求时，所述开关元件断开，所述第二 LED灯珠210发光。其中，所述开关元件为闸刀开关220，所述闸刀开关220的一端接在所述第一 LED 灯珠201与所述第二 LED灯珠210之间，其另一端接地。当然，所述开关元件还可以为NMOS管，而并不限于闸刀开关220。并且，所述短路通路的连接方式并不限于一端连接在所述第一 LED灯珠201与所 述第二 LED灯珠210之间，其另一端接地，还可以按如下方式连接，即所述短路通路并联在 所述第二 LED灯珠210两端。由于所述LED灯具包括第一 LED灯珠201及第二 LED灯珠210，当所述第一 LED灯 珠201的发光亮度小于环境亮度需求时，所述第二 LED灯珠210发光；从而避免了因可调电 源204输出电流减小而导致所述LED灯具的亮度不能满足环境亮度需要的问题。进一步地，所述最大容许温度值为80°C 120°C;这是因为当LED灯珠的工作温度 超过80°C后，器件老化加速，其寿命缩短；当工作温度达到120°C时，其寿命缩短非常明显； 因此，为了使LED灯珠的寿命延长，其工作温度应低于120°C，最好低于80°C。请继续参考图5，图5为本发明实施例提供的LED灯具的结构示意图，如图5所示， 本发明实施例提供的LED灯具包括由多个第一灯珠200组成的固定发光灯珠，以及由多个 第二灯珠300组成的可选发光灯珠，所述固定发光灯珠在外界环境需要光照时发光，当所 述固定发光灯珠的亮度不能满足外界环境所需的亮度时，所述可选发光灯珠发光。此外，本发明实施例还提出一种上述LED照明装置的驱动方法，该方法包括如下 步骤所述可调电源给所述发光通路提供电流，所述第一 LED灯珠发光；所述每个温度传感器探测与其封装在一起的第一 LED灯珠的工作温度，当探测到的温度达到最大容许温度值时，发出控制信号； 所述可调电源接收所述控制信号，根据所述控制信号调整电流大小。进一步地，所述多个并联的发光通路中的部分或全部发光通路上还设置有第二 LED灯珠及短路通路，所述第二 LED灯珠与所述第一 LED灯珠串连；所述短路通路并联在所 述第二 LED灯珠两端，或者所述短路通路的一端连接在所述第一 LED灯珠与所述第二 LED 灯珠之间，其另一端接地；所述短路通路上设置有开关元件，当所述第一 LED灯珠的发光亮 度达到环境亮度需求时，所述开关元件导通，所述第二 LED灯珠熄灭；当所述第一 LED灯珠 的发光亮度小于环境亮度需求时，所述开关元件断开，所述第二 LED灯珠发光。进一步地，所述开关元件为闸刀开关。进一步地，所述开关元件为NMOS管，所述NMOS管的漏极接在所述第一 LED灯珠与 所述第二 LED灯珠之间，其源极接地或接在所述第二 LED灯珠的另一端。进一步地，所述温度传感器为数字式温度传感器，所述控制信号为数字信号。进一步地，所述温度传感器为模拟式温度传感器，所述控制信号为模拟信号；此 时，所述LED照明装置还包括AD转换电路，所述AD转换电路与所述可调电源相连，所述AD 转换电路接收所述模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号，并发送给所述可调电源。进一步地，所述最大容许温度值为80°C 120°C。在本发明的具体实施例中，所述开关元件为闸刀开关或NMOS管，然而应该认识 到，根据实际情况，所述开关元件还可以为其它具有开关功能的元件，例如PMOS管、传输 门、开关电路等。综上所述，本发明提供了一种LED照明装置，该装置包括LED灯具、温度传感器以 及可调电源；所述温度传感器探测所述LED灯具中的LED灯珠的工作温度，当探测到的温 度达到最大容许温度值时，发出控制信号给所述可调电源，所述可调电源根据所述控制信 号调整其输出电流的大小；避免了因电源提供的电流大于LED灯珠实际需要的电流而造成 LED灯珠温度升高，从而可延长LED灯珠的寿命；同时，本发明还提供了一种LED照明装置 的驱动方法，该方法利用温度传感器探测所述LED灯具中的LED灯珠的工作温度，当探测到 的温度达到最大容许温度值时，发出控制信号给所述可调电源，所述可调电源根据所述控 制信号调整其输出电流的大小；从而避免了因电源提供的电流大于LED灯珠实际需要的电 流而造成LED灯珠温度升高，延长了 LED灯珠的寿命。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神 和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之 内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
9
权利要求
1.一种LED照明装置，其特征在于，包括LED灯具，所述LED灯具包括多个并联的发光通路，所述每个发光通路上设置有第一 LED灯珠；多个温度传感器，其中，每个温度传感器与所述每个第一 LED灯珠封装在一起；所述每 个温度传感器探测与其封装在一起的第一 LED灯珠的工作温度，当探测到的温度达到最大 容许温度值时，发出控制信号；可调电源，给所述发光通路提供电流，并接收所述控制信号，根据所述控制信号调整电 流大小。
2.如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于，所述多个并联的发光通路中的部 分或全部发光通路上还设置有第二 LED灯珠及短路通路，所述第二 LED灯珠与所述第一 LED 灯珠串连；所述短路通路并联在所述第二 LED灯珠两端，或者所述短路通路的一端连接在 所述第一 LED灯珠与所述第二 LED灯珠之间，其另一端接地；所述短路通路上设置有开关 元件，当所述第一 LED灯珠的发光亮度达到环境亮度需求时，所述开关元件导通，所述第二 LED灯珠熄灭；当所述第一 LED灯珠的发光亮度小于环境亮度需求时，所述开关元件断开， 所述第二 LED灯珠发光。
3.如权利要求2所述的LED照明装置，其特征在于，所述开关元件为闸刀开关。
4.如权利要求2所述的LED照明装置，其特征在于，所述开关元件为NMOS管，所述NMOS 管的漏极接在所述第一 LED灯珠与所述第二 LED灯珠之间，其源极接地或接在所述第二 LED 灯珠的另一端。
5.如权利要求1或2所述的LED照明装置，其特征在于，所述温度传感器为数字式温度 传感器，所述控制信号为数字信号。
6.如权利要求1或2所述的LED照明装置，其特征在于，所述温度传感器为模拟式温 度传感器，所述控制信号为模拟信号；此时，所述LED照明装置还包括AD转换电路，所述AD 转换电路与所述可调电源相连，所述AD转换电路接收所述模拟信号，将所述模拟信号转换 为数字信号，并发送给所述可调电源。
7.如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于，所述最大容许温度值为80°C 120°C。
8.—种如权利要求1所述的LED照明装置的驱动方法，其特征在于，包括如下步骤所述可调电源给所述发光通路提供电流，所述第一 LED灯珠发光；所述每个温度传感器探测与其封装在一起的第一 LED灯珠的工作温度，当探测到的温 度达到最大容许温度值时，发出控制信号；所述可调电源接收所述控制信号，根据所述控制信号调整电流大小。
9.如权利要求8所述的LED照明装置的驱动方法，其特征在于，所述多个并联的发光通 路中的部分或全部发光通路上还设置有第二 LED灯珠及短路通路，所述第二 LED灯珠与所 述第一 LED灯珠串连；所述短路通路并联在所述第二 LED灯珠两端，或者所述短路通路的一 端连接在所述第一LED灯珠与所述第二LED灯珠之间，其另一端接地；所述短路通路上设置 有开关元件，当所述第一 LED灯珠的发光亮度达到环境亮度需求时，所述开关元件导通，所 述第二 LED灯珠熄灭；当所述第一 LED灯珠的发光亮度小于环境亮度需求时，所述开关元件 断开，所述第二 LED灯珠发光。
10.如权利要求9所述的LED照明装置的驱动方法，其特征在于，所述开关元件为闸刀开关。
11.如权利要求9所述的LED照明装置的驱动方法，其特征在于，所述开关元件为NMOS 管，所述NMOS管的漏极接在所述第一 LED灯珠与所述第二 LED灯珠之间，其源极接地或接 在所述第二 LED灯珠的另一端。
12.如权利要求8或9所述的LED照明装置的驱动方法，其特征在于，所述温度传感器 为数字式温度传感器，所述控制信号为数字信号。
13.如权利要求8或9所述的LED照明装置的驱动方法，其特征在于，所述温度传感器 为模拟式温度传感器，所述控制信号为模拟信号；此时，所述LED照明装置还包括AD转换电 路，所述AD转换电路与所述可调电源相连，所述AD转换电路接收所述模拟信号，将所述模 拟信号转换为数字信号，并发送给所述可调电源。
14.如权利要求8所述的LED照明装置的驱动方法，其特征在于，所述最大容许温度值 为 80°C 120°C。
全文摘要
本发明公开了一种LED照明装置，包括LED灯具、温度传感器及可调电源；所述温度传感器探测LED灯具中的LED灯珠的工作温度，当探测到的温度达到最大容许温度值时，发出控制信号，所述可调电源根据所述控制信号调整其输出电流的大小；避免了因电源提供的电流过大而造成LED灯珠温度升高；延长了LED灯珠的寿命；同时，本发明还公开了一种LED照明装置的驱动方法，该方法利用温度传感器探测所述LED灯具中的LED灯珠的工作温度，当探测到的温度达到最大容许温度值时，发出控制信号，所述可调电源根据所述控制信号调整其输出电流的大小；从而避免了因电源提供的电流过大而造成LED灯珠温度升高；延长了LED灯珠的寿命。
文档编号F21S2/00GK102128368SQ201010531008
公开日2011年7月20日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者张汝京, 欧阳雄 申请人:映瑞光电科技(上海)有限公司