基于舞台灯大功率LED的高散热型驱动电路模组的制作方法

本发明涉及LED驱动领域，特别是涉及一种基于舞台灯大功率LED的高散热型驱动电路模组。

背景技术：

随着LED技术的发展，单颗LED的驱动电流从几百毫安增长到两三千毫安，LED发光时产生的热量也是成倍增长；LED由单色发展到红、绿、兰、白四色封装在一起，单位面积所产的热量又是原来的四倍。LED对驱动电路输出电流要求越来越大，电路产生的热量相应增加。

现有大型LED灯光，LED由多颗串联，如4~60颗，驱动电路以较高的电压输出集中供电.这样就造成一定的体积产生很大的热量，散热成为问题 。另一方面，串联的LED只要其中一颗损坏，就需要把整个板拆下维护，很不方便，成本也很高。此外，串联式LED灯光，也不便于控制其中一颗或几颗发光，而其余的不发光。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于舞台灯大功率LED的高散热型驱动电路模组。旨在解决串联的大功率LED舞台灯功率过大，造成驱动模组温度过高，容易烧坏器件的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于舞台灯大功率LED的高散热型驱动电路模组，其特征在于：包括LED驱动板、LED板以及LED电源板；

所述LED电源板为所述LED驱动板、LED板提供电源；所述LED驱动板用于驱动所述LED板上的LED灯工作；

所述LED驱动板上设置有单排母座、双排母座，所述LED板上设置有单排公座，并通过所述单排公座与所述LED驱动板上的单排母座电连接，所述LED电源板上设置有双排公座，并通过所述双排公座与所述LED驱动包板上的双排母座电连接；

所述双排公座包括第一双排公座和第二双排公座，所述双排母座包括第一双排母座和第二双排母座，所述第一双排公座与第一双排母座，用于所述LED驱动板向所述LED电源板提供输入电压，所述第二双排公座与第二双排母座，用于向所述LED驱动板提供所述LED电源板的输出电压；

所述LED电源板上设置有镂空孔，当所述LED电源板、LED板以及LED驱动板装配完成时，所述LED板镶嵌于所述镂空孔之中；

所述LED驱动板还包括主控制器，所述主控制器的输出端连接于开关电路的控制端，所述开关电路的输入端与输出端通过所述单排母座连接于所述LED板的驱动回路中；

所述LED电源板，还包括同步降压电路，所述同步降压电路的输入端与所述第一双排公座电连接；所述同步降压电路的多路电压并联输出，并通过高温屏蔽功率电感与所述第二双排公座电连接。

在该技术方案中，可单颗控制LED点亮，相比于串联LED灯具有更多显示形式。通过公座、母座对三块进行电学连接，易于安装、检修及更换；LED板和LED电源板分别采用单排公座和双排公座母座，可防倒插；不需要软板联接，大幅度降低成本；同时采用公座和母座连接，可以起到固定LED板和LED电源板的作用。在该技术方案中，采用镂空设计，避免LED板和LED电源板之间的存在叠层结构而影响散热，同时采用镂空设计也使得整体结构紧凑、体积小、并且并不影响散热。在本技术方案中，采用主控制器的对开关电路进行控制，实现LED板上LED灯的点亮，避免主控制器I/O驱动不足，并且通过主控制器的控制实现LED舞台灯的控制。在该技术方案中，LED电源板采用同步降压电路，同步降压电路的多路电压并联输出，提高电压输出稳定性，并通过高温屏蔽功率电感与第二双排公座电连接，避免LED板和LED驱动板的负载波动，损伤同步降压电路，避免同步降压电路性能变差。

在本发明一实施例中，当所述LED电源板、LED板以及LED驱动板装配完成时，所述LED板镶嵌于所述镂空孔之中且所述LED板与所述LED电源板下端面齐平，所述LED电源板与所述LED板固定在同一散热器上。该技术方案，通过镂空设计，避免LED板将LED电源板阻挡并影响散热，同时将两层板设计成一层结构，有利于提高空间紧凑性，减少LED驱动电路模组的整体体积。此外，将LED板和LED电源板设置为一层结构且下端面齐平，可采用同一个散热器进行散热，降低零件成本。综上，在该技术方案中，LED板上的公座、LED电源板上的公座、LED驱动板上的母座，不仅实现的电学连接、提供三块板固定及限位功能，同时实现紧凑型LED驱动电路模组，通过公座、母座连接也使LED板和LED电源板的下端面齐平，并连接同一散热器，节约散热器成本。

在本发明一实施例中，所述LED板还包括LED芯片，所述LED芯片包括红、绿、蓝、白四色封装，所述LED板通过所述单排公座驱动所述LED芯片，所述LED芯片与所述单排公座之间还连接有限流电阻和限压电阻。该技术方案，采用限流电阻和限压电阻可以有效保护LED，避免过压和过流造成LED击穿或损坏。

在本发明一实施例中，所述主控制器的输出端与所述开关电路的控制端之间还连接有反相器。在该技术方案中，采用反相器，提高主控制器I/O输出驱动能力。特别是在驱动大功率LED时，LED工作电流高、MOS管沟道电流值大，需要通过较大的关断功率才能快速关闭MOS管开关，利用反相器提高关断驱动能力。

在本发明一实施例中，所述反相器为施密特反相器。在该技术方案中，阻止输入电压出现微小变化而引起的输出电压的改变，提高控制稳定性。

在本发明一实施例中，所述开关电路为MOS管开关电路，所述MOS管开关内设置有续流二极管。其有益之处在于：提高开关速度，维持续流，防止关闭电源时反向击穿。

在本发明一实施例中，所述第一双排公座的输入电压为5V-24V，所述第二双排公座的输出电压为3-12V。根据实际情况可设置不同的输入电压和输出电压，满足不同系统需求，提高驱动电路模组的系统兼容性。

在本发明一实施例中，所述LED板为LED铝基板。该技术方案采用LED铝基板，有效提高LED板散热能力，提高LED板使用寿命。

在本发明一实施例中，所述LED驱动板包括：主控制器、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第一双排母座、第二双排母座以及单排母座；

所述主控制器的第一输出端连接所述第一反相器的输入端，所述第一反相器的输出端连接所述第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的漏极连接所述单排母座的第一端子；所述主控制器的第二输出端连接所述第二反相器的输入端，所述第二反相器的输出端连接所述第二MOS管的栅极，所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的漏极连接所述单排母座的第二端子；所述主控制器的第三输出端连接所述第三反相器的输入端，所述第三反相器的输出端连接所述第三MOS管的栅极，所述第三MOS管的源极接地，所述第三MOS管的漏极连接所述单排母座的第三端子；所述主控制器的第四输出端连接所述第四反相器的输入端，所述第四反相器的输出端连接所述第四MOS管的栅极，所述第四MOS管的源极接地，所述第四MOS管的漏极连接所述单排母座的第四端子。

单颗LED灯对应四色LED，在每一组LED板中，需提供四组LED灯驱动，在该技术方案中，通过主控制器的I/O端口输出电平，经反相器电平反相，控制MOS管开断，并控制LED开启和关闭，产生四组LED驱动，实现LED舞台灯的控制。该技术方案，是基于LED舞台灯为大功率LED灯，将MOS管的源极、漏极接入LED灯回路中。当大功率LED处于工作状态，由于LED灯电流大，MOS管关断速度慢，需要通过采用反相器提高带载能力，来达到较快速关断MOS管的目的。

进一步而言，所述散热器包括导热绝缘片（400）、铝散热器台面（500），所述导热绝缘片（400）、铝散热器台面（500）通过螺丝定位孔（600）固定于所述LED电源板（300）下方，其中，所述导热绝缘片（400）介于所述LED电源板（300）与所述铝散热器台面（500）之间。

在该技术方案汇总，LED板与LED电源板通过镂空设计于同一层，避免夹层结构影响散热，同时，采用同一散热器，节约成本。

本发明的有益效果是：本发明结构紧凑、散热能力强、易于安装检修更换，并具有防倒插，无需软板节约成本；LED电源板和负载之间设置有高温屏蔽功率电感，避免负载波动损伤同步降压电路。LED板和LED电源板的下端面齐平，并连接同一散热器，节约散热器成本。

附图说明

图1是本发明一具体实施方式的结构示意图；

图2是本发明一具体实施方式的LED驱动板电路原理图；

图3是本发明一具体实施方式的LED电源板电路原理图；

图4是本发明一具体实施方式的LED板电路原理图；

图5是本发明另一具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1-4所示，本发明第一实施例提供了一种基于舞台灯大功率LED的高散热型驱动电路模组，包括LED驱动板100、LED板200以及LED电源板300；

所述LED电源板300为所述LED驱动板100、LED板200提供电源；所述LED驱动板100用于驱动所述LED板200上的LED灯工作；

所述LED驱动板100上设置有单排母座101、双排母座，所述LED板200上设置有单排公座201，并通过所述单排公座201与所述LED驱动板100上的单排母座101电连接，所述LED电源板300上设置有双排公座，并通过所述双排公座与所述LED驱动包板上的双排母座电连接；

所述双排公座包括第一双排公座301和第二双排公座302，所述双排母座包括第一双排母座102和第二双排母座103，所述第一双排公座301与第一双排母座102，用于所述LED驱动板100向所述LED电源板300提供输入电压，所述第二双排公座302与第二双排母座103，用于向所述LED驱动板100提供所述LED电源板300的输出电压；

所述LED电源板300上设置有镂空孔303，当所述LED电源板300、LED板200以及LED驱动板100装配完成时，所述LED板200镶嵌于所述镂空孔303之中；

所述LED驱动板100还包括主控制器U3，所述主控制器U3的输出端连接于开关电路的控制端，所述开关电路的输入端与输出端通过所述单排母座101连接于所述LED板200的驱动回路中；

所述LED电源板300，还包括同步降压电路，所述同步降压电路的输入端与所述第一双排公座301电连接；所述同步降压电路的多路电压并联输出，并通过高温屏蔽功率电感与所述第二双排公座302电连接。

在本实施例中，通过公座、母座对三块进行电学连接，易于安装、检修及更换；LED板200和LED电源板300分别采用单排公座201和双排公座母座，可防倒插；不需要软板联接，大幅度降低成本；同时采用公座和母座连接，可以起到固定LED板200和LED电源板300的作用。在该技术方案中，采用镂空设计，避免LED板200和LED电源板300之间的存在叠层结构而影响散热，同时采用镂空设计也使得整体结构紧凑、体积小、并且并不影响散热。在本技术方案中，采用主控制器U3的对开关电路进行控制，实现LED板200上LED灯的点亮，避免主控制器U3I/O驱动不足，并且通过主控制器U3的控制实现LED舞台灯的控制。在该技术方案中，LED电源板300采用同步降压电路，同步降压电路的多路电压并联输出，提高电压输出稳定性，并通过高温屏蔽功率电感与第二双排公座302电连接，避免LED板200和LED驱动板100的负载波动，损伤同步降压电路，避免同步降压电路性能变差。

如图3所示，在本实施例中，当所述LED电源板300、LED板200以及LED驱动板100装配完成时，所述LED板200镶嵌于所述镂空孔303之中且所述LED板200与所述LED电源板300下端面齐平，所述LED电源板300与所述LED板200固定在同一散热器上。通过镂空设计，避免LED板200将LED电源板300阻挡并影响散热，同时将两层板设计成一层结构，有利于提高空间紧凑性，减少LED驱动电路模组的整体体积。此外，将LED板200和LED电源板300设置为一层结构且下端面齐平，可采用同一个散热器进行散热，降低零件成本。综上，在该技术方案中，LED板200上的公座、LED电源板300上的公座、LED驱动板100上的母座，不仅实现的电学连接、提供三块板固定及限位功能，同时实现紧凑型LED驱动电路模组，通过公座、母座连接也使LED板200和LED电源板300的下端面齐平，并连接同一散热器，节约散热器成本。

如图4所示，在本实施例中，所述LED板200还包括LED芯片，所述LED芯片包括红、绿、蓝、白四色封装，所述LED板200通过所述单排公座201驱动所述LED芯片，所述LED芯片与所述单排公座201之间还连接有限流电阻和限压电阻。值得一提的是，在多色封装LED中，单颗LED的电流密度更大，所需散热性能应更高。

在本实施例中，所述主控制器U3的输出端与所述开关电路的控制端之间还连接有反相器。采用反相器，提高主控制器U3的I/O输出驱动能力。特别是在驱动大功率LED时，LED工作电流高、MOS管沟道电流值大，需要通过较大的关断功率才能快速关闭MOS管开关，利用反相器提高关断驱动能力。

在本实施例中，所述反相器为施密特反相器。其有益之处在于：阻止输入电压出现微小变化而引起的输出电压的改变。

可选地，开关电路采用MOS管、三极管电路；

优选地，在本实施例中，所述开关电路为MOS管开关电路，所述MOS管开关内设置有续流二极管。其有益之处在于：提高开关速度，维持续流，防止关闭电源时反向击穿。

可选地，所述第一双排公座301的输入电压为5V-24V，所述第二双排公座302的输出电压为3-12V。

优选地，在本实施例中，第一双排公座301的输入电压为22V，第二双排公座302的输出电压为5V。在本发明其它实施例中，第一双排的端口直接连接总电源的两端，以输入总电源的电压为输入电压。在其它实施例中，根据LED驱动板100的主控制器U3型号获得LED的驱动电压，设定第二双排公座302的输出电压，如5V单片机或5V的LED驱动电压设置输出电压设置在5V左右，3.3V单片机则设置输出电压在3.3V左右。

在本实施例中，所述LED板200为LED铝基板。采用LED铝基板，有效提高LED板200散热能力，提高LED板200使用寿命。

如图2所示，在本发明一实施例中，所述LED驱动板100包括：主控制器U3、第一反相器IC2C、第二反相器IC2F、第三反相器IC1C、第四反相器IC1F、第一MOS管T1、第二MOS管T2、第三MOS管T3、第四MOS管T4、第一双排母座102、第二双排母座103以及单排母座101；

所述主控制器U3的第一输出端连接所述第一反相器IC2C的输入端，所述第一反相器IC2C的输出端连接所述第一MOS管T1的栅极，所述第一MOS管T1的源极接地，所述第一MOS管T1的漏极连接所述单排母座101的第一端子；所述主控制器U3的第二输出端连接所述第二反相器IC2F的输入端，所述第二反相器IC2F的输出端连接所述第二MOS管T2的栅极，所述第二MOS管T2的源极接地，所述第二MOS管T2的漏极连接所述单排母座101的第二端子；所述主控制器U3的第三输出端连接所述第三反相器IC1C的输入端，所述第三反相器IC1C的输出端连接所述第三MOS管T3的栅极，所述第三MOS管T3的源极接地，所述第三MOS管T3的漏极连接所述单排母座101的第三端子；所述主控制器U3的第四输出端连接所述第四反相器IC1F的输入端，所述第四反相器IC1F的输出端连接所述第四MOS管T4的栅极，所述第四MOS管T4的源极接地，所述第四MOS管T4的漏极连接所述单排母座101的第四端子。

在本实施例中，单颗LED灯对应四色LED，在每一组LED板200中，需提供四组LED灯驱动，在该技术方案中，通过主控制器U3的I/O端口输出电平，经反相器电平反相，控制MOS管开断，并控制LED开启和关闭，产生四组LED驱动，实现LED舞台灯的控制。该技术方案，是基于LED舞台灯为大功率LED灯，将MOS管的源极、漏极接入LED灯回路中。当大功率LED处于工作状态，由于LED灯电流大，MOS管关断速度慢，需要通过采用反相器提高带载能力，来达到较快速关断MOS管的目的。

如图5所示，在本实施例中，散热器设置于LED电源板300和LED板200下方。散热器包括导热绝缘片400、铝散热器台面500，其中，LED驱动板100、LED板200、LED电源板300、导热绝缘片400、铝散热器台面500上均设置有螺丝定位孔600。散热器装配顺序如下：

先将导热绝缘片400按镙丝定位孔600对准，并平铺在铝散热器台面500上，再将LED电源板300按镙丝定位孔600定位，用镙丝将它固定在导热绝缘片400相应的位置上，接着把LED铝基板200镶进LED电源板300中镂空的相应位置，并用镙丝将LED铝基板200固定到导热绝缘片400上。这样就使LED铝基板200与LED电源板300合成同一个平面，通过导热绝缘片400把它们产生的热量传导到铝散热器台面500上。

下面对本实施例的各个部分进行进一步说明。

（１）LED驱动板电路图

LED驱动板主要由MCU ,IC2施密特反相器,T1~T4 四个MOS管组成。如由端口PB4 输出信号，经过反相器 IC2C 驱动T1，T1 的漏极接红色LED 的负极。红色LED 的正极接LED电源板输出的电源，当T1导通时，红色LED就有电流通过并发光。当T1截止时，红色LED没有电流通过，就不会发光。其它颜色LED控制方式与红色的一样。其中MCU为STM32F051K8U7，反相器为74HC14。

(2)LED板电路图

LED板为LED铝基板，采用铝基板易于散热，LED板电路图如图4所示。

(3)LED电源板电路图

LED电源板主要由PSW1 FAN2110及其外围器件构成。输入端电压为直流22V，输出端P1为直流5V/10A。

(4)三种板组合

如图1所示，LED驱动板100采用玻纤板材质，共四层；上面装有单排母座101和双排母座102、103。LED板200采用导热效果很好，性价比高的铝基板，以目前的工艺，铝基板只能做成单层板，即单片布线，所以上面只能装LED及单排公座201。LED电源板300，采用玻纤板材质，塞孔工艺。板上装有双排公座301、302。板中相应位置镂空303，LED铝基板就镶进这些镂空的位置中。

LED电源板300与LED铝基板200同时固定在散热器上，就成为整体的一层板。两种不同材质的PCB不需要软板联接，大幅度降低成本。

LED电源板300的双排公座301、302与LED驱动板100上双排母座102、103对接，而LED板200上的单排公座201与LED驱动板100上单排母座101对接。这样三种板就非常紧凑地组合在一起。

本实施例的工作原理：LED驱动板100和LED电源板300靠左边的双排公座102、双排母座301作为22V电源输入用，22V电源是从LED驱动板100流向LED电源板300。LED电源板300靠右边的两个双排公座302作输出5V/10A的接口，与LED驱动板100靠右边的两个双排母座103对接后，就把LED电源板300输出的能量送到LED驱动板100上。再通过LED驱动板100上的单排母座101与LED板200上的单排公座201对接，使电流经过LED，使LED发光。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。