一种主动式温控led大功率驱动电路及其工作方法
【专利摘要】本发明涉及一种主动式温控LED大功率驱动电路及其工作方法，包括：LED恒流驱动器，与该LED恒流驱动器输出端相连的LED模组，以及适于从LED模组端采集LED工作温度以控制所述LED恒流驱动器的电流基准电压的温控模块；本发明通过温控模块实现了对LED模组的温度采集，并且通过采集LED模组的工作温度以控制LED恒流驱动器的电流基准电压，以降低LED恒流驱动器输出电压或电流，实现了对LED模组的降温控制。
【专利说明】-种主动式温控LED大功率驱动电路及其工作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及LED领域，尤其涉及一种主动式温控LED大功率驱动电路及其工作方 法。
【背景技术】
[0002] 环境问题在各国的经济发展中已成为头等重要的问题，因而节能省电的LED照明 就成为了照明界的"新宠"。因为LED的发光效率较高、制造成本也较低，其应用前景和市场 非常广大。但是，大功率LED灯的散热问题限制了 LED照明行业的发展，散热问题得不到解 决，将会使LED灯的温度上升，导致其发光效率降低、使用寿命缩短。
[0003] 目前，LED的应用越来越广泛，用于日常室内和户外照明的LED灯具也正越来越 普及。目前的LED照明越来越朝着大功率方向发展，大功率LED带来的高热量是困扰LED 普及的一个重要因素。如果LED长期在高温下工作，则其寿命会大大缩短，影响了其优点 的发挥，甚至造出死灯现象，导致灯具报废。如果在超温时能够自动关闭灯具，则会避免上 述不利后果的发生。但是在某些场合，即使温度较高，仍需要进行照明，此时如果灯具关闭， 则无法实现照明功能，不能满足使用需要。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种主动式温控LED大功率驱动电路，其解决了当led模组 温度升高时，在LED模组保持照明的基础上，进行主动降温的技术问题。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种主动式温控LED大功率驱动电路，包 括：LED恒流驱动器，与该LED恒流驱动器输出端相连的LED模组，以及适于从LED模组端 采集LED工作温度以控制所述LED恒流驱动器的电流基准电压的温控模块。
[0006] 进一步，为了实现温度控制，所述温控模块包括：温度传感器，位于LED模组端的 热敏电阻，该热敏电阻通过一开关管与所述LED恒流驱动器的电流基准电压端相连；所述 温度传感器的模拟信号输出端与一滞回电压比较器的同相输入端相连，该滞回电压比较器 的反相输入端连接一基准电压，所述滞回电压比较器的输出端与开关管的控制端相连。
[0007] 进一步，为了实现温度控制的另一种方式，所述温控模块包括：串联电阻网络、滞 回电压比较器，所述串联电阻网络包括：依次串联连接的第一电阻、热敏电阻、第二电阻，其 中，所述第一电阻的一端接直流电源，所述第二电阻的一端接地，所述热敏电阻位于LED模 组端；所述滞回电压比较器的同相输入端从热敏电阻与第二电阻的相连端采集电压，所述 第一电阻与热敏电阻的相连端通过一开关管与所述LED恒流驱动器的电流基准电压端相 连；所述滞回电压比较器的反相输入端连接一基准电压，其输出端与开关管的控制端相连。
[0008] 进一步，为了防止热敏电阻在接入或者断开时，电路出现跃变造成LED模组忽明 忽暗的情况；所述温控模块还包括RC延时电路，所述RC延时电路包括：延时电阻、电容，所 述延时电阻位于所述开关管与电流基准电压端之间，所述电容的一端与电流基准电压端相 连，其另一端接地。
[0009] 在上述主动式温控LED大功率驱动电路的基础上，本发明还提供了所述主动式温 控LED大功率驱动电路的工作方法，包括： 当LED工作温度高于温度上限值时，所述温控模块控制LED恒流驱动器降低输出电压， 以降低LED工作温度，直至到达温度下限值时，所述温控模块控制LED恒流驱动器提高输出 电压。
[0010] 进一步，所述温控模块包括：温度传感器，位于LED模组端的热敏电阻，该热敏电 阻通过一开关管与所述LED恒流驱动器的电流基准电压端相连；所述温度传感器的模拟信 号输出端与一滞回电压比较器的同相输入端相连，该滞回电压比较器的反相输入端连接一 基准电压，所述滞回电压比较器的输出端与开关管的控制端相连； 艮P，设定所述滞回电压比较器的正向阈值电压UTH1和负向阈值电压UTH2,当所述温度 传感器的输出电压高于所述正向阈值电压UTH1时，控制开关管导通，所述热敏电阻接入电 流基准电压端，以改变电流基准电压端的对地电阻，使所述LED恒流驱动器降低输出电压， 直至到达所述温度传感器的输出电压降低至负向阈值电压UTH2时，使所述开关管断开，使 所述LED恒流驱动器提高输出电压。
[0011] 进一步，所述温控模块包括：串联电阻网络、滞回电压比较器，所述串联电阻网络 包括：依次串联连接的第一电阻、热敏电阻、第二电阻，其中，所述第一电阻的一端接直流电 源，所述第二电阻的一端接地，所述热敏电阻位于LED模组端；所述滞回电压比较器的同相 输入端从热敏电阻与第二电阻的相连端采集电压，所述第一电阻与热敏电阻的相连端通过 一开关管与所述LED恒流驱动器的电流基准电压端相连；所述滞回电压比较器的反相输入 端连接一基准电压，其输出端与开关管的控制端相连； 艮P，设定所述滞回电压比较器的正向阈值电压UTH1和负向阈值电压UTH2,当所述滞回 电压比较器的同相输入端的采集电压高于所述正向阈值电压UTH1时，控制开关管导通，所 述串联电阻网络接入电流基准电压端，以改变电流基准电压端的对地电阻，使所述LED恒 流驱动器降低输出电压，直至到达所述滞回电压比较器的同相输入端的采集电压降低至负 向阈值电压UTH2时，使所述开关管断开，使所述LED恒流驱动器提高输出电压。
[0012] 进一步，为了防止热敏电阻在接入或者断开时，电路出现跃变造成LED模组忽明 忽暗的情况；所述温控模块还包括RC延时电路，所述RC延时电路包括：延时电阻、电容，所 述延时电阻位于所述开关管与电流基准电压端之间，所述电容的一端与电流基准电压端相 连，其另一端接地；通过电容的充放电，使所述热敏电阻或串联电阻网络在接入或断开时， 所述电流基准电压端的对地电阻的变化呈非线性。
[0013] 本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明通过温控模块实现了 对LED模组的温度采集，并且通过采集LED模组的工作温度以控制LED恒流驱动器的电流 基准电压，以降低LED恒流驱动器输出电压或电流，实现了对LED模组的降温控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图， 对本发明作进一步详细的说明，其中 图1是主动式温控LED大功率驱动电路的原理框图； 图2是所述温控模块的第一种实施方式的电路原理图； 图3是所述温控模块的第二种实施方式的电路原理图； 图4是滞回电压比较器的电路原理图； 图5是滞回电压比较器的波形图。
[0015] 其中，采集电压Ucs、延时电阻Rx、电流基准电压端的基准电阻&、电容C、第一电阻 RX1、热敏电阻Rnt。、第二电阻RX2、比较器A1、基准电压U K、输入电阻R2、反馈电阻R3、输出电阻 R4、米样电阻R5、双向稳压管Z、正向阈值电压、负向阈值电压恒流驱动器U1、开 关管T、滞回电压比较器输入电压U cs。
【具体实施方式】
[0016] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合【具体实施方式】并参 照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发 明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本 发明的概念。
[0017] 实施例1 如图1所示，一种主动式温控LED大功率驱动电路，包括：LED恒流驱动器，与该LED恒 流驱动器输出端相连的LED模组，以及适于从LED模组端采集LED工作温度以控制所述LED 恒流驱动器的电流基准电压的温控模块。
[0018] 如图2和图3所示，所述温控模块的两种实施方式包括： 实施方式一 所述温控模块包括：温度传感器，位于LED模组端的热敏电阻，该热敏电阻通过一开关 管与所述LED恒流驱动器的电流基准电压端相连；所述温度传感器的模拟信号输出端与一 滞回电压比较器的同相输入端相连，该滞回电压比较器的反相输入端连接一基准电压U K， 所述滞回电压比较器的输出端与开关管T的控制端相连。
[0019] 所述电流基准电压端也可以称为反馈控制端。
[0020] 实施方式二 所述温控模块包括：串联电阻网络、滞回电压比较器，所述串联电阻网络包括：依次串 联连接的第一电阻RX1、热敏电阻Rnt。、第二电阻RX2，其中，所述第一电阻R X1的一端接直流电 源Vcc，所述第二电阻RX2的一端接地，所述热敏电阻Rnt。位于LED模组端；所述滞回电压比 较器的同相输入端从热敏电阻R nt。与第二电阻RX2的相连端采集电压，所述第一电阻RX1与 热敏电阻R nt。的相连端通过一开关管T与所述LED恒流驱动器的电流基准电压端相连；所 述滞回电压比较器的反相输入端连接一基准电压U K，其输出端与开关管T的控制端相连。
[0021] 所述热敏电阻采用负温度系数热敏电阻。
[0022] 所述滞回电压比较器的电路如图4所示，所述滞回电压比较器包括：比较器A1，该 比较器A1的反相端输入所述基准电压U K，所述滞回电压比较器的输入电压UK通过输入电 阻馬接入比较器A1的同相端，该同相端还与一反馈电阻R 3的一端相连，所述比较器A1的 输出端与一输出电阻r4的一端相连，该输出电阻r4的另一端与所述反馈电阻馬的另一端 以及双向稳压管Z的一端相连，以作为所述滞回电压比较器的输出端。
[0023] 所述温控模块还包括RC延时电路，所述RC延时电路包括：延时电阻Rx、电容C，所 述延时电阻R x位于所述开关管T与电流基准电压端之间，所述电容C的一端与电流基准电 压端相连，其另一端接地。
[0024] 实施例2 如图1至图5所示，在实施例1基础上的所述的主动式温控LED大功率驱动电路的工 作方法，包括： 当LED工作温度高于温度上限值时，所述温控模块控制LED恒流驱动器降低输出电压， 以降低LED工作温度，直至到达温度下限值时，所述温控模块控制LED恒流驱动器提高输出 电压。
[0025] 所述温控模块的第一种实施方式 所述温控模块包括：温度传感器，位于LED模组端的热敏电阻，该热敏电阻通过一开关 管与所述LED恒流驱动器的电流基准电压端相连；所述温度传感器的模拟信号输出端与一 滞回电压比较器的同相输入端相连，该滞回电压比较器的反相输入端连接一基准电压U K， 所述滞回电压比较器的输出端与开关管T的控制端相连。
[0026] 在所述温控模块的第一种实施方式的基础上，主动式温控LED大功率驱动电路的 工作方法包括：设定所述滞回电压比较器的正向阈值电压、和负向阈值电压当所述 温度传感器的输出电压高于所述正向阈值电压时，控制开关管τ导通，所述热敏电阻 Rnt。接入电流基准电压端，以改变电流基准电压端的对地电阻，使所述LED恒流驱动器降低 输出电压，直至到达所述温度传感器的输出电压降低至负向阈值电压时，使所述开关管 T断开，使所述LED恒流驱动器提高输出电压。
[0027] 所述温控模块的第二种实施方式 所述温控模块包括：串联电阻网络、滞回电压比较器，所述串联电阻网络包括：依次串 联连接的第一电阻RX1、热敏电阻Rnt。、第二电阻RX2，其中，所述第一电阻R X1的一端接直流电 源Vcc，所述第二电阻RX2的一端接地，所述热敏电阻Rnt。位于LED模组端；所述滞回电压比 较器的同相输入端从热敏电阻R nt。与第二电阻RX2的相连端采集电压，所述第一电阻RX1与 热敏电阻R nt。的相连端通过一开关管T与所述LED恒流驱动器的电流基准电压端相连；所 述滞回电压比较器的反相输入端连接一基准电压U K，其输出端与开关管T的控制端相连。
[0028] 在所述温控模块的第二种实施方式的基础上，主动式温控LED大功率驱动电路的 工作方法包括：设定所述滞回电压比较器的正向阈值电压&&和负向阈值电压当所 述滞回电压比较器的同相输入端的采集电压高于所述正向阈值电压、时，控制开关管T 导通，所述串联电阻网络接入电流基准电压端，以改变电流基准电压端的对地电阻，使所述 LED恒流驱动器降低输出电压，直至到达所述滞回电压比较器的同相输入端的采集电压降 低至负向阈值电压时，使所述开关管T断开，使所述LED恒流驱动器提高输出电压。
[0029] 所述滞回电压比较器的工作方法包括： 设定所述滞回电压比较器的负向阈值电压正向阈值电压; 艮P，所述滞回电压比较器的输入电压ucs从负向阈值电压开始升高时，所述滞回电 压比较器输出低电平，所述开关管断开，当所述滞回电压比较器的输入电压ucs超过正向阈 值电压值时，该滞回电压比较器输出高电平，控制开关管闭合； 或，所述滞回电压比较器的输入电压ucs从正向阈值电压?ν开始下降时，所述滞回电 压比较器输出高电平，控制开关管闭合，当所述滞回电压比较器的输入电压化等于负向阈 值电压值时，该滞回电压比较器输出低电平，控制开关管断开。
[0030] 正向阈值电压"rm = G + + Κ3 Λ3 负向阈值电压= (1 + _ g Ηββ· 设？取〇，并设定合适的基准电压uK即能获得正向阈值电压^，和负向阈值电压i/m， 如图5所示。
[0031] 如图2和图3所示，所述温控模块还包括RC延时电路，所述RC延时电路包括：延 时电阻R x、电容，所述延时电阻Rx位于所述开关管T与电流基准电压端之间，所述电容C的 一端与电流基准电压端相连，其另一端接地；通过电容C的充放电特点，使所述热敏电阻或 串联电阻网络在接入或断开时，所述电流基准电压端的对地电阻的变化呈非线性。
[0032] 应当理解的是，本发明的上述【具体实施方式】仅仅用于示例性说明或解释本发明的 原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何 修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨 在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修 改例。
【权利要求】
1. 一种主动式温控LED大功率驱动电路，其特征在于，包括：LED恒流驱动器，与该LED 恒流驱动器输出端相连的LED模组，以及适于从LED模组端采集LED工作温度以控制所述 LED恒流驱动器的电流基准电压的温控模块。
2. 根据权利要求1所述的主动式温控LED大功率驱动电路，其特征在于，所述温控模块 包括：温度传感器，位于LED模组端的热敏电阻，该热敏电阻通过一开关管与所述LED恒流 驱动器的电流基准电压端相连； 所述温度传感器的模拟信号输出端与一滞回电压比较器的同相输入端相连，该滞回电 压比较器的反相输入端连接一基准电压，所述滞回电压比较器的输出端与开关管的控制端 相连。
3. 根据权利要求1所述的主动式温控LED大功率驱动电路，其特征在于，所述温控模 块包括：串联电阻网络、滞回电压比较器，所述串联电阻网络包括：依次串联连接的第一电 阻、热敏电阻、第二电阻，其中，所述第一电阻的一端接直流电源，所述第二电阻的一端接 地，所述热敏电阻位于LED模组端； 所述滞回电压比较器的同相输入端从热敏电阻与第二电阻的相连端采集电压，所述第 一电阻与热敏电阻的相连端通过一开关管与所述LED恒流驱动器的电流基准电压端相连； 所述滞回电压比较器的反相输入端连接一基准电压，其输出端与开关管的控制端相 连。
4. 根据权利要求2或3所述的主动式温控LED大功率驱动电路，其特征在于，所述温控 模块还包括RC延时电路，所述RC延时电路包括：延时电阻、电容，所述延时电阻位于所述开 关管与电流基准电压端之间，所述电容的一端与电流基准电压端相连，其另一端接地。
5. -种根据权利要求1所述的主动式温控LED大功率驱动电路的工作方法，其特征在 于，包括： 当LED工作温度高于温度上限值时，所述温控模块控制LED恒流驱动器降低输出电压， 以降低LED工作温度，直至到达温度下限值时，所述温控模块控制LED恒流驱动器提高输出 电压。
6. 根据权利要求5所述的主动式温控LED大功率驱动电路的工作方法，其特征在于，所 述温控模块包括：温度传感器，位于LED模组端的热敏电阻，该热敏电阻通过一开关管与所 述LED恒流驱动器的电流基准电压端相连； 所述温度传感器的模拟信号输出端与一滞回电压比较器的同相输入端相连，该滞回电 压比较器的反相输入端连接一基准电压，所述滞回电压比较器的输出端与开关管的控制端 相连； 艮P，设定所述滞回电压比较器的正向阈值电压、和负向阈值电压仏1，当所述温度传 感器的输出电压高于所述正向阈值电压仏&时，控制开关管导通，所述热敏电阻接入电流基 准电压端，以改变电流基准电压端的对地电阻，使所述LED恒流驱动器降低输出电压，直至 到达所述温度传感器的输出电压降低至负向阈值电压时，使所述开关管断开，使所述 LED恒流驱动器提高输出电压。
7. 根据权利要求5所述的主动式温控LED大功率驱动电路的工作方法，其特征在于，所 述温控模块包括：串联电阻网络、滞回电压比较器，所述串联电阻网络包括：依次串联连接 的第一电阻、热敏电阻、第二电阻，其中，所述第一电阻的一端接直流电源，所述第二电阻的 一端接地，所述热敏电阻位于LED模组端； 所述滞回电压比较器的同相输入端从热敏电阻与第二电阻的相连端采集电压，所述第 一电阻与热敏电阻的相连端通过一开关管与所述LED恒流驱动器的电流基准电压端相连； 所述滞回电压比较器的反相输入端连接一基准电压，其输出端与开关管的控制端相 连； 艮P，设定所述滞回电压比较器的正向阈值电压、和负向阈值电压仏1，当所述滞回电 压比较器的同相输入端的采集电压高于所述正向阈值电压、时，控制开关管导通，所述串 联电阻网络接入电流基准电压端，以改变电流基准电压端的对地电阻，使所述LED恒流驱 动器降低输出电压，直至到达所述滞回电压比较器的同相输入端的采集电压降低至负向阈 值电压时，使所述开关管断开，使所述LED恒流驱动器提高输出电压。
8.根据权利要求6或7所述的主动式温控LED大功率驱动电路的工作方法，其特征在 于，所述温控模块还包括RC延时电路，所述RC延时电路包括：延时电阻、电容，所述延时电 阻位于所述开关管与电流基准电压端之间，所述电容的一端与电流基准电压端相连，其另 一端接地； 通过电容的充放电，使所述热敏电阻或串联电阻网络在接入或断开时，所述电流基准 电压端的对地电阻的变化呈非线性。
【文档编号】H05B37/02GK104105264SQ201410347820
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】张永良 申请人:常州顶芯半导体技术有限公司