[发明专利]应用于LED驱动电源中的无温度传感器及其在灯珠温度检测中应用

说明书

技术领域

本发明涉及的是LED照明产品中的驱动电源技术领域。

背景技术

LED驱动电源是LED照明产品的核心部件，主要功能是提供发光需要的驱动电流，系统的检测控制等。LED照明产品的主要由驱动电源和发光部件（LED灯珠组件）两部分组成。如图1所示

驱动电源的输出功率加在LED灯珠上，除了大概百分之十几发光辐射出去外，大部分产生的热损耗在灯珠上，灯珠会有明显的温升，由于灯珠温度较高时，灯珠输出的光通量明显减少，同时光衰较快，因此在大功率LED照明产品中一般需要检测灯珠的实时温度，来调节输出功率或对过温进行保护。现有的灯珠温度检测技术有下面两种：

1、热敏电阻检测方法：将热敏电阻放在灯珠附近，利用差分放大电路将温度信号转换电压信号，如图2所示；2、采用半导体温度传感器（放在灯珠附近）：直接电压输出的半导体温度传感在灯珠附件，传感器输出是与温度一定的电压信号，如图3所示；而现有技术的缺点在于：①由于LED灯珠板和驱动电源一般是分开，需要单独的两根信号线把温度信号传到驱动电源上，从而实现温度保护功能。对路灯等需要做严格的防水，多加两个信号线，会增加防水难度和成本；②通用性不强，不同的驱动电源，需要使用自己设计的温度传感器和电路；③LED灯珠的结温是温度传感器的位置温度加上灯珠的温升，灯珠的温升是损耗和热阻的乘积，由于热阻很难精确，所以传统方法温度结果精度不高。

Tj=Tc+P*Rjc

发明内容

发明目的：解决在LED照明产品中需要温度传感器和信号线；提高灯珠温度检测精度。

技术方案：LED照明产品的驱动电源一般是恒流输出模式，且输出电压能够根据负载变化；LED灯珠组件一般是n个灯珠串联，然后并成m排；所以驱动电源输出电流

I_o=I_D11+I_D21+…+I_Dm1,

驱动电源的输出电压：

V_o=V_D11+V_D12+…+V_D1n。

对于每个灯珠的两端正向导通电压，在通过电流不变的情况下，与结温存在近于线性关系，即V_f=A+BT_j；当电流和灯珠型号固定时，参数A和B也是个不变的值。n个串联的灯珠通过的电流和型号是一样的，则

V_o=nA+B(T_j(D11)+T_j(D12)+…+T_j(D1n))；

由于LED灯珠组件中每个灯珠的散热条件基本一样，即热分布均匀，工程上近似认为每个灯珠的结温相同，所以

V_o=nA+nBT_j。

驱动电源的输出电压正端（即灯珠组件上的电压正端）连接到电阻R1一端，R1和R2串联，R2的另一端接到驱动电源的输出电压负端（即地端），将R1和R2的连接点连到AD转换器的输入端，它将电压模拟信号转换成数字信号，AD转换器的输出接到MCU的I/O口上；MCU的一个I/O口连接到驱动电源的on/off（开/关）控制脚,MCU另一个I/O口连接到驱动电源的调光功能脚上。

本发明是驱动电源的输出电压经过电阻R1和R2分压，变成适合A/D转换器输入的电压，然后经过A/D转换器转换成数字信号，V_o的数字信号输入到具有简单计算功能的MCU中，然后根据驱动电源电压（即灯珠组件两端的电压）与灯珠结温的关系式V_o=nA+nBT_j；MCU就会计算得到灯珠结温T_j=(V_o-nA)/nB。为了得到关系式中的常量nA,nB,本发明又设计了一种自校准方法，得到关系式中nA,nB；图5所示。

nB由以下方法得到

第一步设置已知环境温度为T₁，启动驱动电源驱动LED灯珠组件，稳定工作一段时间，热分布已均匀稳定，然后测量驱动电源输出电压为V_o1;

第二步设置已知环境温度为T₂，启动驱动电源驱动LED灯珠组件，稳定工作一段时间，热分布已均匀稳定，然后测量驱动电源输出电压为V_o2;