[发明专利]用于发光二极管照明系统中的温度控制的系统和方法

说明书

技术领域

本发明的某些实施例针对集成电路。更具体地，本发明的一些实施例提供了用于热控制的系统和方法。仅作为示例，本发明的一些实施例已被应用于发光二极管(LED)。但应认识到，本发明具有更广泛的适用范围。

背景技术

在包括发光二极管(LED)的系统中，随着LED的前向导通电流的增大以及控制芯片的封装尺寸的减小，控制芯片和/或系统的散热通常成为关心的问题。为了防止控制芯片和/或LED过热，控制芯片经常检测系统温度的变化。如果系统温度增大到某一等级，则控制芯片通常进入过温保护模式并且最终关闭该系统。如果系统温度达到阈值，则温度控制机制可被实现以降低LED的驱动电流，以便防止系统温度继续升高。

LED照明系统(例如，LED灯)的功率通常由以下公式来确定：

P_d＝V_f*I_f(1)

其中，P_d表示LED灯的功率，V_f表示LED灯的电压，并且I_f表示LED灯的损耗电流。

由LED灯生成的热量经常需要被耗散(例如，通过与LED系统的封装相关的热阻(thermal resistance))以便使LED灯保持安全。环境温度(例如，LED灯外部的温度)可随着LED灯的散热而升高，并且进而减少LED灯的散热。LED控制系统(例如，控制芯片)在LED灯内部，其还包括一个或多个LED。环境温度与功率及LED灯的散热有关。LED控制系统的结温与环境温度之前的差可由以下公式来确定：

T_j-T_a＝P_d*θ_ja(2)

其中，T_j表示LED控制系统的结温(junction temperature)，T_a表示环境温度，并且θ_ja表示与LED控制系统的封装相关的热阻。根据公式(2)，结温可被感知以调节传递给LED灯的功率从而控制LED灯内部的温度以用于过热保护和防止LED灯的热失控。

根据公式(1)和(2)，LED控制系统的温度可被检测，并且LED的电流可被调整以获得LED控制系统的温度的反馈控制。例如，如果控制芯片的温度增大到某一等级，则控制芯片调整与一个或多个LED相关联的驱动电流以防止控制芯片的温度和/或环境温度继续增大。

图1是示出了与一个或多个LED相关联的驱动电流与用于温度控制的LED控制系统的温度的关系的简化习用图。如图1所示，如果LED控制系统的温度小于温度阈值(例如，T_BK)，则与一个或多个LED相关联的驱动电流保持在某个量值处(例如，I_{LED_NOM})。如果LED控制系统的温度超出温度阈值(例如，T_BK)，则LED控制系统减小驱动电流以降低LED控制系统的温度。例如，驱动电流的量值随着LED控制系统的温度变化而以负斜率变化。作为示例，如果LED控制系统的温度增大到更高的量值T₀，则LED控制系统将驱动电流降低到电流量值I_{LED_0}。如果LED控制系统的温度增大到另一量值T_END0，则LED控制系统将驱动电流降低到低量值(例如，0)。

图1所示的温度控制机制具有一些缺陷，例如，在某些情况下的LED闪烁。因此十分需要提高LED系统中的温度控制技术。

发明内容

本发明的某些实施例针对集成电路。更具体地，本发明的一些实施例提供了用于热控制的系统和方法。仅作为示例，本发明的一些实施例已被应用于发光二极管(LED)。但应认识到，本发明具有更广泛的适用范围。