一种基于PWM的LED温度控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于PWM的LED温度控制方法及系统，该方法包括以下步骤：控制器检测光敏电阻电压U1，计算出LED的亮度；根据PWM占空比d1计算LED当前总功耗W1，根据W1进行功耗查表，找出在当前W1时LED应达到的光效率η1，根据LED的亮度和当前总功耗W1计算当前光效率η2，比较η1与η2，如果η2小于η1，则根据温度-光效率曲线筛选出总功耗W2比W1低的点，根据总功耗W2计算PWM占空比d2，根据d2调整PWM输出信号，从而使LED电路温度始终控制在一个合适的范围内，避免温度过高，影响LED的光效率。本发明专利技术可以使LED在合适的温度范围内工作、充分发挥其光效率，并能实现LED亮度与光效率、温度达到最佳平衡。本发明专利技术的LED温度控制系统结构简单，成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种LED照明设备的温度控制
，具体涉及一种基于PWM的LED 温度控制方法及系统。
技术介绍
LED因寿命长、效率高、节能等优势，在照明领域中的应用越来越广泛。但LED的寿命与光效率和工作温度有密切关系，温度超过一定值后，其光效率和寿命会迅速下降。由于光效率的下降，LED的亮度下降，更多的功耗会转化成热能而耗散掉；如果是可调亮度的 LED，此时为了增加亮度而增加电流，会进一步增加其发热量，不仅起不到增加亮度的目的， 反而会加速LED的老化。目前，LED电路中的控制温度方法，一般是通过增加散热器进行散热，被动地降低 LED的工作温度，由于工艺安装等问题，对不同批次的LED很难保证其散热的效果相同，甚至于同一个LED照明设备中，由于每个LED的的位置等因素，其散热效果也不一定相同；或者通过调节LED亮度改变发热量，而这种方式很难被使用者接受。在“一种提高LED灯的功率方法及系统”(申请号201010154632. 5，公开日2010年 9月22日，公开号CN101841956A)的专利文件中提出了通过散热器和温度检测及控制相结合，在保证LED温度不超上限的情况下，尽量加大瞬间电流，从而尽量提高LED的功率。该种方法和设备也存在温度难以准确测量和控制的问题。同时，该方法需要的硬件设备的构成也较复杂，成本相应较高。
技术实现思路
为了解决上述技术中的不足，本专利技术提供一种可以使LED在合适的温度范围内工作、充分发挥其光效率并能实现LED亮度与光效率、温度达到最佳平衡的基于PWM的LED温度控制方法及系统。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是提供一种基于PWM的LED温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤a、亮度检测回路检测光敏电阻或光敏半导体元件的电压Ul并将电压Ul输出到AD 转换器再由AD转换器输出到控制器，然后由控制器根据电压Ul计算出LED的亮度；或者直接将电压Ul输出到内置有AD转换器的控制器，再由控制器根据电压Ul计算出LED的亮度；b、控制器根据当前控制电路中PWM占空比dl计算出LED的当前总功耗Wl，控制器将当前总功耗WI进行功耗查表，找出在当前总功耗Wl时LED应该达到的光效率n I ；C、控制器根据步骤a计算出的LED的亮度和步骤b计算出的LED的当前总功耗Wl 计算出当前系统中LED的光效率n2 ；d、比较ni与n2，如果n2< ni，则控制器根据n2对控制器中的温度-光效率曲线数据表进行查询，找到光效率与n2相等的一组曲线，同时在这组曲线中筛选出总功耗比当前总功耗Wi低的点；如果n2= ni，则控制器不做任何调整，延时一段时间重新检测；e、如果找到步骤d中所述的点，控制器根据这个点的总功耗W2计算出PWM占空比 d2,并根据占空比d2调整控制LED的PWM输出信号，并将PWM输出信号输出到驱动电路；如果没有找到步骤d中所述的点，则控制器不做任何调整，延时一段时间重新检测。所述温度-光效率曲线是与LED本身特性相关的一组曲线，该曲线中包括参数光效率、总功耗、温度、电压、电流。一种基于PWM的LED温度控制系统，包括至少一个驱动回路，其特征在于还包括控制电路，所述控制电路包括至少一个亮度检测回路和一个控制器，所述亮度检测回路与控制器连接，所述控制器与驱动回路连接。所述控制电路还包括一个AD转换器，所述AD转换器独立设置在控制电路中，一端与亮度检测回路连接，另一端与控制器连接；或者所述AD转换器是直接集成在控制器中。所述亮度检测回路为一个桥式分压电路，至少包括一个光敏电阻或一个光敏半导体元件，所述光敏电阻或光敏半导体元件所在的分压电路与控制器连接。所述桥式分压电路为由光敏电阻或光敏半导体元件与三个电阻组成的四臂电桥。所述控制器为单片机。所述控制器上设有至少一个电压检测端和至少一个PWM信号输出端。综上所述，本专利技术所提供的基于PWM的LED温度控制方法及系统可以使LED在合适的温度范围内工作、充分发挥其光效率，并能实现LED亮度与光效率、温度达到最佳平衡。本专利技术的LED温度控制系统结构简单，成本低廉。附图说明图I为本专利技术实施例中的控制电路图；图2为本专利技术控制方法的流程图。其中，I、光敏电阻；2、电阻；3、内置有AD转换器的控制器；4、开关管；5、LED。 具体实施例方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明如图I所示一种基于PWM的LED温度控制系统，包括一个驱动回路，其特征在于 还包括控制电路，所述控制电路由一个亮度检测回路和一个控制器3，所述控制器3内集成有AD转换器；所述亮度检测回路的电压输出端与控制器3的电压检测端连接，所述驱动回路与控制器3的PWM信号输出端连接。所述亮度检测回路由一个光敏电阻I和三个电阻2组成一个四臂电桥分压电路， 光敏电阻I所在的分压电路与控制器3连接。所述驱动回路由LED5和控制LED5的开关管4组成，所述LED5的阴极与开关管4 的集电极相连接，开关管4的基极与控制器3的PWM输出端相连接，开关管4的发射极接地。驱动回路也可以采用其他常用的结构，如采用MOS管等其它开关器件，或采用与本驱动回路结构对偶的驱动回路等。所述控制器3为单片机，单片机上设有一个电压检测端和一个PWM信号输出端。如图2所示，一种根据图I所述的温度控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤a、亮度检测回路检测光敏电阻I的电压Ul并将电压Ul输出到内置有AD转换器的控制器3，再由控制器3根据电压Ul计算出LED5的亮度；b、控制器3根据当前控制电路中PWM占空比dl计算出LED5的当前总功耗W1，控制器3将当前总功耗Wl进行功耗查表，找出在当前总功耗Wl时LED5应该达到的光效率 n I ；C、控制器3根据步骤a计算出的LED5的亮度和步骤b计算出的LED5的当前总功耗Wl计算出当前系统中LED5的光效率n2 ；d、比较n I与n 2，如果n 2 < n 1，则控制器3根据n 2对控制器3中的温度-光效率曲线数据表进行查询，找到光效率与n2相等的一组曲线，同时在这组曲线中筛选出总功耗比当前总功耗Wi低的点；如果n2= ni，则控制器3不做任何调整，延时一段时间重新检测；e、如果找到步骤d中所述的点，控制器3根据这个点的总功耗W2计算出PWM占空比d2，并根据占空比d2调整控制LED5的PWM输出信号，并将PWM输出信号输出到驱动电路，从而控制开关管4驱动LED5的开和关；如果没有找到步骤d中所述的点，则控制器3不做任何调整，延时一段时间重新检测。所述温度-光效率曲线是与LED本身特性相关的一组曲线，不同的LED有不同的特性曲线，由前期测试获得，该曲线中包括参数光效率、总功耗、温度、电压、电流。另外，根据亮度检测回路和驱动回路数量的不同，根据步骤a中检测到的电压而计算出的光效率具有不同的控制方式(I)如果LED温度控制系统中每个LED单元有一个亮度检测回路和多个驱动回路， 则由亮度检测回路检测到的一个电压计算出的光效率要同时控制多个驱动回路，即一对多控制。(2)如果LED温度控制系统中每个LED单元中的每个驱动回路分别对应一个亮度检测回路，则检测到的多组电压需分别处理，并分别计算出相应的光效率控制对应的驱动回路，即一对一控制。本实施例中只有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张江梅，毕永伟，何桥，李智，
申请(专利权)人：西南科技大学，四川新众恒科技有限公司，
类型：发明
国别省市：