主动式热管理方法以及带有主动式热管理的隧道用LED系统技术方案

本发明专利技术公开了一种隧道LED的主动式热管理方法，包括以下步骤：采集LED灯的温度值；根据所采集的温度值，周期性地调整LED灯的供电电流。本发明专利技术还公开了一种带有主动式热管理的隧道用LED系统，包括LED灯，还包括：温度传感器，用于采集LED灯的温度值；驱动电路，用于根据所采集的温度值，周期性地对LED灯进行电流调整。本发明专利技术解决了隧道中LED灯无法自主调节温度，从而造成大量损坏的问题，从而延长了LED系统的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
主动式热管理方法以及带有主动式热管理的隧道用LED系统
本专利技术涉及照明领域，尤其涉及主动式热管理方法以及带有主动式热管理的隧道用LED系统。
技术介绍
随着我国道路交通建设的迅速发展，公路隧道的建设规模及数量也越来越大，隧道属于交通事故多发地段，受其狭窄空间和行车视距的限制，隧道事故发生率为其它路段的3倍以上。提升隧道照明条件对降低隧道交通事故率具有十分重要的作用。隧道照明也由此出现了如节能、安全等亟待解决的问题。以浙江省为例，年公里隧道照明消耗的电量约为33.85万度。隧道照明用电已成为隧道运营成本的重要组成部分，很多交通隧道在日常使用中因不堪电费负担，不得不降低照明标准，从而埋下隧道行车安全隐患。LED(LightEmittingDiode)是一种半导体固体光源。自1962年通用电气公司的Holonyak专利技术了第一个实用的可见红光LED以来，历经近半个世纪的发展，LED以其低功耗、长寿命、无污染、抗冲击性好、发光效率高且易控制等显著优点，被认为是继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。与目前隧道照明广泛应用的高压钠灯和直管型荧光灯相比，LED灯在照明指标上具有如下显著优势：(1)理论上可以实现无级调光，消除“黑洞效应”和“白洞效应”；(2)显色指数高，且光谱中存在较多的蓝光成分，能有效提高可见度；(3)具有较宽的色温范围(4000K～5000K)，接近自然光，可有效减缓视觉疲劳；(4)可实现智能控制，消除眩光。此外，与现有隧道照明光源相比，在同样亮度条件下，LED耗电仅为高压钠灯的48％、荧光灯的35％，而寿命却分别是两者的20倍和10倍(LED灯实际寿命长达5万至7万小时)。可见，采用LED灯代替传统隧道照明光源具有十分重要的节能减排意义。尽管在LED散热(热管理)方面已经取得巨大的进步，但为保障隧道LED照明系统的长期运行可靠性，仍需针对隧道照明的如下特点和需求做进一步的突破：(1)与室内或道路照明不同，隧道照明为24小时照明，对LED系统的寿命和长期可靠性要求更高；(2)隧道内为典型的温湿、多灰环境，隧道LED系统的散热表面极易积灰，从而使得隧道LED系统在长期使用过程中，散热性能不断弱化、热阻增大、芯片结温升高，进而劣化LED的性能并缩短其使用寿命；(3)隧道(尤其是公路隧道)往往远离人员密集区，日常的监控和维护频率较低。因此，隧道LED系统一旦因为表面积灰或极端高温等原因而出现结温超标时，隧道管理单位往往难以第一时间发现并及时赶赴现场处理，这就要求隧道LED系统具有自动报警功能，并在结温超标后能主动采取保护措施，以避免LED系统性能发生不可逆转的劣化、甚至损坏。
技术实现思路
为了解决现有技术无法及时解决LED灯温度过高的问题，本专利技术提供了一种方法。一种隧道中LED系统的主动式热管理方法，包括以下步骤：采集LED系统中LED灯的温度值；根据所采集的温度值，周期性地对LED灯进行电流调整。其中所采集到的LED灯的温度值为LED灯的结温。通过对LED灯的电流自适应调整，即使在无人在场的情况下，也能够及时降低LED灯的温度，延长了LED灯的使用寿命。对电流进行调整根据当前LED灯的结温是否大于最大许可温度进行调整，具体而言，可选的，所述电流调整包括：步骤1，在当前周期中判断采集到的温度值Tc是否大于最大许可温度Tmax：是，则进入步骤2；否则，下一周期LED灯的电流In保持不变；步骤2，根据调节系数C调整下一个周期LED灯的电流In，使得：In＝C*(Tc-Tmax)/Tmax；再判断计算得到的电流In是否大于最小许可电流Imin：是，则进入下一周期；否则，进行断电保护。通过这一方法，使得在无人监控的环境下，也能够智能识别LED灯的温度状况，分别采取保持电流、减小电流以及断电保护的应对措施，从而能够大大降低人力维护的消耗。其中，在进行电流调节时，调节系数C是根据LED系统的总功率进行调节的，可选的，调节系数C的取值方式为，将LED系统的总功率分为若干个不同的取值区间，总功率的取值越高，调节系数C的取值越低且降低得越快，其中C的取值范围为0.91～0.98。由于散热器的热阻R是固定的，功率P增大后，根据公式ΔT＝P*R,其温升ΔT也会增加，为此，供电电流的降低不是线性的，而是针对功率P较大的情况，较快地降低电流，即系数C降低得越快，使得发热功率降低得越快。可选的，LED系统的总功率P的取值区间为三个：P小于50W，P大于或等于50W且小于100W，P大于或等于100W。而调节系数C也根据P的取值区间发生变化，在P小于50W时，调节系数C取0.96；P大于或等于50W且小于100W，调节系数C取0.95；P大于或等于100W，调节系数C取0.93。本专利技术的方法除了自适应调整之外，也包括用于提示用户进行手动散热的步骤，可选的，还包括步骤：当所采集的温度值超出温度阈值的持续时间超过预设值时发送报警信号。其中报警信号可为音频信号或是光信号，通过发出报警信号提醒用户手动清理散热器，以实现散热目的。本专利技术的方法可选的，还包括步骤：无线发送温度传感器所采集的温度值，并通过接收装置无线接收后进行显示。通过无线收发LED灯的温度值，可以由用户在远方监控，以便及时作出反应。利用上述主动式热管理方法，本专利技术还提供了一种带有主动式热管理的隧道用LED系统，包括LED灯，还包括：温度传感器，用于采集LED灯的温度值；驱动电路，用于根据所采集的温度值，周期性地对LED灯进行电流调整。该隧道LED系统通过自主调节LED灯的电流来降低LED灯的温度，确保LED灯的温度低于安全的最大许可温度(例如75℃)。其中温度传感器的类型多样，优选的，所述温度传感器通过热电偶采集温度值。热电偶通过将温度转换为电信号，再通过A/D转换等处理，转换为具体的数值，便于后续的调整和监控。本专利技术的隧道LED系统除了能够进行自适应调整之外，可选的，还包括：报警器，用于在采集到的温度值超出温度阈值时且持续时间超过预设值时发出报警信号。通过报警器，能够提示用户进行手动降温处理，从而达到更好的散热效果。本专利技术的隧道LED系统同时也用于远程监控，可选的，还包括：无线传输装置，用于无线发送传感器所采集的温度值；监控中心服务器，无线接收所采集到的温度值并进行显示。温度传感器获取无线传输装置通过RS232接口与相连接，可为GPRS无线传输装置，利用GPRS网络以及因特网进行远程通信，从而将温度值通过远端的监控中心服务器，呈现在显示屏上用于监控。本专利技术以温度监控数据为基础，首先对LED的供电电流进行自适应调整以主动的保护LED；其次能实时的上传温度数据至监控服务器，供业主监控分析；再次能在温度至持续超过报警门限而后主动发出报警信号给业主，以提醒对LED灯的散热器进行清理维护，从而避免LED损坏或性能劣化。附图说明图1为本专利技术一个实施例的系统结构示意图；图2为图1所示实施例中电源模块进行供电电流调整的方法流程图；图3为LED灯出光量与结温的关系曲线图；图4为器件寿命与结温的关系曲线图。具体实施方式为了对本专利技术进行详细的说明，现结合附图和实施例进一步地解释本专利技术。图1为本专利技术一个实施例的主动式热管理的隧道用LED系统，包括：驱动电路1、LED灯2、散本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道中LED系统的主动式热管理方法，其特征在于，包括以下步骤：采集LED系统中LED灯的温度值；根据所采集的温度值，周期性地对LED灯进行电流调整。

【技术特征摘要】
1.一种隧道中LED系统的主动式热管理方法，其特征在于，包括以下步骤：采集LED系统中LED灯的温度值；根据所采集的温度值，周期性地对LED灯进行电流调整；所述电流调整包括：步骤1，在当前周期中判断采集到的温度值Tc是否大于最大许可温度Tmax：是，则进入步骤2；否则，下一周期LED灯的电流In保持不变；步骤2，根据调节系数C调整下一个周期LED灯的电流In，使得：In＝C*(Tc-Tmax)/Tmax；再判断计算得到的电流In是否大于最小许可电流Imin：是，则进入下一周期；否则，进行断电保护。2.如权利要求1所述的隧道中LED系统的主动式热管理方法，其特征在于，调节系数C的取值方式为，将LED系统的总功率分为若干个不同的取值区间，总功率的取值越高，调节系数C的取值越低且降低得越快，其中C的取值范围为0.91～0.98。3.如权利要求1所述的隧道中LED系统的主动式热管理方法，其特征在于，LED系统的总功率P的取值区间为三个：P小于50W，P大于或等于50W且小于100W，P大于或等于100W。4.如权利要求1所述的隧道中LED系统的主动式热管理方法，其特征在于，还包括步骤：当所采集的温度值超出温度阈值的持续时间超过预设值时发送报警信号。5.如权利要求1所述的隧道...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴珂，李增珍，黄志义，章俊屾，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33