高功率LED散热系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高功率LED散热系统及其控制方法，以实现高功率LED器件智能散热。本发明专利技术公开的高功率LED散热系统，包括：热管散热器，所述热管散热器的翅片上固定有PWM风扇，所述热管散热器的热沉上固定有用于探测高功率LED器件基底温度的热电偶，所述热电偶与所述PWM风扇之间连接有微控制器，所述微控制器的一输出端还与所述高功率LED器件的电源开关连接；以及所述微控制器，用于根据所述热电偶所探测到的温度切换所述PWM风扇的至少两种工作模式，并在所述高功率LED器件温度失控条件下，向所述高功率LED器件的电源开关输出关闭指令。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高功率LED(Light Emitting Diode,发光二极管)
，尤其涉及一种高功率LED散热系统及其控制方法。
技术介绍
LED作为新型照明光源与传统照明光源相比，具有寿命长、能耗低、安全、绿色环保、色彩丰富、微型化等显著优点。随着LED产品价格下跌和全球“禁白”计划的实施，LED在照明领域正加速迈向普及化。但随着尺寸的减小以及功率的大幅提高，导致高功率LED芯片结温急剧上升，降低LED的使用寿命和稳定性，并产生色飘，加速老化等一系列问题。研究表明，当温度超过一定值时，器件的失效率将呈指数规律攀升，温度每升高1℃，发光强度减少约1％，波长变化0.2-0.3nm。因此，高功率LED的散热问题成为大功率LED照明发展的重要技术瓶颈之一。但是这种散热方式不能调节散热能力，没有意外保护功能，不够智能。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种高功率LED散热系统及其控制方法，以实现高功率LED器件智能散热。为实现上述目的，本专利技术公开的高功率LED散热系统，包括：热管散热器，所述热管散热器的翅片上固定有PWM风扇，所述热管散热器的热沉上固定有用于探测高功率LED器件基底温度的热电偶，所述热电偶与所述PWM风扇之间连接有微控制器，所述微控制器的一输出端还与所述高功率LED器件的电源开关连接；以及所述微控制器，用于根据所述热电偶所探测到的温度切换所述PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)风扇的至少两种工作模式，并在所述高功率LED器件温度失控条件下，向所述高功率LED器件的电源开关输出关闭指令。为实现上述目的，本专利技术还公开一种高功率LED散热系统的控制方法，包括：微控制器经固定在热管散热器热沉上的热电偶探测高功率LED器件的基底温度；所述微控制器根据所述热电偶所探测到的温度切换PWM风扇的至少两种工作模式，并在所述高功率LED器件温度失控条件下，向所述高功率LED器件的电源开关输出关闭指令。本专利技术具有以下有益效果：适用于大功率LED自动散热系统，散热智能且高效，极大提高了大功率LED照明灯具的可靠性和稳定性。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术优选实施例公开的高功率LED散热系统的微控制器的结构框图。图2是本专利技术优选实施例公开的高功率LED散热系统的控制方法流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1本实施例公开一种高功率LED散热系统，包括热管散热器和微控制器。热管散热器是本领域技术人员熟知的器件(故未具体图示)，通常包括热沉、热管和翅片。本实施例中，热管可具体采用U型热管，其冷凝端与翅片连接，其蒸发端嵌入热沉中(可与热沉的热盘平齐)。其中，可选的，热沉与产生热源的高功率LED器件之间经导热绝缘胶粘连有热盘(热盘，又称为集热盘、集热罩、聚热盖等)。本实施例中，各接触面可采用硅胶或其他导热性能良好的材料粘接，下述不再赘述。进一步的，本实施例的热管散热器的翅片上固定有PWM风扇，且该热管散热器的热沉上固定有用于探测高功率LED器件基底温度的热电偶(具体可采用K型热电偶传感器)，该热电偶与该PWM风扇之间连接有微控制器，且该微控制器的一输出端还与高功率LED器件的电源开关连接；以便于该微控制器根据热电偶所探测到的温度切换PWM风扇的工作模式，并在高功率LED器件温度失控条件下，向高功率LED器件的电源开关输出关闭指令。较佳的，本实施例中可采用PWM双风扇，分别安装在翅片的两侧，一个以吹风散热方式工作，一个以抽风散热方式工作。可选的，本实施例中，PWM风扇的工作模式至少为两种，具体的工作模式包括但不限于风扇档位的模式切换，和/或温控模式的切换，例如：温控模式一基于环境温度与热电偶的温度差进行控制，温控模式二基于设定温度与热电偶的温度差进行控制。本实施例中，如图1所示，具体微控制器的结构可以采用以下框架：单片机10，其经A/D转换器20与热电偶30连接，并连接用于驱动PWM风扇的驱动器40；且还包括：分别与单片机连接的矩阵键盘50和显示屏60，以及还设有一环境温度传感器70与单片机连接，以及一与高功率LED器件的电源开关连接的继电器80。藉此，则上述切换信息可通过矩阵键盘设置和获取，并通过显示屏显示相关的切换信息。其中矩阵键盘主要用于采集录入及修改用户所设置的具体参数，例如，PWM风扇的启动、暂停及关闭条件等，以及配套档位的温控条件及切换条件等，可选的，相应条件在出厂前也可以设置相应的默认值，以自动模式供用户选择；而显示屏则用于输出直观的界面供用户操作。与之配套的，该单片机在初始化前还需要烧录相应的中控程序。具体的，上述微控制器的配件选型可以采用MCS-52单片机、1602LCD显示屏、MAX6675A/D转换器、L298N PWM风扇驱动器、DS18B20环境温度传感器、以及4x4的矩阵键盘(按键)组成。实施例2与上述实施例1相对应的，本实施例公开一种高功率LED散热系统的控制方法，如图2所示，包括：步骤S1、微控制器经固定在热管散热器热沉上的热电偶探测高功率LED器件的基底温度。步骤S2、微控制器根据热电偶所探测到的温度切换PWM风扇的至少两种工作模式，并在高功率LED器件温度失控条件下，向高功率LED器件的电源开关输出关闭指令。所谓温度失控，是指PWM风扇最大功率运转条件下，高功率LED器件的基底温度达到或超过了相应的安全用电的温度最大值。本实施例中，上述工作模式可以由厂家设定相应的默认值，以自动模式显示供用户选择，也可以由用户人为设定及修改，相关信息包括但不限于：PWM风扇的启动、暂停及关闭条件等，以及配套档位的温控条件及切换条件等。例如，当微控制器部署有环境温度传感器时，温控模式可以基于环境温度与热电偶的温度差进行控制，也可以基于设定温度与热电偶的温度差进行控制。综上，基于本专利技术的技术方案，大功率LED器件工作时的热流量传递至紧密接触的热盘和热管的蒸发端；一方面，热流量分别经热沉(通常不规则分布，以增大散热面积)导出到环境中；一方面，经热管内相变填充材料的相变过程，将热量传导至热管的冷凝端与翅片(可选铝合金材质)，最终由翅片将传输过来的热量传给环境。与此同时，当热电偶将探测到的高功率LED器件基底温度信号输送给微控制器后，微控制器可以根据设定的散热模式进行切换；例如，微控制器在确定检测温度已高出高功率LED器件设定的工作温度或超过环境温度一定值时，确定启动PWM风扇工作，并进一步确定启动运转的工作时间及档位等，并在高功率LED器件的基底温度达到或超过了相应的安全用电的温度最大值，关闭PWM风扇并切断高功率LED器件的电源，从而形成安全的热量快速导出、制冷、散热的综合系统，以实现高功率LED器件智能散热。此外，本专利技术上述所公开的高功率LED散热系统及其控制方法，软硬件都可以灵活设置，比如风扇及热管的数量及温控的范围等等，适配于各种功率及型号的高功率LED器件，兼容性强，可以预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高功率LED散热系统，其特征在于，包括：热管散热器，所述热管散热器的翅片上固定有PWM风扇，所述热管散热器的热沉上固定有用于探测高功率LED器件基底温度的热电偶，所述热电偶与所述PWM风扇之间连接有微控制器，所述微控制器的一输出端还与所述高功率LED器件的电源开关连接；以及所述微控制器，用于根据所述热电偶所探测到的温度切换所述PWM风扇的至少两种工作模式，并在所述高功率LED器件温度失控条件下，向所述高功率LED器件的电源开关输出关闭指令。

【技术特征摘要】
1.一种高功率LED散热系统，其特征在于，包括：热管散热器，所述热管散热器的翅片上固定有PWM风扇，所述热管散热器的热沉上固定有用于探测高功率LED器件基底温度的热电偶，所述热电偶与所述PWM风扇之间连接有微控制器，所述微控制器的一输出端还与所述高功率LED器件的电源开关连接；以及所述微控制器，用于根据所述热电偶所探测到的温度切换所述PWM风扇的至少两种工作模式，并在所述高功率LED器件温度失控条件下，向所述高功率LED器件的电源开关输出关闭指令。2.根据权利要求1所述的高功率LED散热系统，其特征在于，所述热管散热器还包括：U型热管，其冷凝端与所述翅片连接，其蒸发端嵌入所述热沉中；所述热沉与所述高功率LED器件之间经导热绝缘胶粘连有热盘。3.根据权利要求1所述的高功率LED散热系统，其特征在于，所述微控制器包括：单片机，其经A/D转换器与所述热电偶连接，并连接用于驱动所述PWM风扇的驱动器。4.根据权利要求3所述的高功率LED散热系统，其特征在于，所述微控制器还包括：分别与所述单片机连接的矩阵键盘和显示屏。5.根据权利要求3或4所述的高功率LED散热系统，其特征在于，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军辉，肖承地，廖海龙，何虎，陈卓，朱文辉，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43