[發明專利]LED熱管理系統和方法

有效

• 申請號: 200980153529.4
• 申請日: 2009-11-30
• 公開（公告）號: CN102273321A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: G·R·布蘭德斯
• 申請（專利權）人: 科銳公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;蹇煒

相關申請的交叉引用

本申請要求享有2008年11月30日遞交的美國專利申請12/325,208的優先權。這里出于各種目的以引用的方式并入了該美國專利申請的公開的全部內容。

技術領域

本發明涉及LED設備以及包括該設備的組件。本發明的各種方面涉及LED組件，該LED組件具有熱管理能力以保護LED組件的LED部件免受過熱。本發明的其它方面涉及LED的熱管理方法以至少部分地消除LED中過高溫度的發生，該LED在使用中易受性能和/或操作壽命的熱致退化(heat-mediated?degradation)的影響。

背景技術

近年來，日益增加地采用LED作為各種家用電器、照明產品、儀器和顯示應用中的光源。

LED相對于傳統的白熾燈和熒光光源具有長的操作壽命，并且容許以多LED陣列進行電子控制，該多陣列提供寬范圍光輸出、色溫和光強度。

盡管LED的優點和日益增加的使用，但是升高溫度的LED易受性能和/或操作壽命的退化影響。例如，在環境溫度(～25℃)具有給定光輸出的LED在升高的溫度(例如80℃及以上)會經歷LED本身以及相關聯的熒光體的明顯退化，以使得LED組件變得較少發射并且光強度明顯衰減。在一些情況下，溫度退化會涉及量子阱故障，并且使LED組件有缺陷或者甚至對于其期望目的無用。

熱致LED退化隨著溫度的升高而增加。在指定溫度水平之上，在溫度以及LED退化的速率和程度之間存在強的相關性。LED性能和操作壽命變得受到熱效應嚴重影響的溫度閾值根據所涉及的LED的特定類型變化，但是通常這樣的閾值溫度在75℃-95℃的數量級。

在這樣的閾值溫度之下，LED性能和操作壽命通常是令人滿意的，但是在這樣的閾值溫度之上，LED不斷增加地受熱誘發退化的負面影響并且會快速經歷故障。出于這樣的目的，可以將LED的故障指定為在相同的電流操作條件下小于在25℃的流明輸出的70％的降低的流明輸出。

因而，LED具有最大操作溫度，在超出該溫度時將導致LED性能和/或操作壽命的相對快速和累進的退化。過高的LED操作溫度可以由于各種原因導致，包括LED元件的低劣安裝，不期望的高環境溫度，低劣設計的驅動電路，到LED的高功率輸入的瞬變“尖峰”或者其它系統事故，以及LED的故意“過驅動”。

LED的過高溫度操作因此是有害的，導致LED的熱調節退化，涉及負面化學改變、通過樹脂硬化表現的物理惡化、變色和脆化、對來自LED的入射輻射響應的熒光體的急劇下降、以及量子阱故障。

提供一種其中改善或者消除了這樣的熱致退化的LED組件和構造在本領域中將是明顯先進的。

發明內容

本發明涉及用于在使用中易受導致性能和/或操作壽命的熱致退化的熱生成影響的LED的熱管理的裝置和方法。

在一個方面，本發明涉及一種LED組件，包括：

一個或者多個LED；以及

熱控制器，設置成對LED操作條件做出響應并且響應性地限制所述一個或者多個LED的溫度。

在另一方面，本發明涉及一種適于與一個或者多個LED一起操作的熱控制系統，所述熱控制系統包括熱控制器，所述熱控制器設置成對LED操作條件做出響應并且響應性地限制所述一個或者多個LED的溫度。

本發明的另一實施例涉及一種用于LED的LED熱管理系統，所述系統包括：

熱保護組件，所述熱保護組件包括旁路電路，所述旁路電路可與包括所述LED的主電路耦合；并且

所述旁路電路包括旁路控制元件，所述旁路控制元件設置成在所述LED被加電并且處于閾值溫度以下的溫度時，將所述旁路電路維持在無電流流動條件，其中，所述閾值溫度在從75℃到95℃的范圍中，并且所述旁路控制元件設置成在經過所述主電路中的所述LED的電流否則將使所述LED在延長的時段內操作在所述閾值溫度或者所述閾值溫度以上時，至少部分使所述主電路中的電流重新路由(re-route)經過所述LED周圍(around)的所述旁路電路并且返回到所述主電路，使得將所述LED維持在所述閾值溫度以下。