[實(shí)用新型]一種閉環(huán)控制的大功率白光LED燈散熱器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720089335.4
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN206723851U
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊鵬;李敏艷
• 申請（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類號: F21K9/20
• 分類號: F21K9/20;F21V29/503;F21V29/54;F21V29/76;F21V29/15;F21V23/00;H05B33/08;F21V17/12;F21V29/87;F21Y115/10
• 代理公司: 揚(yáng)州蘇中專利事務(wù)所(普通合伙)32222
• 代理人: 許必元

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于大功率LED燈散熱技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種閉環(huán)控制的大功率白光LED燈散熱器，具體的說是涉及一種精度高、抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定、性價比高、適應(yīng)各種大功率LED燈的散熱器。

背景技術(shù)

對白光LED燈的發(fā)光效率與溫度的關(guān)系研究表明，溫度的升高會造成藍(lán)光波峰慢慢向長波方向偏移，從而使芯片的發(fā)射波長與熒光粉激發(fā)波長難以匹配，導(dǎo)致白光LED的發(fā)光效率嚴(yán)重下降，而且當(dāng)溫度超過50℃時，色溫會偏高，導(dǎo)致顯色指數(shù)變得低劣。主要是由于溫度升高，藍(lán)光波峰長移，熒光粉波峰變平坦而且劣化。在實(shí)際應(yīng)用中，LED的散熱方式仍然以被動散熱為主。然而，被動散熱所采用的散熱體體積大而且笨重，散熱效率不高，導(dǎo)致散熱問題制約著LED，尤其是大功率LED的發(fā)展和應(yīng)用。主動散熱方式有多種，其中，半導(dǎo)體制冷具有熱慣性小、制冷速度快、體小質(zhì)輕、易于調(diào)控、壽命長、無噪聲、無污染等優(yōu)點(diǎn)。Cheng等人用熱電器件來制冷，顯著地降低了結(jié)溫；房偉采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)出基于PWM(脈沖寬度調(diào)制)的半導(dǎo)體制冷溫度控制系統(tǒng)，并通過仿真模擬了將該系統(tǒng)用于LED散熱；李長光基于半導(dǎo)體制冷的大功率LED溫度控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了溫度波動為0.5℃，滿足LED散熱的需要。利用半導(dǎo)體制冷方式來解決LED照明系統(tǒng)的散熱問題，但是上述系統(tǒng)中采集的溫度都是LED基板單點(diǎn)溫度，不能很好反應(yīng)LED等的上下板溫差帶來的控制誤差。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型針對上述系統(tǒng)中采集的溫度都是LED基板單點(diǎn)溫度，不能很好反應(yīng)LED等的上下板溫差帶來的控制誤差，提出一種閉環(huán)控制的大功率白光LED 燈散熱器，將白光LED模組、集成溫度傳感器、TEC制冷器集成在同一組件中，運(yùn)用PID模擬電路實(shí)現(xiàn)溫度控制為±0.5℃，可滿足各種大功率LED燈散熱的需要。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種閉環(huán)控制的大功率白光LED燈散熱器，包括大功率白光LED；其特征在于：所述散熱器由LED基板、半導(dǎo)體制冷器、散熱片、隔熱材料、LED基板上部溫度傳感器和LED基板下部溫度傳感器組成；所述隔熱材料設(shè)置在所述散熱片的上方，所述LED基板設(shè)置在所述隔熱材料的上方，所述半導(dǎo)體制冷器置于所述LED基板和散熱片之間，所述大功率白光LED作用于所述LED基板上，所述LED基板上部溫度傳感器置于所述LED基板的上表面，所述LED基板下部溫度傳感器置于所述LED基板的下表面；

所述LED基板上部溫度傳感器和LED基板下部溫度傳感器與所述半導(dǎo)體制冷器之間設(shè)有閉環(huán)控制電路，所述閉環(huán)控制電路由上傳感器電壓跟隨電路模塊、下傳感器電壓跟隨電路模塊、上傳感器差動放大電路模塊、下傳感器差動放大電路模塊、加法運(yùn)算電路模塊、反相運(yùn)算電路模塊、平均值運(yùn)算電路模塊、差動放大電路模塊、模擬PID運(yùn)算電路模塊以及半導(dǎo)體制冷器驅(qū)動電路模塊組成；上下傳感器電壓跟隨電路模塊的輸入分別與上下部溫度傳感器的輸出相連，上下傳感器差動放大電路模塊的輸入分別與上下傳感器電壓跟隨電路模塊的輸出相連，所述加法運(yùn)算電路模塊的輸入分別與差動放大電路模塊的輸出相連，所述反相運(yùn)算電路模塊與所述加法運(yùn)算電路模塊的輸出相連，所述平均值運(yùn)算電路模塊與所述反相運(yùn)算電路模塊輸出相連，所述差動放大器電路模塊的輸入與所述平均值運(yùn)算電路模塊的輸出相連，所述模擬PID運(yùn)算電路模塊的輸入與所述差動放大電路模塊的輸出相連，所述半導(dǎo)體制冷器驅(qū)動電路模塊的輸入與所述模擬PID運(yùn)算電路模塊的輸出相連。

所述LED基板、半導(dǎo)體制冷器和散熱片三者用螺絲固定，LED基板與半導(dǎo)體制冷器之間、散熱片與半導(dǎo)體制冷器之間均涂覆有導(dǎo)熱硅脂層。

所述LED基板上部溫度傳感器和LED基板下部溫度傳感器均采用型號為AD590的集成溫度傳感器。

所述半導(dǎo)體制冷器驅(qū)動電路模塊中的驅(qū)動芯片為CN5820。

所述差動放大電路模塊上設(shè)有溫度設(shè)定電路模塊。

所述PID運(yùn)算電路模塊由比較運(yùn)算電路、積分運(yùn)算電路和微分運(yùn)算電路構(gòu)成；比較運(yùn)算電路由運(yùn)算放大器A9、R90、R91、R92構(gòu)成；積分運(yùn)算電路由運(yùn)算放大器A10、R100、R101、C100構(gòu)成；微分運(yùn)算電路由運(yùn)算放大器A11、R110、R111、C110構(gòu)成。