一種編隊(duì)燈led光源全壽命亮度精準(zhǔn)控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在LED壽命期內(nèi)（通常指半衰期），保持LED亮度恒定不變的控制 技術(shù)的編隊(duì)燈LED光源全壽命亮度精準(zhǔn)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國軍事工業(yè)的迅速發(fā)展，軍用飛機(jī)的種類和數(shù)量都在不斷增長。然而，由于 機(jī)載設(shè)備LED背光、補(bǔ)光以及機(jī)內(nèi)外照明光源在壽命期內(nèi)均存在亮度衰減的問題，容易給 飛行員的操作帶來隱患甚至誤判，從而造成事故。
[0003] 目前該行業(yè)LED驅(qū)動絕大多數(shù)采用恒流驅(qū)動，該方式雖然有效地彌補(bǔ)了由于LED 器件一致性差異造成亮度不均的問題，但對于LED壽命期內(nèi)因時(shí)間老化帶來的光效降低， 使得恒流驅(qū)動的LED輸出的光通量減小，從而亮度降低的問題并沒有能夠解決。另外，極少 一部分采用恒壓驅(qū)動LED的技術(shù)方案不僅不能解決亮度衰減問題，而且不能解決LED器件 一致性差異造成亮度不均的問題。
[0004] 在編隊(duì)燈條件下，由于結(jié)構(gòu)尺寸限制造成不能夠附加光敏傳感器進(jìn)行亮度反饋信 息采集，提升了技術(shù)難度。然而，由于編隊(duì)燈工作時(shí)間一般在5000h以下，這又為亮度預(yù)測 帶來了便利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種編隊(duì)燈LED光源全壽命亮度精準(zhǔn)控制系統(tǒng)，在編隊(duì)燈 條件下，以一種合理的采樣方法精準(zhǔn)控制LED光源全壽命亮度恒定的技術(shù)，解決了編隊(duì)燈 條件下光源亮度逐漸變暗的問題，避免了目前常見的編隊(duì)燈初始亮度偏高，后期亮度偏低 不良現(xiàn)象。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種編隊(duì)燈LED光源全壽命亮度精準(zhǔn) 控制系統(tǒng)，包括LED燈組和LED恒流源組成的LED燈體，以及用于驅(qū)動LED燈組的PWM輸出 模塊，其特征在于所述系統(tǒng)還包括與LED燈組連接的LED燈組電壓采樣模塊，LED燈組電壓 采樣模塊的輸出端與控制模塊連接，控制模塊根據(jù)測量的LED兩端電壓以及工作時(shí)間預(yù)測 LED亮度衰減率，驅(qū)動補(bǔ)償亮度衰減，確定所需補(bǔ)償?shù)牧炼人鶎?yīng)的PWM占空比的變化值， 輸出PWM信號給PWM輸出模塊。
[0007] 所述LED燈組包括多個(gè)串聯(lián)連接的LED燈，所述多個(gè)串聯(lián)連接的LED的兩端與LED 燈組電壓采樣模塊的輸入端連接，所述多個(gè)LED燈與多個(gè)串聯(lián)連接的穩(wěn)壓管并聯(lián)連接，其 中每個(gè)LED分別與一個(gè)相應(yīng)的穩(wěn)壓管并聯(lián)連接，在所述多個(gè)串聯(lián)連接的LED燈的正極連接 二極管的負(fù)極，所述二極管的正極連接PWM輸出模塊，所述二極管的正極還通過第一電阻 連接三極管的基極，三極管的發(fā)射極通過并聯(lián)連接的第二電阻和第三電阻接地，三極管的 集電極界所述多個(gè)串聯(lián)連接的LED燈的負(fù)極，三極管的基極和發(fā)射極之間還并聯(lián)一穩(wěn)壓管 和一電容。
[0008] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種編隊(duì)燈LED光源全壽命亮度精準(zhǔn)控制系統(tǒng)的控 制方法，在編隊(duì)燈條件下，以一種合理的采樣方法精準(zhǔn)控制LED光源全壽命亮度恒定的技 術(shù)，解決了編隊(duì)燈條件下光源亮度逐漸變暗的問題，避免了目前常見的編隊(duì)燈初始亮度偏 高，后期亮度偏低不良現(xiàn)象。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種編隊(duì)燈LED光源全壽命亮度精 準(zhǔn)控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟:A、采樣LED燈組兩端的電壓；B、 依據(jù)電壓變化來預(yù)測LED的亮度衰減率；C、依據(jù)工作時(shí)間預(yù)測LED亮度衰減率；D、綜合亮 度預(yù)測，分別根據(jù)由于工作時(shí)間和結(jié)溫造成的亮度衰減率的乘積，作為總的亮度衰減率；E、 驅(qū)動補(bǔ)償亮度衰減，調(diào)節(jié)PWM占空比，測量不同電流密度對應(yīng)的LED亮度，從而確定所需補(bǔ) 償?shù)牧炼人鶎?yīng)的PWM占空比的變化值。
[0010] 本發(fā)明由LED燈組和LED恒流源組成的LED燈體，采用LED額定恒流驅(qū)動，PWM可 變占空比補(bǔ)償LED亮度衰減；當(dāng)LED由于壽命或溫度原因，造成亮度衰減時(shí)，溫度變化引起 的亮度衰減會造成LED兩端的電壓變化，可由LED衰減參數(shù)采樣數(shù)據(jù)送至MCU控制部分進(jìn) 行數(shù)據(jù)處理，然后由MCU控制部分改變PWM占空比補(bǔ)償LED亮度的衰減；壽命原因造成的 LED亮度衰減，可通過亮度-時(shí)間模型測試得到相關(guān)參數(shù)，然后依據(jù)RTC時(shí)鐘記錄的工作時(shí) 間，定量預(yù)測亮度衰減的程度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：在無法利用光敏傳感器作為亮度反饋的 場合，綜合利用亮度衰減造成其他電氣參數(shù)的變化來準(zhǔn)確預(yù)測亮度衰減的量值，進(jìn)而在電 氣驅(qū)動方面進(jìn)行補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)。該技術(shù)降低了成本、減小了空間，擴(kuò)大了LED恒亮度的應(yīng)用范 圍。
【附圖說明】
[0011] 附圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)LED光源及驅(qū)動電路原理圖。
[0012] 附圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)原理框圖。
[0013] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 圖中包括LED燈體及控制盒，其特征在于：LED光源燈體包含LED光源1、恒流驅(qū)動 電路2和LED電壓采樣電路，控制盒包含MCU處理模塊、RTC時(shí)鐘、AD轉(zhuǎn)換模塊、PWM輸出模 塊、RS485調(diào)試串口、電源電路等。
[0015] 所述LED燈組包括多個(gè)串聯(lián)連接的LED燈LED1~LED4,所述多個(gè)串聯(lián)連接的LED 的兩端與LED燈組電壓采樣模塊的正輸入端+Vchk和-Vchk連接，所述多個(gè)LED燈與多個(gè) 串聯(lián)連接的穩(wěn)壓管Z1~Z4并聯(lián)連接，其中每個(gè)LED分別與一個(gè)相應(yīng)的穩(wěn)壓管并聯(lián)連接，在 所述多個(gè)串聯(lián)連接的LED燈的正極連接二極管D1的負(fù)極，所述二極管D1的正極連接PWM 輸出模塊，所述二極管的正極還通過第一電阻連接三極管Q1的基極，三極管Q1的發(fā)射極通 過并聯(lián)連接的第二電阻和第三電阻接地，三極管Q1的集電極界所述多個(gè)串聯(lián)連接的LED燈 的負(fù)極，三極管Q1的基極和發(fā)射極之間還并聯(lián)一穩(wěn)壓管Z5和一電容C1。
[0016] 由于LED亮度衰減的主要因素是：工作時(shí)間和結(jié)溫。下面分別介紹關(guān)于這兩方面 數(shù)據(jù)處理的算法。
[0017] 關(guān)于結(jié)溫。
[0018] 首先，依據(jù)電壓變化間接測量結(jié)溫。在小電流近似下，LED正向壓降與結(jié)溫之間可 由⑴式表示：
[0020] 式中Vf為LED正向壓降，If為正向電流，I。為反向飽和電流，q為電子電荷，K是 玻爾茲曼常數(shù)，Rs是串聯(lián)電阻，η是表征PN結(jié)完美性的一個(gè)參量，處在1~2之間，T為結(jié) 溫。分析式（