LED灯故障检测电路和方法技术

提供了一种用于检测至少一个LED中的故障的LED故障检测电路。电路可以包括：测试电压生成器，用于向至少一个LED施加至少一个测试电压电平，其中至少一个测试电压电平小于标称操作电压范围；电流测量电路，用于在至少一个测试电压电平上测量至少一个LED的至少一个电流消耗；以及处理电路，耦接至测试电压生成器，用于促使至少一个测试电压电平施加到至少一个LED，处理电路耦接至电流测量电路，用于当至少一个测量的电流消耗具有与预期的电流消耗分布图不对应时，检测至少一个LED中的故障。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】LED灯故障检测电路和方法
本专利技术整体涉及用于检测LED灯中的故障的电子电路，并且更具体地，涉及用于车辆应用的LED灯故障检测电路。
技术介绍
如果在使用时存在故障模式条件，则许多灯应用都需要某种自动响应。然而，在没有添加高度集成的监测子电路的情况下，在正常操作条件下无法检测到某些故障模式条件。LED(发光二极管)灯通常被配置为使得多个LED与电流调节器(有源或无源)串联连接。在这种灯拓扑结构内，一个或多个LED可能会发生短路。在这种情况下，与正常运行的灯相比，灯将在相同的标称操作电压下继续消耗相同的标称电流。用于检测这些故障模式的当前状态的技术方法是嵌入监测电路，该监测电路测量整个串联LED串上的电压。这些灯通常具有多串LED，在这种情况下，监测电路要么需要分别监测每串LED，要么具有多个彼此通信的监测电路。这些电路会迅速变得复杂和昂贵。此外，由于这些电路的监测轨迹很长，它们可能对EMC高度敏感，并且当在EMC条件下发生错误检测时，锁定响应条件可能是严重的错误。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于检测至少一个LED中的故障的LED故障检测电路，所述电路包含：测试电压生成器，用于向所述至少一个LED施加至少一个测试电压电平，其中所述至少一个测试电压电平小于标称操作电压范围；电流测量电路，用于在所述至少一个测试电压电平上测量所述至少一个LED的至少一个电流消耗；以及处理电路，耦接至所述测试电压生成器，用于促使所述至少一个测试电压电平施加到所述至少一个LED，所述处理电路耦接至所述电流测量电路，用于当所述至少一个测量到的电流消耗具有的分布图与预期的电流消耗分布图不对应时，检测所述至少一个LED中的故障。根据本专利技术的另一实施例，提供了一种检测至少一个LED中的故障的方法，所述的方法包含：向所述至少一个LED施加至少一个测试电压电平，其中所述至少一个测试电压电平小于标称操作电压范围；在每个的所述至少一个测试电压电平测量所述至少一个LED的电流消耗；以及当所述测量到的电流消耗具有的分布图与预期的电流消耗分布图不对应时，检测所述至少一个LED中的故障。根据本专利技术的另一实施例，提供了一种用于检测具有至少一串LED的LED灯中的故障的LED故障检测电路，所述电路包含：测试电压生成器，用于向所述至少一串LED施加多个不同的测试电压电平，其中所述多个不同的测试电压电平各自均小于标称操作电压范围；电流测量电路，用于在所述每个的多个不同的测试电压电平测量所述至少一串LED的电流消耗；以及处理电路，耦接至所述测试电压生成器，用于促使所述多个不同的测试电压电平施加到所述至少一串LED，所述处理电路耦接至所述电流测量电路，用于当所述测量到的电流消耗具有的分布图与预期的电流消耗分布图不对应时，检测所述至少一串LED中的故障。通过参考以下说明书、权利要求和附图，本领域技术人员将进一步理解和领会本专利技术的这些和其他特征、优点和目的。附图说明根据详细描述和附图将更全面地理解本专利技术，其中：图1是以方框形式示出LED灯故障检测电路的电气电路图；图2是三个LED灯的灯电流消耗与驱动电压的关系图；图3是以示意性形式示出图1中所示的LED灯故障检测电路的测试电压生成器、处理电路以及主功率开关的示例的电气电路图；图4是以示意性形式示出图1中所示的LED灯故障检测电路的电流测量电路的示例的电气电路图；图5是示出可以由图1中所示的LED灯故障检测电路的处理电路执行的算法的示例的流程图；以及图6是以示意性形式示出图1中所示的LED灯故障检测电路的测试电压生成器、处理电路以及电流测量电路的替代性示例的电气电路图。具体实施方式所示的本实施例主要在于与用于检测LED灯中的故障的电子电路相关的方法步骤和装置部件的组合。相应地，在适当的情况下，电路部件和方法步骤在附图中已经由常规符号表示，仅示出了与理解本公开的实施例有关的那些具体细节，以便不会由于对受益于本文描述的本领域普通技术人员将显而易见的细节而使本公开模糊。进一步地，说明书和附图中相同的标号表示相同的元素。应当理解，附图中示出的以及以下说明书中描述的特定装置和过程仅仅是所附权利要求书中限定的专利技术概念的示例性实施例。因此，除非权利要求另有明确声明，否则与本文公开的实施例相关的特定尺寸和其他物理特征不应被认为是限制性的。出于本公开的目的，术语“耦接(coupled)”(以其所有的形式，耦接(couple)、耦接(coupling)、耦接(coupled)等)通常指两个部件(电气的或机械的)彼此直接或间接地接合。此类接合可以是本质上固定的或本质上可动的。此类接合可以通过两个部件(电气的或机械的)和任何附加的中间构件彼此一体地形成为单个整体来实现，或者通过两个部件来实现。除非另有说明，否则此类接合本质上可以是永久的，或者本质上可以是可移除的或可释放的。图1示出了LED灯故障检测电路10的示例，该LED灯故障检测电路可以包含测试电压生成器40，用于向至少一个LED20施加至少一个测试电压电平；电流测量电路60，用于在至少一个测试电压电平上测量至少一个LED20的至少一个电流消耗；以及处理电路80，耦接至测试电压生成器40，用于促使至少一个测试电压电平施加到至少一个LED20。处理电路80还耦接至电流测量电路60，用于当至少一个测量到的电流消耗具有的分布图与预期的电流消耗分布图不对应时，检测至少一个LED20中的故障。处理电路80还可以耦接至主功率开关90，用于促使落入标称操作电压范围内的标称操作电压电平施加到至少一个LED20。由测试电压生成器40生成的至少一个测试电压电平小于标称操作电压范围。可以提供电源30以向电路10的各个部件供电，并且该电源可以根据应用电路10的环境在结构上相当大地变化。例如，电源可以是外部电源，诸如车辆电池。LED灯故障检测电路10可以用于检测具有单个LED、一串LED或多串LED的灯中的故障。另外，LED灯故障检测电路10可以耦接至多个灯，以便同时检测多个灯中的故障。因此，如本文所使用的，“至少一个LED”应涵盖单个LED、多个LED、一串LED或多串LED，无论是在单个灯中还是在多个灯中。在所提出的电路10和方法中，电压与电流的关系的分布图被表征、分析并用于识别故障模式。如上所述，所提出的电路和方法通过向LED灯施加至少一个测试电压电平并测量LED灯的电流消耗而起作用。然后可以基于在至少一个测试电压电平中的任何一个上的异常电流消耗状况来检测短路的LED故障状况。图2示出了具有多个LED的LED灯的三个示例在各种电压电平上的电流消耗。第一LED灯是不具有短路LED的“良好”电路，第二LED灯是具有一个短路LED的“故障”电路，并且第三LED灯是具有两个短路LED的“故障”电路。在标称操作电压范围(例如，对于车辆为11V至13V)中，良好电路和故障电路的电流消耗相同。因此，如果人们仅在标称操作电压电平上测试LED灯的电流消耗，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测至少一个LED中的故障的LED故障检测电路，所述电路包含：/n测试电压生成器，用于向所述至少一个LED施加至少一个测试电压电平，其中所述至少一个测试电压电平小于标称操作电压范围；/n电流测量电路，用于在所述至少一个测试电压电平上测量所述至少一个LED的至少一个电流消耗；以及/n处理电路，耦接至所述测试电压生成器，用于促使所述至少一个测试电压电平施加到所述至少一个LED，所述处理电路耦接至所述电流测量电路，用于当所述至少一个测量的电流消耗具有的分布图与预期的电流消耗分布图不对应时，检测所述至少一个LED中的故障。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171102 US 62/580,7871.一种用于检测至少一个LED中的故障的LED故障检测电路，所述电路包含：
测试电压生成器，用于向所述至少一个LED施加至少一个测试电压电平，其中所述至少一个测试电压电平小于标称操作电压范围；
电流测量电路，用于在所述至少一个测试电压电平上测量所述至少一个LED的至少一个电流消耗；以及
处理电路，耦接至所述测试电压生成器，用于促使所述至少一个测试电压电平施加到所述至少一个LED，所述处理电路耦接至所述电流测量电路，用于当所述至少一个测量的电流消耗具有的分布图与预期的电流消耗分布图不对应时，检测所述至少一个LED中的故障。


2.根据权利要求1所述的LED故障检测电路，其中当所述至少一个测试电压电平中的其中一个的所述测量的电流消耗与所述至少一个测试电压电平中的其中一个的预期的电流消耗相差的量超过阈值时，所述处理电路检测到所述至少一个测量的电流消耗具有的分布图与所述预期的电流淌耗分布图不对应。


3.根据权利要求1所述的LED故障检测电路，其中所述测试电压生成器向所述至少一个LED施加多个不同的测试电压电平，其中所述多个不同的测试电压电平小于所述标称操作电压范围，并且其中所述电流测量电路在每个的所述多个不同的测试电压电平测量所述至少一个LED的电流消耗。


4.根据权利要求3所述的LED故障检测电路，其中当所述多个不同的测试电压电平中任何一个的所述测量的电流消耗与所述多个不同的测试电压电平中的所述一个的预期的电流消耗相差的量超过阈值时，所述处理电路检测到所述至少一个测量的电流消耗具有的分布图与所述预期的电流消耗分布图不对应。


5.根据权利要求3至4中任一项所述的LED故障检测电路，其中当在与所述多个不同的测试电压电平对应的测试电压范围上的所述测量的电流消耗的斜率与所述测试电压范围的预期的电流消耗的斜率相差的量超过阈值时，所述处理电路检测到所述至少一个测量的电流消耗具有的分布图与所述预期的电流消耗分布图不对应。


6.根据权利要求3至5中任一项所述的LED故障检测电路，其中当在首次测量到电流消耗的开启电压与预期的开启电压相差的量超过阈值时，所述处理电路检测到所述至少一个测量的电流消耗的分布图具有与所述预期的电流消耗分布图不对应。


7.根据权利要求3至6中任一项所述的LED故障检测电路，其中所述测试电压生成器包含充电电容器，所述充电电容器在由所述处理电路启用时被充电，并且在所述充电电容器充电时施加充电电压作为所述多个不同的测试电压电平。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的LED故障检测电路，其中所述至少一个LED包含多个LED。


9.根据权利要求1至7中任一项所述的LED故障检测电路，其中所述至少一个LED包含多串LED。


10.一种检测至少一个LED中的故障的方法，所述方法包含：
向所述至少一个LED施加至少一个测试电压电平，其中所述至少一个测试电压电平小于标称操作电压范围；
在每个的所述至少一个测试电压电平测量所述至少一个LED的电流消耗；以及
当所述测量的电流消耗具有的分布图与预期的电流消耗分布图不对应时，检测所述至少一个LED中的故障。


11.根据权利要求10所述的方法，其中当所述至少一个测试电压电平中的其中一个的所述测量到的电流消耗与...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·J·温斯特拉，I·R·巴赫勒，
申请(专利权)人：英诺泰克公司，
类型：发明
国别省市：美国;US