电力负载串的故障检测制造技术

本发明专利技术涉及电力负载串的故障检测，具体来说，涉及一种能用于检测具有多个串联连接的多个发光二极管的照明设备内故障的装置。第一电路节点、第二电路节点以及第三电路节点连接照明设备以使供给至多个发光二极管的电压施加在第一和第二电路节点之间，并且电源电压降的第一部分在第三和第二电路节点之间形成。评估单元耦合至第一电路节点、第二电路节点以及第三电路节点，并被配置为估算呈现在第三电路节点的电压是否在关于被定义为呈现在第一和第二电路节点之间的电源电压第二部分的标称值的预定义公差范围内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及检测诸如电力负载短路或断路故障的故障检测领域，尤其涉及检测串联连接的一串LED内发光二极管(LED)的故障。
技术介绍
包括发光二极管(LED)作为发光元件的照明设备(例如，灯)通常不能简单地连接至电源电压，而是必须由向LED提供规定负载电流以便形成期望辐射功率(辐射通量)的特定驱动电路(或控制电路)驱动。与常用电源电压(例如，自动应用中的12V、24V和42V)相 t匕，由于单个LED仅展示小的正向电压(范围大约从红外线GaAs LED的I. 5V至紫光和紫外线InGaN LED的4V)，所以几个LED被串联连接以形成所谓的LED串。在众多应用中，期望具有包含在驱动电路(或控制电路)内允许检测连接至驱动电路的LED串内故障LED的故障检测。LED可以被看作二端网络。在断路或短路状态下二端之间的故障LED明显可见。如果LED串的一个LED因为断路出现故障，这很容易检测，因为故障LED中断了整个LED串的电流。如果LED串的一个LED因为短路出现故障，只有故障LED停止发光，这在一些应用中可能不是问题。然而，其他应用要求辐射功率保持在窄范围内。因此，一般要求电路布置能够可靠地检测LED串内包括短路故障的故障。
技术实现思路
公开了一种用于检测包括多个串联连接的多个发光二极管的照明设备内故障的电路。该电路包括用于连接照明设备的第一、第二以及第三电路节点以使供给至多个发光二极管的电压施加到第一和第二电路节点之间，并且电源电压的第一部分供应在第三和第二电路节点之间。该电路还包括耦合至第一、第二以及第三电路节点并被配置为估算呈现在第三电路节点的电压是否在关于标称值的预定义公差范围内的评估单元。该标称值被定义为呈现在第一和第二电路节点之间的电源电压的第二部分。另外，第二部分被预设为使得当照明设备只包括一个无故障LED时标称值基本上等于呈现在第三电路节点的电压。根据本专利技术的另外一方面，还提供了一种用于检测包括多个发光二极管的照明设备内故障的方法，所述方法包括感测供给多个发光二极管的电压；在发光二极管串联电路的中间分接点感测电源电压的第一部分；以及估算感测的第一部分是否在关于标称值的预定义公差范围内，该标称值被定义为感测电压降的第二部分，其中，第二部分被预设为使得当照明设备只包括无故障发光二极管时使标称值基本上等于呈现在第三电路节点的电压。附图说明参考以下附图和说明能更好地理解本专利技术。附图中的元件不一定成比例，而是重点被放在说明本专利技术的原理上。此外，在附图中，相同的参考号指示相应的部件。其中图I示出了包括用来提供标称值的分压器的本专利技术第一实例；图2示出了包括具有多个中间分接点的分压器以及用于选取合适的中间分接点以提供标称值的多路复用器的本专利技术第二实例；以及图3示出了包括模数转换装置以及用于估算照明设备的算术逻辑单元的本专利技术第三实例。具体实施方式 下文将详细讨论目前优选实施方式的制造与应用。然而，应认识到，本专利技术提供了可以在各种各样的具体环境中体现的很多可应用专利技术思想。所讨论的具体实施方式只是示出制造和应用本专利技术的具体方式，不限制本专利技术的范围。在很多应用中，期望具有包含在驱动电路(或控制电路)内允许检测连接至驱动电路的LED串内的故障LED的故障检测。故障LED在故障LED两端子之间的断路或短路的情况下显而易见。如果LED串中的一个LED因为断路出现故障，故障LED中断整个LED串的电流，例如，通过监测LED串的负载电流就容易检测到该故障。如果LED串中的一个LED因为短路出现故障，只有故障LED停止发光，并且LED串两端的总电压降降低各个LED的正向电压。因此，通过监测LED串两端的总电压降可以检测到短路故障。如果总电压降降至低于恒定阈值电压，则检测到故障LED (由于短路发生故障)。这种短路故障检测理论的内在问题在于LED串两端的电压降不止因为一个LED的短路故障而降低，也会因为温度变化和老化作用而发生变化。因此，尽管所有LED灯全是好的也有可能检测到故障，或检测不出故障LED。这可能是特别是在宽温度范围应用中的情况，例如，在白炽灯日益被基于LED的照明设备代替的自动应用中。序列号为12/426，577 (公布为US2010/0264828)的共同未决和共同所有专利申请提出了一种用于检测发光二极管串内故障的电路。然而，可以限制一个LED串内的LED数目，当串内的LED数目超过某最大数目时，已知电路不能可靠地检测到故障。最大数目取决于构成LED串的LED正向电压的统计方差(源于生产公差)。在共同未决申请中公开的用于检测包括至少两个串联连接的发光二极管的照明设备内故障(包括LED串的照明设备)的电路将在下文中进行简述。图I示出了一电路，该电路包括用于连接照明设备的第一电路节点A、第二电路节点C以及第三电路节点B，以使发光二极管串LD1, LD2,……，LDn之间的电压降Vac施加在电路节点A和C之间，并且电压降Vac的部分Vbc施加到电路节点B和C之间。S卩，LED串LDnLD2,……，LDN具有连接至电路节点B的中间分接头(tap)。部分电压Vbc和LED串两端的电压降\c之间的比kMinal为(接近，如将在下文中讨论的)Knominal=m/N,其中，N为串内的LED总数，m为LED串中间分接点和电路节点C之间的LED数目。因此，比kMinal是基于LED串物理设置的预定义值。图I的电路还包括耦接至电路节点A、B和C的评估单元。评估单元被配置为估算呈现在第三电路节点B的电势Vb是否在关于(围绕)标称值kMinal · Vac的预定义公差范围内。如上所述，标称值kMinal · Vac被定义为电路节点A和C之间的势差Vac的预定义部分(fraction) kn(Minal=m/N。通过使用LED串两端的电压降Vac的预定比率kMinal而不是上述固定电压阈值作为标准来估算LED串是否包括故障LED，针对单个LED的正向电压的、可能是由于温度改变或老化作用等引起的变化，故障检测变得更可靠更稳健。如图I的实例所示，评估单元可以包括耦接至电路节点A和C并被配置为在中间分接头S处提供电路节点A和C之间的势差Vac的上述预定部分Vsc=kmminal -Vac=Vac -m/N的分压器。即，分压器提供(大约)等于在串内所有LED灯全部起作用的情况下由LED串提供的部分电压Vbc的部分电压\c。 如果在LED串中至少一个LED的阳极端子和阴极端子之间短路，实际比k=VTC/VA。将会变为K=m/ (N-I),于是 k>k_inal假使故障LED位于电路节点A和B之间，或K= (m-1) / (N-I),于是 k〈k_inal假使故障LED位于电路节点B和C之间。当对上述两种情况评估时，可以实现故障LED的定位。如果照明设备包括串联连接的两个在空间上隔开的LED子串并且电路节点B连接至这些子串之间的照明设备，上述方法尤其有用。因此可以定位第一或第二 LED子串内的故障LED。通过检查部分电压VBC=k · Va。是否约等于电压 VsC_knominal · VAC j LED串的完整性可以得到检验。实际上，“约等于”意指电压VBC=k · Vac在关于电压Vsc=kMinal · Vac的给定公差范围A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测包括多个串联连接的发光二极管的照明设备内故障的装置，所述装置包括：第一电路节点、第二电路节点以及第三电路节点，用于连接所述照明设备，以使供给所述多个发光二极管的电压被施加在所述第一电路节点和所述第二电路节点之间，以及电源电压降的第一部分被供应在所述第三电路节点和所述第二电路节点之间；以及评估单元，耦接至所述第一电路节点、所述第二电路节点以及所述第三电路节点，并被配置为估算呈现在所述第三电路节点的电压是否在关于标称值的预定义公差范围内，所述标称值被定义为呈现在所述第一电路节点和所述第二电路节点之间的电源电压的第二部分，其中，所述第二部分被预设为使得当所述照明设备只包括无故障LED时，所述标称值基本上等于呈现在所述第三电路节点的电压。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乔瓦尼·卡波迪瓦卡，法布里齐奥·科尔蒂贾尼，安德烈亚斯·埃德，安德烈亚·洛古迪茨，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：