CN107770904A - 检测led灯总成的中断 - Google Patents

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Abstract

公开了用于检测LED灯总成的中断的装置和***。所公开的示例灯总成包括串联在一起的多个LED电路。LED电路包括LED、第一电阻器和光耦合器。所公开的示例灯总成还包括电连接到LED电路中的一个的感测线。当该多个LED电路中的所有LED都可操作时，感测线具有第一电压值，并且当至少一个LED已经发生故障时，感测线具有第二电压值。

Description

检测LED灯总成的中断
技术领域
本公开大体上涉及车辆照明***，并且更具体地，涉及检测LED灯总成的中断。
背景技术
越来越多的车辆配备有灯总成，该灯总成包含多个发光二极管(LED)代替传统的白炽灯或卤素灯。通常，LED灯总成更节能并且具有更长的寿命。在某些司法管辖区，当前照灯中的一个或多个LED的故障导致所产生的光降低到规定水平以下时，需要指示符(见关于照明和光信号装置安装批准车辆的统一规定，欧洲经委会第48号规定)。
发明内容
所附权利要求限定了该申请。本公开总结了实施例的各方面，并且不应用于限制权利要求。根据本文所描述的技术，考虑了其他实现方式，这对于本领域普通技术人员通过查看以下附图和详细描述将是显而易见的，并且这些实施方式旨在包括在本申请的范围之内。
公开了用于检测LED灯总成的中断的示例性实施例。所公开的示例灯总成包括串联在一起的多个LED电路。该LED电路包括LED、第一电阻器和光耦合器。所公开的示例灯总成还包括电连接到LED电路中的一个的感测线。当该多个LED电路中的所有LED都可操作时，感测线具有第一电压值，并且当至少一个LED发生故障时，感测线具有第二电压值。
示例性车辆包括前照灯电源驱动器、车身控制模块和灯总成。灯总成包括感测线。当灯总成中的多个LED的所有LED都可操作时，感测线具有第一电压值，并且当多个LED中的至少一个发生故障时，感测线具有第二电压值。
根据本发明，提供一种车辆的灯总成，包括：
串联在一起的多个LED电路，该LED电路包括LED、第一电阻器和光耦合器，第一电阻器的第一端子电连接到LED的阳极端子，第一电阻器的第二端子连接到光耦合器的阳极端子，并且LED的阴极端子电连接到光耦合器的阴极端子；和
感测线，该感测线电连接到LED电路中的一个，当多个LED电路中的所有LED都可操作时，感测线具有第一电压值，并且当至少一个LED已经发生故障时，感测线具有第二电压值。
在本发明的一个实施例中，灯总成包括：
第二电阻器，该第二电阻器电连接到多个LED电路中的第一个；和
第三电阻器，该第三电阻器电连接到多个LED电路中的第二个和感测线。
在本发明的一个实施例中，多个LED电路的光耦合器在第二和第三电阻器之间形成导电路径。
在本发明的一个实施例中，当LED工作时，相应的光耦合器传导电流，并且其中当LED中的一个发生故障时，相应的光耦合器不传导电流。
在本发明的一个实施例中，第一电阻器的值由相应的LED的第一激活电压和相应的光耦合器的第二激活电压确定。
在本发明的一个实施例中，第一激活电压大于第二激活电压。
根据本发明，提供一种车辆，包括：
前照灯电源驱动器；
车身控制模块；和
灯总成，该灯总成包括：
串联在一起的多个LED电路，该LED电路包括多个LED中的一个、第一电阻器和光耦合器，第一电阻器的第一端子电连接到LED的阳极端子，第一电阻器的第二端子连接到光耦合器的阳极端子，并
且LED的阴极端子电连接到光耦合器的阴极端子；以及
感测线，当灯总成中的所有多个LED都可操作时，感测线具有第一电压值，并且当多个LED中的至少一个发生故障时，感测线具有第二电压值。
在本发明的一个实施例中，车辆包括：
第二电阻器，该第二电阻器电连接到多个LED电路中的第一个；和
第三电阻器，该第三电阻器电连接到多个LED电路中的第二个和感测线。
在本发明的一个实施例中，多个LED电路的光耦合器电连接在第二和第三电阻器之间。
在本发明的一个实施例中，当LED工作时，相应的光耦合器传导电流，并且其中当LED中的一个发生故障时，相应的光耦合器不传导电流。
在本发明的一个实施例中，第一电阻器的值由相应的LED的第一激活电压和相应的光耦合器的第二激活电压确定。
在本发明的一个实施例中，第一激活电压大于第二激活电压。
在本发明的一个实施例中，车身控制模块用于响应于感测线具有第二电压值而指示人机界面显示指示符，指示符指示至少一个LED已经发生故障。
根据本发明，提供一种车辆，包含：
前照灯电源驱动器；
具有感测线的灯总成，当灯总成中的所有多个LED都可操作时，感测线具有第一电压值，并且当LED中的至少一个发生故障时，感测线具有第二电压值；以及
车身控制模块，该车身控制模块用于响应于感测线具有第二电压值而指示人机界面显示指示符，该指示符指示至少一个LED已经发生故障。
附图说明
为了更好地理解本发明，可以参考以下附图中所示的实施例。附图中的部件不一定按比例绘制，并且可以省略相关的元件，或者在某些情况下可能会夸大其中的比例，以便强调并清楚地说明本文所描述的新颖特征。此外，如本领域已知的，***部件可以进行各种布置。进一步地，在附图中，在几个视图中相同的附图标记表示相应的部分。
图1A和1B是根据本公开的教导来检测LED灯总成的中断的***的示图；
图2是混合式LED灯总成的框图；
图3是检测LED灯总成的中断的方法的流程图。
具体实施方式
虽然本发明可以以各种形式实现，但是在附图中示出并且在下文中将描述一些示例性和非限制性实施例，同时理解本公开被认为是本发明的示例并不旨在将本发明限制于所示的具体实施例。
为了实现照明输出，发光二极管(LED)串联连接。例如，车辆的前照灯可以包括六至十二个串联的LED以产生700流明至1200流明。这些串联的LED由恒流源驱动，恒流源改变电路的偏置电压，以实现通过LED的恒定电流。偏置电压的变化受LED寿命、LED工作温度和LED特性公差的影响。结果是，表征串联的LED的当前负载是困难的。
当LED发生故障时，其：(a)作为开路故障、(b)作为短路故障、或(c)作为阻性短路故障。如下所述，串联的检测电路检测串联LED串中的至少一个LED何时发生故障。其中一个检测电路与LED中相应的其中一个LED并联电连接。此外，检测电路电连接到感测线，该感测线表明多个LED中的一个何时发生故障。检测电路包括电阻器(Rdet)和光耦合器。光耦合器包括输入LED和光电晶体管。当相应的前照灯LED有效时，光耦合器的输入LED有效，并且光电晶体管导通电流。当相应的前照灯LED作为开路故障时，LED串的正向电压会在光耦合器的输入LED两端产生高电压，这将破坏输入LED。结果是，光电晶体管不导通电流。当相应的前照灯LED作为短路故障时，前照灯LED的正向电压将在光耦合器的输入LED两端产生低电压。结果是，光电晶体管不导通电流。当相应的前照灯LED作为阻性短路故障时，输入LED两端的电压将下降。结果是，光电晶体管限制了感测线上的电流。当感测线上的电流被阻止(由于光耦合器之一的光电晶体管不导通电流)或被减小(由于光耦合器之一的光电晶体管限制电流)时，感测电路的电压输出下降到阈值以下。
图1A和1B是根据本公开的教导来检测LED灯总成100的中断的***的示图。在所示示例中，该***包括前照灯驱动电路102、LED灯总成100、车身控制模块104、人机界面(HMI)106和车辆数据总线108。前照灯驱动电路102电连接到车辆电源总线110。前照灯驱动电路102包括向LED灯总成100提供恒定电流的部件(例如电阻器、电容器、电感器、DC(直流)到DC电源调节器、集成电路等)。在所示示例中，前照灯驱动电路102由车身控制模块104控制以激活和停用LED灯总成100。
LED灯总成100包括LED检测电路112、偏置电阻器(Rdetbias)114和感测电阻器(Rdetsense)116。LED检测电路112串联电连接。在所示示例中，LED检测电路112包括前照灯LED 118、检测电阻器(Rdet)120和光耦合器122。当从前照灯驱动电路102接收电流时，前照灯LED 118发光。例如，前照灯LED 118可以发射300流明的光。前照灯LED 118具有阳极端子124和阴极端子126。检测电阻器(Rdet)120具有第一端子128和第二端子130。检测电阻器(Rdet)120的值(欧姆)被选择为匹配前照灯LED 118的特性，使得当前照灯LED 118开始阻性地短路时，光耦合器122的输入电压降低。
光耦合器122电连接到前照灯LED 118。光耦合器122具有阳极端子132、阴极端子134、集电极端子136和发射极端子138。阳极端子132和阴极端子134电连接到光耦合器122的输入LED。集电极端子136和发射极端子138电连接到光耦合器122的光电晶体管。当阳极端子132和阴极端子134两端的电压满足(例如，大于或等于)阈值电压时，输入LED发光(例如，红外光)，并且光电晶体管允许电流在集电极端子136和发射极端子138之间流动。当前照灯LED 118作为短路故障时，输入LED不被激活，并且电流不在集电极端子136和发射极端子138之间流动。
光耦合器122被选择为使得输入LED的阈值电压小于使前照灯LED118发光的电压。例如，激活前照灯LED 118的电压可以是3.25V，并且激活光耦合器122的电压可以是2.2V。光耦合器122和检测电阻器(Rdet)120被选择为使得当前照灯LED 118作为开路故障时，通过输入LED的电流足够高以损坏输入LED。例如，输入LED可能会响应于电流大于60mA而发生故障。
在1B的图示例中，前照灯LED 118的阳极端子124电连接到：(i)偏置电阻器(Rdetbias)114的第一端子140和前照灯驱动电路102(例如，LED检测电路112是第一个)，或(ii)先前LED检测电路112的阴极端子126。前照灯LED 118的阴极端子126电连接到：(i)下一个LED检测电路112的阳极端子124，或(ii)地面。检测电阻器(Rdet)120的第一端子128电连接到前照灯LED 118的阳极端子124。检测电阻器(Rdet)120的第二端子130电连接到光耦合器122的阳极端子132。光耦合器122的阴极端子134电连接到前照灯LED 118的阴极端子126。另外，光耦合器122的集电极端子136电连接到：(i)偏置电阻器(Rdetbias)114的第二端子142(例如，LED检测电路112是第一个)，或者(ii)下一个LED检测电路112的发射极端子138。光耦合器122的发射极端子138电连接到：(i)下一个LED检测电路112的集电极端子136，或(ii)感测电阻器(Rdetsense)116的第一端子144和感测线146。
偏置电阻器(Rdetbias)114和感测电阻器(Rdetsense)116被选择为使得：(a)当LED检测电路112的任何一个光耦合器122不允许电流在相应的发射极端子138和集电极端子136之间流动时，感测线146上的电压为零，和(b)当LED检测电路112的所有光耦合器122允许电流在发射极端子138和集电极端子136之间流动时，感测线146上的电压高于阈值电压。例如，阈值电压可以是0.5V。阈值电压选择为：(a)高于感测线146的预期瞬时电压，和(b)应对(i)由于由前照灯驱动电路102提供的可变电压导致的由偏置电阻器(Rdetbias)114和感测电阻器(Rdetsense)116形成的分压器的可变电压，以及(ii)至车身控制模块104的输入的电压容差。以这种方式，当一个或多个前照灯LED 118发生故障时，LED灯总成100的感测线146输出第一电压，并且当所有前照灯LED 118都未发生故障时LED灯总成100的感测线146输出第二电压。
车身控制模块104控制车辆的各个子***。例如，车身控制模块104可以控制电动车窗、电动锁、防盗***和/或电动后视镜等。车身控制模块104包括处理器和电路以例如驱动继电器(例如，用于控制雨刷液等)、驱动刷式直流(DC)马达(例如，用于控制电动座椅、电动锁、电动车窗、雨刷器等)、驱动步进电机和/或驱动LED等。所示示例，车身控制模块104基于由HMI 106接收到的输入来控制前照灯驱动电路102以控制(例如，打开、关闭、调暗等等)车辆的LED灯总成100。
车身控制模块104包括控制电路，用于监控一个或多个检测线146，并且通过车辆数据总线108指示HMI 106基于前照灯总成100的状态来起作用。控制电路可以包括任何合适的处理设备或一组处理设备，例如但不限于：微处理器、基于微控制器的平台、合适的集成电路、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)和/或一个或多个专用集成电路(ASIC)。此外，在一些示例中，控制电路包括物理存储器(例如，易失性存储器、非易失性存储器等)，其上可以嵌入一组或多组指令，例如用于操作本公开的方法的固件。例如，控制电路可以包括RAM(随机存取存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、FLASH(闪速)存储器和/或基于忆阻器的固态存储器。
车身控制模块104电连接到感测线146。车身控制模块104确定LED灯总成100的状态(例如，前照灯LED 118中的一个或多个是否已经发生故障等)。如果感测线146表明至少一个前照灯LED 118已经发生故障，则车身控制模块104指示HMI 106提供音频和/或视觉指示符。在一些示例中，当(a)车辆的点火开关被设定在打开位置，并且(b)感测线146表明至少一个前照灯LED 118已经发生故障时，车身控制模块104指示HMI 106持续地提供指示符。在一些示例中，车身控制模块104电连接到来自不同LED灯总成100的多个感测线146。例如，第一感测线146可以与驾驶员侧LED灯总成100相关联，并且第二感测线146可以与乘客侧LED灯总成100相关联。在一些这样的示例中，车身控制模块104为HMI106提供针对单独指示符的指令。或者，在一些这样的示例中，车身控制模块104提供激活信号指示符的指令，信号指示符是任何感测线146，其表明LED灯总成100中的一个正在经历故障。
HMI 106提供车辆和用户(例如，驾驶员、乘客等)之间的界面。HMI106包括用于接收来自用户的输入和显示信息的数字和/或模拟界面(例如，输入设备和输出设备)。输入设备可以包括例如控制旋钮、仪表板、用于图像捕获和/或视觉命令识别的数字摄像机、触摸屏、音频输入设备(例如，客舱麦克风)、按钮或触摸板。输出设备可以包括仪表板输出(例如，拨号盘、照明设备)、致动器、抬头显示器、中控台显示器(例如，液晶显示器(“LCD”)、有机发光二极管(“OLED”)显示器、平板显示器、固态显示器等)和/或扬声器。在所示示例中，HMI 106包括用于信息娱乐***的硬件(例如，处理器或控制器、存储器、存储装置等)和软件(例如，操作***等)。一经接收到来自车身控制模块104的指令，HMI106就提供至少一个LED灯总成100正在经历故障的音频(例如，通过声音***)和/或视觉指示符。例如，HMI 106可以激活仪表板显示器上的指示灯，或者可以在中控台显示器上提供警告消息。
在所示示例中，车辆数据总线108包括在整个车辆上布线的一个或多个数据总线。车辆数据总线108通信地连接车身控制模块104和HMI 106。在一些示例中，车辆数据总线108根据由国际标准组织(ISO)11898-1定义的控制器局域网(CAN)总线协议来实现。或者或另外，在一些示例中，车辆数据总线108可以包括媒体导向***传输(MOST)总线或CAN灵活数据(CAN-FD)总线(ISO 11898-7)。
车辆电源总线110电连接到电源管理器，其调节来自电池和/或交流发电机的电流和电压。车辆电源总线110向车辆的各个子***提供直流电。
图2是混合式LED灯总成200的框图。混合式LED灯总成200包括图1A的多个LED灯总成100。在所示示例中，混合式LED灯总成200包括近光LED总成202和远光LED总成204。混合式LED灯总成200还可包括其它LED灯总成100，诸如雾灯LED总成和转向信号LED总成。近光LED总成202提供相对较少量的光(例如，每个总成3000流明等)，并且远光LED总成204提供相对较大量的光(例如每个总成9000流明等)。为了实现这一点，近光LED总成202和远光LED总成204可以具有不同数量的LED检测电路112和/或可以使用不同的前照灯LED 118。
车身控制模块104通过前照灯驱动电路102分别地控制总成202和204。另外，总成202和204具有单独的感测线146。在一些示例中，车身控制模块104检测总成202和204中的任何一个何时经历故障，并且指示HMI 106提供故障指示符。或者，在一些示例中，车身控制模块104检测总成202和204中的哪一个正在经历故障，并且指示HMI 106提供详述的故障指示符。例如，如果用于近光LED总成202的感测线146表明其前照灯LED 118中的一个发生故障，则车身控制模块104可以指示HMI 106提供近光故障指示符。
图3是用于检测LED灯总成100的中断的方法的流程图。最初，在框302处，车身控制模块104监控感测线146。在框304处，车身控制模块104确定感测线146在哪里表明至少一个前照灯LED 118发生故障。当感测线146上的电压低于电压阈值时，车身控制模块104确定至少一个前照灯LED 118发生故障。如果感测线146表明至少一个前照灯LED118发生故障，则在框306处，车身控制模块104通过车辆数据总线108指示HMI 106提供故障指示符。否则，如果感测线146没有表明至少一个前照灯LED 118发生故障，则在框302处，车身控制模块104继续监控感测线146。
图3的流程图是可以由包括一个或多个程序的机器可读指令来实现的方法，当执行指令时可以实现图1A和图2的车身控制模块104。进一步地，尽管参照图3中所示的流程图描述了示例程序，但是可以替代地使用许多实现示例的车身控制模块104的其他方法。例如，可以改变框的执行的顺序，和/或可以改变、消除或组合描述的框中的某些。
虽然本文的示例描述了与基于LED的车辆照明一起使用的检测电路，但是示例电路可以用于检测LED串联的其他情况的中断。例如，示例检测电路可以用于消费电子产品、家庭照明和/或物联网应用中。
在本申请中，反义连接词的使用旨在包括连接词。使用确定或不定冠词不旨在表示基数。特别地，对“该”或“一个(a)”和“一个(an)”物品的引用也旨在表示可能的多个这样的物品中的一个。进一步地，连接词“或”可以用于传达同时存在的特征而不是相互排斥的替代。换句话说，连接词“或”应该被理解为包括“和/或”。术语“包括(includes)”、“包括(including)”和“包括(include)”是包容性的，并且分别与“包含(comprises)”、“包含(comprising)”和“包含(comprise)”具有相同范围。
上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实现的可能示例，并且仅为了清楚地理解本发明的原理而提出。可以在不脱离本文所描述的技术的精神和原理的情况下对上述实施例进行许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内并且由所附权利要求保护。

Claims (15)

1.一种车辆的灯总成，包括：
串联在一起的多个LED电路，所述LED电路包括LED、第一电阻器和光耦合器；和
感测线，所述感测线电连接到所述LED电路中的一个，当所述多个LED电路中的所有LED都可操作时，所述感测线具有第一电压值，并且当至少一个所述LED已经发生故障时，所述感测线具有第二电压值。
2.根据权利要求1所述的灯总成，包括：
第二电阻器，所述第二电阻器电连接到所述多个LED电路中的第一个；和
第三电阻器，所述第三电阻器电连接到所述多个LED电路中的第二个和所述感测线。
3.根据权利要求2所述的灯总成，其中所述多个LED电路的所述光耦合器在所述第二和第三电阻器之间形成导电路径。
4.根据权利要求3所述的灯总成，其中，当LED工作时，相应的所述光耦合器传导电流，并且其中当所述LED中的一个发生故障时，相应的所述光耦合器不传导电流。
5.根据权利要求1所述的灯总成，其中所述第一电阻器的值由相应的所述LED的第一激活电压和相应的所述光耦合器的第二激活电压确定。
6.根据权利要求5所述的灯总成，其中所述第一激活电压大于所述第二激活电压。
7.根据权利要求1所述的灯总成，其中所述第一电阻器的第一端子电连接到所述LED的阳极端子，所述第一电阻器的第二端子连接到所述光耦合器的阳极端子，并且所述LED的阴极端子电连接到所述光耦合器的阴极端子。
8.一种车辆，包括：
前照灯电源驱动器；
车身控制模块；和
具有感测线的灯总成，当所述灯总成中的所有多个LED都可操作时，所述感测线具有第一电压值，并且当所述多个LED中的至少一个发生故障时，所述感测线具有第二电压值。
9.根据权利要求8所述的车辆，其中所述灯总成包括串联在一起的多个LED电路，所述LED电路包括所述多个LED中的一个、第一电阻器和光耦合器。
10.根据权利要求9所述的车辆，包括：
第二电阻器，所述第二电阻器电连接到所述多个LED电路中的第一个；和
第三电阻器，所述第三电阻器电连接到所述多个LED电路中的第二个和所述感测线。
11.根据权利要求9所述的车辆，其中所述多个LED电路的所述光耦合器电连接在所述第二和第三电阻器之间。
12.根据权利要求11所述的车辆，其中，当所述LED工作时，相应的所述光耦合器传导电流，并且其中当所述LED中的一个发生故障时，相应的所述光耦合器不传导电流。
13.根据权利要求9所述的车辆，其中所述第一电阻器的值由相应的所述LED的第一激活电压和相应的所述光耦合器的第二激活电压确定，其中所述第一激活电压大于所述第二激活电压。
14.根据权利要求9所述的车辆，其中所述第一电阻器的第一端子电连接到所述LED的阳极端子，所述第一电阻器的第二端子连接到所述光耦合器的阳极端子，并且所述LED的阴极端子电连接到所述光耦合器的阴极端子。
15.根据权利要求8所述的车辆，其中所述车身控制模块响应于所述感测线具有所述第二电压值，指示人机界面显示指示符，所述指示符指示至少一个所述LED已经发生故障。
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