CN102892241A - 双功能信号通知或发光设备的控制电路和相应的控制方法 - Google Patents

双功能信号通知或发光设备的控制电路和相应的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于发光和/信号通知模块的电学控制电路(2)，所述发光和/信号通知模块处理了来自LED类型光源(6)的同一网络的至少两个功能。这种网络具有并联连接的至少两个支路或者部件(8，10，12，14)。支路或部件的每一个与对于所述支路或部件公共的监测单元(16)直接串联连接。这种监测单元(16)设计用于调制通过每一个支路的电流以便提供两种功能，例如处于第一强度级别的侧灯(或者后部位置灯)功能和处于更高的第二强度级别的刹车功能。通过监测单元(16)上的一个或多个输入信号(18，20)来处理功能选择。如果与有缺陷的LED相连的支路或者部件(8，10，12，14)出现故障，监测单元可以去激活所有的支路或者部件，或者保持其余的支路或者部件激活，并且根据存在的功能进行这种操作。因此，当监测单元配置用于如果在所述部件之一出现故障时去激活所有的部件时，可以将一个或多个功能与单一部件类型进行比较，而不论是否存在多个部件。

Description

双功能信号通知或发光设备的控制电路和相应的控制方法
技术领域
本发明涉及一种信号通知(signaling)和/或发光模块的控制和电源电路，具体地用于机动车。更具体地，本发明涉及用于处理来自相同光源的至少两个信号通知和/或发光功能的信号通知和/或发光模块的控制电路。本发明还涉及配置有相关联电路的信号通知和/或发光模块。本发明还涉及一种通过控制电路实现的方法和实现所述方法的微控制器。
背景技术
使用一组或相同组的(具体地发光二极管(LED)类型的)光源来处理至少两个发光功能是已知的，特别是根据专利文献US2010/0066249A1。在这种教导下，通过两个分立的电源选择性地向根据3*3矩阵排列的一组9个LED供电，一个电源与“刹车”功能相对应，而另一个与“侧灯”(后信号灯)功能相对应。与“刹车”功能相对应的电源提供比“侧灯”功能更大的发光级别。实际上因为附加电阻器的存在，用于“侧灯”功能的电源提供较低的电流。排列成矩阵的LED形成三个平行的支路，但是在每一个级别处在所述支路之间具有连接。这种类型的连接意味着：如果一个LED故障，将仍然向相应支路的其余LED供电，并且其余LED将参与信号通知。然而，假定通过这些剩余LED的电流将来自于其他支路的更高级别的LED，结果将是LED之间发光功率的不均匀性。由于多种原因这种不均匀性不是期望的，具体地由于感知原因和故障检测原因。当发生这种情况时，因为只可以监测通过所有LED的电流的强度，故障检测特别困难，并且一组9个中一个单独LED故障导致的功耗差意味着当其影响测量精度时存在特别的需求。
另外，为了进行监测，LED的亮度要求其强度与输入电压无关地保持恒定的电流。因此，它们的电源明显比白炽灯的电源更加复杂，白炽灯的电源简单地与电池相连。实际上，将电源电压与发光半导体(LED)的电流相链接的关系不是线性的。因此，施加至LED的电压的少量增加可能导致电流中的显著增加，因此发射的光通量中的显著增加。LED在直流电压模式显示与二极管类似的特征曲线。小于其开关阈值或者对于白光LED近似3.5V时，非常小的电流通过LED。另一方面，大于这一阈值时，当直流电压增加时，电流成指数地增加。在LED电源通过外部电阻器与电压源串联的情况下，如果电源电压增加得非常小，非常大地改变了通过LED的直流电流，并且与通过LED的电流近似成正比的LED的发光性能相应地发展。因此，必须针对每一个LED相应地调节串联电阻器。这种调节只对于给定的温度范围有效，并且实质上考虑了针对串联电阻器精度的热环境，或者甚至在针对扩展温度范围的情况下在温度中包含了所述热环境。另外，通过电阻器对于LED的电源电压的增加太大将导致过大的电流，这可以损坏部件。
另外，白光LED的色度坐标根据通过LED的电源电流而变化。因此，如果并联地驱动多个LED(即按照电压模式驱动)，由于与技术相关联的部件之间的本征差异，通过每一个LED的电流是不同的，并且在发射不同颜色外表的白光所示的每一个LED之间存在明显的色度坐标差。
对诸如上述教导的信号通知设备进行改进可能带来问题：一个相同的电路必须允许两种功能以便满足规则条件。实际上，“刹车”功能和“侧灯”功能之间的功率比相当高，通常大于因子10。另外，所述规则不但需要最小的发光值而且需要最大值。
发明内容
本发明的目的是克服上述缺点的至少一个。更具体地，本发明的目的是提供一种控制电路，所述控制电路允许对于设备的多个信号通知和/或发光功能的更好监测。甚至更具体地，本发明的目的是提供一种控制电路，所述控制电路允许以根据规则进行改进为目的来更好的监测发光级别。本发明的另一个目的是提供一种合并了这种控制电路的发光和/或信号通知模块、监测方法和合并了这种方法的微控制器。
本发明包括一种用于发光和/或信号通知设备的控制电路，具体地用于车辆，所述设备包括至少两个发光和/或信号通知功能，每一个功能都利用发光二极管类型的至少两个相同光源实现，电流通过发光二极管，电流的平均强度依赖于发光和/或信号通知功能而不同，所述控制电路包括：输入端，用于所述光源的电源；所述光源的与所述输入端和地串联和/或并联的连接，，其特征在于还包括：用于监测通过所述光源的电流强度的单元，所述单元电学地设置在所述光源与所述电源输入端或所述地之间，并且包括至少一个输入端，所述输入端用于接收用于发光和/或信号通知功能中的至少一个的激活信号。
优选地，通过脉冲宽度调制(PWM)来控制所述电流强度。
所述发光和/或信号通知功能包括与第一平均强度相对应的第一功能和与第二平均强度相对应的第二功能。
根据本发明的有利模式，所述监测单元包括：第一输入端，用于第一发光和/或信号通知功能的控制信号；以及第二输入端，用于第二发光和/或信号通知功能的控制信号。
根据本发明的另一个有利模式，所述光源与所述监测单元并联连接，以便形成用于第一和第二功能的至少两个并联的发光和/或信号通知部件，利用单元分离地连接这些部件，单元能够检测在每一个部件中的电流故障，并且配置用于如果检测到部件之一中的故障，则去激活与功能相对应的所有部件。
从调整的观点来说，将根据上述现有技术(US2010/0066249A1)教导的关系看作是多个部件，一方面是因为明显的多个部件的存在(在这种情况下是多个支路)，另一方面是因为如果一个LED故障一些支路仍然激活的事实。相反，尽管单一部件的信号通知设备可以包括多个光源，从操作的观点来说，单一部件的信号通知设备可以与具有单一光源的设备相比拟，即需要同时将所有的光源接通，并且在故障的情况下将光源的每一个都不接通。用于多部件信号通知设备的规则可能实质上不同于用于单一部件设备的规则。实际上作为示例，用于后侧发光的美国当前立法(FMVSS 108-SAE J585e，“尾灯”)规定了相对于设备的不同点处的最小发光强度和最大强度，其根据信号通知模块的多部件或者单一部件的自然特性而不同。实际上作为示例，在针对单一部件设备的水平面中按照5°的角度下的最小发光强度是2cd(坎德拉)，而最大强度(与进行测量的点的位置无关)是18cd，而针对多部件模块的相应值分别是5cd和25cd。针对刹车灯的美国立法(FMVSS 108-SAE J585e)示出了在单部件和多部件模块之间的类似区别。
从根据规则进行定义的观点来看，可以将LED类型光源的网络与单部件模块相链接的事实给出了一定的自由度来调节尺寸，并且针对不同的发光和/或信号通知功能给出了不同的电流规则。实际上，由于依赖于将电路看作是单部件还是多部件而针对一个相同发光功能的特定规则的光度要求之差，当调节尺寸(电流强度调制和所得到的光度测定)时本发明的技术措施允许所述模块更大的自由度。
根据本发明的另一个有利模式，光源与监测单元并联连接，以便形成用于第一和第二功能的至少两个并联发光和/或信号通知部件，所述部件分离地与所述单元相连，所述单元能够检测每一个部件中的电流故障，并且配置用于如果在所述部件之一中的所述功能之一中检测到故障，保持所述功能的其余部件激活。换句话说，所述监测单元只将与检测出故障的功能相对应的部件去激活。
根据本发明的再一个有利模式，所述至少两个发光和/或信号通知功能是来自于以下功能：后方位置灯、刹车灯、后转向灯；或者是来自于以下功能：前方位置灯、前灯或者前转向灯。
根据本发明的又一个有利模式，所述光源与所述监测单元并联连接，以便形成用于第一和第二功能的至少两个并联发光和/或信号通知部件，所述部件分离地与所述单元相连，所述单元能够检测每一个部件中的电流故障，并且配置用于如果在所述部件之一检测到故障，在存在第一功能的情况下保持其余部件激活，并且在存在第二功能的情况下将所述部件去激活。
根据本发明的另一个有利模式，所述第一发光和/或信号通知功能与第一平均强度相对应，所述第二发光和/或信号通知功能与所述第二平均强度相对应，所述第二平均强度大于所述第一平均强度，优选是大于或等于5倍、甚至更优选是8倍。
根据本发明的另一个有利模式，所述第一发光功能是“后部信号灯”功能，以及所述第二发光功能是“刹车”功能。
根据本发明的另一个有利模式，所述监测单元配置用于当检测到所述功能之一的所述部件之一的故障时，增加通过所述功能的其他部件的电流的强度以便至少部件地补偿所述发光损耗。
本发明还包括发光和/或信号通知模块，具体地用于车辆，其特征在于所述模块包括如上所述的根据本发明的控制电路。
本发明还包括一种用于监测发光和/或信号通知模块的光源的方法，具体地用于车辆，所述模块包括至少两个发光和/或信号通知功能，每一个功能均利用通过电流的至少两个相同光源来实现，所述电流的平均强度依赖于发光和/或信号通知功能而不同，所述方法的特征在于包括以下步骤：
a)检测针对发光和/或信号通知功能之一的至少一个激活信号的存在；
b)基于所述检测，调制通过所述光源的电流的强度以便实现相应的发光功能。
根据本发明的有利模式，所述方法包括以下附加步骤：
c)检测不同支路的故障；
d)当在存在第一发光功能的情况下检测到所述支路之一的故障时，维持与所述功能相对应的所有其余支路。
根据本发明的另一个有利模式，所述步骤d)包括增加通过与所述功能相对应的其他支路的至少一个(优选是所有)的电流。
根据本发明的另一个有利模式，所述方法包括以下附加步骤：
e)当在存在第二发光功能的情况下检测到所述支路之一的故障时，将与所述功能相对应的所有支路去激活。
本发明还包括一种微控制器，所述微控制器能够监测通过发光和/或信号通知模块的光源的电流的强度，具体地用于车辆，所述模块包括至少两个发光功能，每一个功能均利用通过电流的至少两个相同光源来实现，所述电流的平均强度依赖于发光和/或信号通知功能而不同，所述微控制器包括处理器、存储器和至少一个接口，所述接口能够与电流调制设备通信，所述微控制器的特征在于其包括存储器中的指令，所述指令与如上所述的根据本发明的方法相一致。
附图说明
根据描述和附图将更好地理解本发明的其他特征和优势，其中：
图1示出了用于处理相同LED的两个功能的信号通知模块的LED网络的控制和电源电路的图。
图2示出了配备有根据图1的控制模块并且与本发明相一致的信号通知模块。
图3是用于监测如图2的发光和/或信号通知设备的光源的方法，所述方法与本发明相一致。
图4是图1和图2的监测单元的示意性说明，其与本发明相一致。
具体实施方式
图1示出了LED类型的光源的网络。所述网络包括具有相同或类似特性的LED 12，并排列在四个并联支路8、10、12和14中，每一个支路包括三个串联的LED。四个支路8、10、12和14与车辆车载的电压电源输入端4相连接，例如车辆上通常可用的12伏DC电压(VCC)。这个输入端4具有两个连接器，用于模块的两个信号通知功能A和B。在电源电路用于信号通知模块的情况下，功能A和B可以是例如来自以下功能：侧灯(后部位置灯)、刹车灯、转向灯、倒车灯。在发光设备的情况下，所述功能A和B可以是来自以下功能：侧灯(前部位置灯)、近光、远光、转向灯。
图2所示的控制电路2用于信号通知模块，所述信号通知模块使用相同的LED处理两种功能A和B。功能A是侧灯功能，而功能B是刹车灯功能。换句话说，对于功能B或者刹车灯功能，将较高的电流通过LED，以便视觉上将其与简单的侧灯功能A相区分。
也将LED的网络与想要安装所述电路的车辆的地22相连接。在LED的网络和地22之间存在监测单元16。监测单元的作用是调制和监测通过并联设置的LED的各个支路的电流。应该注意的是：每一个支路与监测单元直接相连以便能够分离地监测每一个支路。
通过向监测单元16发送相应的信号来接通每一个信号通知功能A和/或B。作为示例并且如图1所示，所述监测单元具有两个功能选择输入端，一个输入端18用于功能B，一个输入端20用于功能B。作为本领域普通技术人员的常规手段，用于控制信号的输入端的任意其他结构都是可能的。
按照电流模式驱动LED比按照电压模式驱动LED更好，一方面以便控制输出光流，另一方面以便确保LED中的电流不超过最大阈值。应该按照电流模式驱动LED，这意味着监测单元的电子器件应该能够设置通过每一个支路中的LED的电流，而与串联连接的LED的个数无关。用于汽车应用的优选驱动模式是脉冲电流(PWM)。
监测单元可以具有迄今为止对于本领域普通技术人员已知的各种结构，能够对LED网络的每一个支路中的强度调制进行处理。图4中示出了示例的结构。例如，监测单元16包括微控制器52和针对每一个支路的至少一个开关装置(例如晶体管)，所述微控制器控制不同的开关装置。例如，可以通过测量专有地与支路相连的电阻器端子的电压来测量通过每一个支路的电流，然后在发送给微控制器之前将这种模拟测量转换为数字信息。所述微控制器52通常包括存储器46、处理器和接口50。
所述控制电路可以设置在车辆的各种点处，靠近发光和/或信号通知模块或者相等地远离所述发光和/或信号通知模块。具体地，可以将控制电路合并到车辆的电子网络中。替代地，也可以将控制电路合并到发光和/或信号通知模块中，甚至合并到发光和/或信号通知设备中，所述设备包括所述模块、外壳以及可能的其他部件。图2示出了用于侧灯和刹车灯功能的信号通知模块，包括根据图1的控制电路。具体地，模块22包括反射体24和设置在所述反射体上的LED 6的网络。为了清楚的解释的原因，模块22也包括如虚线示意性所示的控制电路。
应该注意的是：由并联排列的一系列支路组成的网络仅仅是示范性的。实际上，所述支路可以采取分离的电路的形式，可能描述了复杂的形状或者彼此嵌套。因此，可以将支路的概念总结为部件的概念，注意：处理至少两个发光和/或信号通知功能的这种网络的不同部件必须并联连接。因此，根据图1和图2的本发明示范实施例的支路是部件的具体情况。
上述控制电路配置用于实质上根据图3所示的逻辑操作。
如果我们首先考虑左侧的垂直逻辑序列，这开始于26，检查针对功能A的选择信号的存在。如果响应是肯定的，也就是说当信号A(图1的参考数字18)确实存在时，监测单元(图1的参考数字16)然后在28处将流过每一个部件或支路的电流调制为与必须通过每一个LED以确保针对功能A的信号通知性能级别的电流相对应的级别IA，即侧灯功能。然后，在30处监测单元测量或者至少监测通过每一个部件Si的电流IASi(i范围从1到n，n是部件的个数)。当部件的电流IASj(j在1和n之间)变成0或者接近0时，检测到故障。这与图中的步骤32相对应。在这种情况下，所述模块是部分有缺陷的，并且在34处保持其他支路处于大于级别IA的调制级别I’ASi(i范围从1至j-1、j+1直到n)，以便至少部分地补偿有缺陷的不能服务部件的发光或信号通知损失。实际上将处理侧灯功能A的模块比作多部件模块：如果一个部件故障，其余部件继续工作。
如果我们现在考虑图中右侧的垂直逻辑序列，可以看出：第一步骤36是检查针对功能B的选择信号的存在。如果该信号存在，监测单元然后在38处将通过不同部件1至n的电流的强度调制为级别IB。平均强度IB大于平均强度IA。实际上，刹车灯功能(B)要求明显大于侧灯功能(A)的光度(photometry)。在步骤40，通过监测单元测量或者至少监测通过每一个部件Si(i范围从1到n，n是部件的个数)的电流IBSi。在步骤42，当部件的电流IBSj(j在1和n之间)变成0或者接近0时，检测到故障。在这种情况下，在下一个步骤44，中断对于所有部件的电流以便使得刹车灯功能完全不工作。在故障情况下的这种动作具有使得用于这种功能的模块按照具有单一光源的传统模块类似的方式作用的效果。关于特定的规则，这种功能性使得将其看作是单一部件模块，尽管物理上其包括多个部件。因此对于这种功能，所述模块必须满足针对单一部件模块调制的光度要求，这些要求可能比针对两种功能的模块尺寸更加有利。
当发生这种情况时，针对刹车灯的美国规则FMVSS 108-SAE J586规定了：对于单一部件版本，在水平平面中5°的角度下最小光强度为80cd(坎德拉)；以及对于三个部件版本为110cd。还规定了对于单一部件版本在任意点的最大光强度是300cd，而对于三部件版本是420cd。针对三部件后部位置灯的美国规则FMVSS 108-SAE J585e规定了在水平面5°角度下最小光强度是5cd，以及在任意点的最大光强度是25cd。在对三部件后部位置灯功能和刹车灯功能进行组合的信号通知模块的情况下，所述刹车灯功能也可以具有三个部件的事实将强加量级为16.8(420/25)的强度平均比(IB/IA)。这种比率将强制相对于平均电流IB非常低的平均电流IA。这种比率可以引起设计问题，具体地当进行故障检测时，在后部位置灯功能(A)的部件故障的情况下其将不会工作。通过让刹车灯功能作为单一部件模块操作，将强度IB/IA的比率减小到量级为12(300/25)的值，这是更加有利的。

Claims (16)

1.一种发光和/或信号通知模块(22)的控制电路(2)，具体地用于车辆，所述模块(22)包括至少两个发光和/或信号通知功能(A，B)，每一个功能都通过有电流通过的至少两个相同光源(6)来实现，所述电流的平均强度依赖于发光和/或信号通知功能而不同，所述控制电路包括：
输入端(4)，用于所述光源的电源；
所述光源的与所述电源输入端(4)和地(22)串联和/或并联的连接，其特征在于所述控制电路还包括：
用于监测通过所述光源(6)的电流强度的单元(16)，所述单元电学地设置在所述光源与所述电源输入端(4)或所述地(22)之间，并且包括至少一个输入端(18，20)，所述输入端用于接收针对发光和/或信号通知功能(A，B)中的至少一个的激活信号。
2.根据前述权利要求所述的控制电路，其特征在于所述监测单元(16)包括：第一输入端(18)，用于第一发光和/或信号通知功能(A)的控制信号；以及第二输入端(20)，用于第二发光和/或信号通知功能(B)的控制信号。
3.根据任一前述权利要求所述的控制电路，其特征在于所述光源(6)是发光二极管。
4.根据任一前述权利要求所述的控制电路，其特征在于所述光源(6)与所述监测单元(16)相连接，以便形成用于第一和第二功能(A，B)的至少两个并联的发光和/或信号通知部件(8，10，12，14)，利用所述单元(16)分离地连接所述部件，所述单元能够检测在每一个部件(8，10，12，14)中的电流故障，并且配置用于如果检测到所述部件之一中的故障，则去激活与功能(B)之一相对应的所有部件(8，10，12，14)。
5.根据任一前述权利要求所述的控制电路，其特征在于：所述光源(6)与所述监测单元(16)并联连接，以便形成用于第一和第二功能(A，B)的至少两个并联发光和/或信号通知部件(8，10，12，14)，所述部件分离地与所述单元(16)相连，所述单元(16)能够检测每一个部件中的电流故障，并且配置用于如果在所述功能之一(A)的所述部件之一中检测到故障，则保持与所述功能相对应的其余部件激活。
6.根据任一前述权利要求所述的控制电路，其特征在于所述至少两个发光和/或信号通知功能(A，B)是来自于以下功能：后方位置灯、刹车灯、后转向灯；或者是来自于以下功能：前方位置灯、前灯或者前转向灯。
7.根据任一前述权利要求所述的控制电路，其特征在于：所述光源(6)与所述监测单元(16)并联连接，以便形成用于第一和第二功能(A，B)的至少两个并联发光和/或信号通知部件(8，10，12，14)，所述部件分离地与所述单元(16)相连，所述单元(16)能够检测每一个部件中的电流故障，并且配置用于如果在所述部件(8，10，12，14)之一中检测到故障，则在存在第一功能的情况下保持其余部件激活，并且在存在第二功能的情况下将所述部件(8，10，12，14)去激活。
8.根据任一前述权利要求所述的控制电路，其特征在于：所述第一发光和/或信号通知功能(A)与第一平均强度(IA)相对应，所述第二发光和/或信号通知功能(B)与第二平均强度(IB)相对应，所述第二平均强度大于所述第一平均强度，优选是大于或等于5倍。
9.根据权利要求6和7之一所述的控制电路，其特征在于所述第一发光和/或信号通知功能(A)是“后部位置灯”功能，以及所述第二发光/信号通知功能(B)是“刹车”功能。
10.根据任一前述权利要求所述的控制电路，其特征在于所述监测单元(16)配置用于当检测到所述功能之一(A)的所述部件(8，10，12，14)之一的故障时，增加通过所述功能(A)的其他部件的电流的强度(I’AS)以便至少部分地补偿发光损耗。
11.一种发光和/或信号通知模块(22)，具体地用于车辆，其特征在于所述模块包括根据任一前述权利要求所述的控制电路(2)。
12.一种用于监测发光和/或信号通知模块(22)的光源(6)的方法，具体地用于车辆，所述模块包括至少两个发光和/或信号通知功能(A，B)，每一个功能均利用通过电流的至少两个相同光源(6)来实现，所述电流的平均强度依赖于发光和/或信号通知功能而不同，所述方法的特征在于包括以下步骤：
a)检测针对发光和/或信号通知功能之一的至少一个激活信号的存在(26；36)；
b)基于所述检测，调制通过所述光源的电流的强度以便实现相应的发光功能(28；38)。
13.根据任一前述权利要求所述的监测方法，其特征在于所述方法包括以下附加步骤：
c)检测不同支路的故障(30，32)；
d)当在存在第一发光功能的情况下检测到所述支路之一的故障时，维持与所述功能相对应的所有其余支路(34)。
14.根据前述权利要求所述的监测方法，其特征在于：所述步骤d)包括增加通过与所述功能相对应的其他支路(34)的至少一个并且优选是所有其他支路的电流。
15.根据权利要求11-13之一所述的监测方法，所述方法包括以下附加步骤：
e)当在存在第二发光功能的情况下检测到所述支路之一的故障时，将与所述功能(34)相对应的所有支路去激活。
16.一种微控制器(52)，所述微控制器能够监测通过发光和/或信号通知模块(22)的光源的电流的强度，所述发光和/或信号通知模块(22)具体地用于车辆，所述模块包括至少两个发光和/或信号通知功能(A，B)，每一个功能均利用通过电流的至少两个相同光源(6)来实现，所述电流的平均强度依赖于发光和/或信号通知功能而不同，所述微控制器包括处理器(48)、存储器(46)和至少一个接口(50)，所述接口能够与电流调制设备通信，所述微控制器的特征在于其包括存储器(46)中的指令，所述指令与权利要求11-14中的一个或多个所述的方法一致。
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