CN103906310B - 光源驱动电路以及设有所述光源驱动电路的车灯 - Google Patents

Abstract

一种光源的驱动电路，所述光源特别是LED型的光源，所述驱动电路包括：第一组光源和至少第二组光源，每组光源都连接到公共的电源端子；第一调节电路和至少第二调节电路，每个调节电路适于调节由相应光源组所吸收的电流；至少一个执行电路，其可操作地连接到相应的第二调节电路；以及串联连接电路装置，所述串联连接电路装置适于在第一组光源下游的电压大于或等于第二组光源上游的电压时，串联连接至少第一组光源和第二组光源。

Description

光源驱动电路以及设有所述光源驱动电路的车灯

技术领域

本发明涉及光源(特别是LED型光源)的驱动电路以及前车灯或后车灯，所述前车灯或后车灯设有这种光源驱动电路以便形成车灯本身的一个或多个灯，诸如刹车灯、前停车灯或后停车灯、前转弯指示灯或后转弯指示灯、倒车灯、后雾灯、前侧或后侧停车灯、近光灯、远光灯、日间行驶灯(DRL，daylight running lamp)、雾灯、转弯灯等。

背景技术

在由同一申请人提交的一个在先专利申请中(目前仍未公开)提出了一种光源的驱动电路，其包括多个特别是LED型的光源，其构成为当施以电源电压时发光，其中光源的驱动电路包括用于定位光源的装置，所述装置配置成在电源电压变化时将所述多个光源定位到n行×m列的至少第一和第二矩阵布置中。

该驱动电路的多个光源还能够吸收总电流，所述总电流由用于光源的所述第一和第二矩阵布置中的每个的恒定电流值In乘以光源矩阵布置的m列数来限定。

光源第一矩阵布置的矩阵列数ml大于光源第二矩阵布置的矩阵列数m2。因此，光源第一矩阵布置各列的光源数少于光源第二矩阵布置各列的光源数。

这意味着为了开启多个光源，光源第一矩阵布置所需要的电源电压低于光源第二矩阵布置所需要的电源电压。因此，根据第一矩阵布置而布置的多个光源可在低于光源第二矩阵布置的电源电压下发光，而不会遭遇灯本身的闪烁，然而不利的是其电功率消耗要大于光源第二矩阵布置的电功率消耗。实际上，布置于矩阵内的光源的电功率消耗取决于LED矩阵的列数m。

具体而言，电功率消耗是由下式给出：

P(V)＝m×I_n×V，其中：

P(V)是由多个光源所吸收的电功率；

m是列数；

I_n为恒定电流；以及

V是可变的电源电压。

出于上述原因，光源的第一和第二矩阵布置之间的转换，即从在两者之间具有更多列的光源矩阵布置到在两者之间具有更少列的光源矩阵布置的转换，必须在尽可能小的电源电压值下发生。

参照图1，通过示例的方式，考虑由光源消耗的电功率P(V)，所述光源布置成两行六列的第一矩阵布置以及三行四列的第二矩阵布置。通过绘制电功率P(V)获得折线，其由第一斜率段6 I_n和第二斜率段4 I_n给出，所述第一斜率段6 I_n在其中光源的驱动电路从光源的第一布置切换到第二布置的电源电压下具有垂直下降的阶跃。

然而，光源的上述驱动电路具有一些缺陷，在说明书的后续部分中参考词语“动态矩阵”来指上述驱动电路。

实际上，光源数必须分别可由光源的第一和第二矩阵布置的行数或列数来整除。

例如，十八个光源可以矩阵的方式布置于六行乘三列的光源第一矩阵布置以及三行乘六列的光源第二矩阵布置中，其原因在于十八个光源可由光源的第一和第二矩阵布置两者的行数或列数来整除。然而，十八个光源不能布置于例如具有五行的光源矩阵布置中，其原因在于十八个光源不能由该光源矩阵布置中的行数来整除。

当矩阵中的一个或多个光源必须供以功率不足的功率以便发出与矩阵中的剩余光源相比较弱的光时，就会发现动态矩阵的另一缺陷。这种需求例如会在机动车灯的领域内出现，其中车灯的照明面为了光度要求可包括具有低光强度的照明区域和具有高光强度的照明区域。人们可能会想到将电阻连接到光源影响具有低光强度的照明区域，这样这种光源吸收的电流少于影响具有高光强度的照明区域(例如在光源的第一矩阵布置中)的其它光源所吸收的电流。然而，当光源的驱动电路已切换到所述光源的第二矩阵布置时，电阻可能以不同的方式连接到光源，从而不再确保所需效果。

另一个缺陷源自于下述事实，即发生光源的第一布置到第二布置的转换(即发生从具有更多列的光源矩阵布置到具有更少列的光源矩阵布置的转换)时的时刻出现在设计阶段中所确定的电源电压下。这种电源电压在设计阶段中被过高地估计，以便确保LED的开启，但不利的是电功消耗过高。

发明内容

本发明的任务是要克服有关动态矩阵的上述缺陷。

在上述上下文中，本发明的主要目的是要改变光源(特别是LED)布置的拓扑结构，以便将在光源的电源电压变化时用于驱动光源的光源驱动电路所吸收的功率最小化，而不限制光源的布置。具体地，光源的布置可包括光源支路。

本发明的再一个目的是要改变光源布置的拓扑结构，以便当光源影响具有低光强度的照明区域和具有高光强度的照明区域时，将在光源的电源电压变化时用于驱动光源的光源驱动电路所吸收的功率最小化。

在LED型光源的特定情况下，本发明的再一个目的是要从LED的第一布置自动地切换到第二布置，所述第二布置具有与LED第一布置相比更少的列或支路。换言之，在设计阶段中没有必要确定LED的电源电压值，其中LED的驱动电路从LED的第一布置切换到第二布置。

为了实现这些目的，本发明的光源驱动电路(driver circuit)包括多个光源(特别是LED型光源)，其划分成第一组和至少第二组光源，每组光源都连接到公共电源端子；第一调节电路和至少第二调节电路，每个调节电路适于调节由光源的相应组所吸收的电流；至少一个执行电路(actuation circuit)，其可操作地连接到相应的第二调节电路；以及串联连接电路装置，其适于当第一组光源下游的电压大于或等于第二组光源上游的电压时，串联连接至少第一组和第二组光源。

在光源的驱动电路的第一状态下，称为接地的第一组光源下游的电压低于称为接地的第二组光源上游的电压，并且所述第一组和第二组光源独立地驱动。更精确地而言，第一调节电路驱动第一组光源，而调节电路的执行电路阻止第二调节电路的运作且基于第二调节电路的基准电幅度(reference electric magnitude)驱动第二组光源。

在光源驱动电路的第二状态下，称为接地的第一组光源下游的电压大于或等于称为接地的第二组光源上游的电压，并且在串联连接到彼此之后第一组和第二组光源一起被驱动。更精确地而言，第一调节电路和调节电路的执行电路受到阻止，而第二调节电路驱动第一组和第二组光源。

附图说明

根据本发明的驱动电路的进一步特征和优势将从参照附图对本发明优选实施例的以下描述中更清楚地呈现，其中：

图1是由同一申请人提交的专利申请(目前仍未公开)的动态矩阵驱动电路对象所吸收的电功率的曲线图；

图2是根据本发明的包括一组光源和调节电路的照明电路第一模块的电路图；

图3是根据本发明的包括两组光源的驱动电路的电路图；

图4是示出在电源电压变化时图3中第一组光源下游的电压和驱动电路的第二组光源上游的电压的模式的曲线图；

图5是示出从并联驱动构造转换到串联驱动构造的过程中作为电源电压的函数的由第一组光源所吸收的电流、在电路串联连接装置中流通的电流，以及驱动晶体管的集电极-发射极电流的模式的曲线图；

图6是示出作为电源电压的函数的执行电路电流的模式的曲线图；

图7是示出当四组光源逐步串联连接到彼此时由该四组光源所吸收的作为电源电压的函数的总电流的模式的曲线图；

图8是示出在电源电压变化时在改变光源组布置的过程中由驱动电路所吸收的电功率的模式的曲线图；

图9和图10是示出分别由逐步串联连接的光源组的调节电路的驱动晶体管所吸收的电流以及由所述晶体管所吸收的电功率的模式的曲线图；

图11是在实施例的变型中根据本发明驱动电路的电路图；

图12是示出作为电源电压的函数由图11中的电路所吸收的电功率的模式的曲线图；

图13是在又一个实施例变型中根据本发明的驱动电路的第二模块的电路图，其预期使用诊断电路；

图14示意性地示出图13中的电路如何管理在并联驱动构造中的一组光源的故障情况；

图15示出在串联驱动构造中的一组光源的故障情况；以及

图16示出结合有根据本发明的驱动电路的车辆的一个示例。

具体实施方式

在下面的描述中，术语“连接”指代两个电路或电路元件之间的直接电连接，以及通过一个或多个有源或无源中间元件的间接连接。术语“电路”可表示有源和/或无源的、连接到一起以便获得预定功能的单个组件或多个组件。此外，在可以使用双极结型晶体管(BJT，bipolar junction transistor)或场效应晶体管(FET，field-effect transistor)的情况下，术语“基极”、“集电极”、“发射极”的含义包括术语“栅极”、“漏极”和“源极”，且反之亦然。最后如果没有另外说明，NPN型晶体管可用于代替PNP晶体管，且反之亦然。

根据本发明光源的驱动电路包括：多个光源，特别是LED 10，在下面的描述中将参考LED进行说明而不丧失一般性；以及调节电路，每个调节电路都具有基准电幅度，例如I_REF(I_基准)电流。

所述多个发光二极管(LED)分成组，例如第一组1和第二组2。LED的这些组分别包括例如作为一个矩阵(n行乘m列特别是1行乘m列的矩阵)，或作为支路(n行乘1列的矩阵)连接到一起的一个或多个LED 10。为简单起见，下面的描述将参考第一组和第二组LED，其分别包括彼此串联连接的两个LED。

本发明的驱动电路被分成模块100、200、300，例如，通过串联连接装置D而连接到一起的第一模块100和第二模块200。

第一模块100包括第一调节电路120和第一组LED 1；第二模块200包括第二调节电路220、调节电路的执行电路230和第二组LED 2。任何附加的模块300、400与第二模块200相同。

图2示出第一模块100，其中所述第一调节电路120用于驱动第一组LED 10。第一调节电路120包括感测电阻R₁，其适于检测在LED支路上流通的电流I₁；电流镜，其包括晶体管T₁和T₂和电阻R₂；基准电幅度(例如I_REF电流)的发生器；以及用于驱动第一组LED 1的驱动晶体管T₃。

感测电阻R₁连接到例如电源端子V_DD与第一组1的LED 10之间；及驱动晶体管T₃具有连接到LED组的集电极，以及连接到接地的发射极。

电流镜的第一晶体管T₁具有通过发射极电阻R₂连接到在电源端子V_DD与感测电阻R₁之间的节点A的发射极。

电流镜的第二晶体管T₂具有连接到在所述感测电阻R₁和第一组LED 1之间的节点C的发射极。第二晶体管T₂的集电极连接到驱动晶体管T₃的基极。电流镜的两个晶体管T₁和T₂的基极连接到一起，并连接到第一晶体管T₁的集电极。基准电流I_REF的发生器连接到所述集电极。

电流镜的晶体管T₁、T₂在线性区域中工作。驱动晶体管T₃也在线性区域中工作，除了在初始阶段中之外，在初始阶段中所述晶体管T₃在饱和区域内工作，以便允许在电源电压下开启第一组LED，所述电源电压由串联布置的第一组LED的接点电压加上在第一组LED的支路中存在的任何其它电压降的总和来给定。

更详细地，电流镜的第一晶体管T₁在线性区域内极化，因此，其集电极-发射极电压V_ce1至少等于其基极-发射极电压V_be1。因此，所述第一晶体管T₁的基极电流I_b1相对于其发射极电流I_e1是可以忽略不计的；因此，第一晶体管T₁的发射极电流I_e1等于所述晶体管T₁的集电极电流I_c1。此外，晶体管T₁的集电极电流I_c1等于由电流发生器所施加的电流I_REF。因此，第一晶体管T₁的发射极电流I_e1等于由电流发生器所施加的电流I_REF。

对于应用到图2中网孔ABC的基尔霍夫第二定律而言，得出：

V_ab＝R₂*I_REF+V_be1

V_ab＝R₁*I₁+V_be2，其中I₁是在感测电阻R₁上流通的电流以及V_be2是电流镜第二晶体管T₂的基极-发射极电压。

另一方面，第一晶体管T₁的基极-发射极电压V_be1和第二晶体管T₂的基极-发射极电压V_be2是相等的，即V_be1＝V_be2。这从下述事实可以推出，即第一晶体管T₁的集电极电流I_c1和第二晶体管T₂的集电极电流I_c2是可比的，其原因在于电流镜的构造包括晶体管T₁和T₂，发射极电阻R₂与I_REF电流发生器，并且其原因在于晶体管T₁和T₂都集成到同一封装中的事实，因此具有相同的电特性。

因此，通过等式换算V_ab的两个表达式，我们得到电流I₁的如下表达式：I₁＝(R₂/R₁)*I_REF。

上面给出的电流I₁的表达式还提供了由LED组所吸收的电流I_LED，或I_LED＝(R₂/R₁)*I_REF。事实上，电流I₂相对于电流I₁可以忽略不计，其原因在于第二晶体管T₂的支路具有比第一组LED的支路高得多的电阻率。

关于由第一调节电路120所做出的反馈，我们首先考虑其中由第一组LED所吸收的电流趋于增加的情况。这种情况例如在LED的驱动电路接通过程中出现，其中LED的支路连接到非常小的感测电阻R1和位于饱和区域内的驱动晶体管T₃。因此，由LED所吸收的电流I₁(I₂是可以忽略不计的)趋于以指数级增加。如果由LED所吸收的电流I1增加，感测电阻R₁的端子间电压降V_ac增加。

因此，其结果如下：

V_ab＝V_ac+V_be2。

由于电压V_ab是固定的，因为其独立于电源电压，由I_REF电流发生器所施加，以及V_ac增加，导致第二晶体管T₂的基极-发射极电压V_be2减小。因此，第二晶体管T₂的基极-发射极电压V_be2减小这一事实要求电流I₂减小，因为晶体管T₂趋于关断。如果电流I₂减小，导致驱动晶体管T₃趋于关断，然后降低电流I₁。

类似地，如果电流I₁减小，导致V_ac降低。因此，第二晶体管T₂的基极-发射极电压V_be2增加，且这意味着I₂增加。因此，驱动晶体管T₃接通长于当前降低其电阻率的时间，因此I₁增加。

图3示出本发明的LED驱动电路，其中上述的第一模块100连接到第二模块200。更详细地而言，第一模块100和第二模块200彼此并联连接在电源电压V_DD和接地GND之间。所述第一模块100和第二模块200通过诸如肖特基二极管(schottky diode)的串联连接电路装置D连接，从而允许LED的所述第一组1与第二组2串联连接。

参照图3，如上面所看到的那样第二组LED 2连接到第二调节电路220；然而，第二组LED 2还连接到调节电路220的执行电路230。

第二调节电路220类似于上述的第一调节电路120，从而包括感测电阻R₁″，以便检测在LED支路上流通的电流，包括第一晶体管T₁″，第二晶体管T₂″和发射极电阻R₂″的电流镜，I_REF电流发生器和驱动晶体管T₃″。第二调节电路220的操作类似于第一调节电路120，因此将不会被进一步描述。

调节电路120的执行电路230包括第一晶体管T₄和第二晶体管T₅，和极化电阻R₃和R₄。所述第一晶体管T₄具有连接到电流镜的第二晶体管T₂″的集电极的相应基极以及连接到驱动晶体管T₃″的基极的相应发射极。执行电路的第二晶体管T₅具有在电源端子V_DD和感测电阻R₁″之间连接的发射极-集电极接点，以及通过第一极化电阻R₄连接到执行电路230的第一晶体管T₄的集电极的基极。第二极化电阻R₃连接到电源端子V_DD和执行电路230的第二晶体管T₅的基极之间。

调节电路的执行电路的极化电阻R₃和R₄可以大小适合于使得驱动晶体管T₃″饱和，直到从并联驱动构造转换到串联驱动构造，如从以下描述将显现的那样。如果驱动晶体管T₃″是饱和的，当电源电压V_DD增加时，由第二组LED 2所吸收的电流会以指数级增加。因此，第二组LED 2必须通过调节电路220的驱动电路230来调节。执行电路230通过所述第一晶体管T₄作用。更详细地而言，执行电路230将所需的电流提供给所述第一晶体管T₄，以便通过执行电路230的第二晶体管T₅来调节第二组LED 2，其原因在于驱动晶体管T₃″是饱和的。

因此，衰减由LED所吸收电流的任务转移到执行电路230的在线性区域内工作的第二晶体管T₅。因此，第二组LED 2的调节方式是所谓的“高侧”类型的，而不是如在上述第一模块100的情况中那样的“低侧”类型的，其原因在于由第二组LED 2在上游所吸收的电流通过晶体管T₅衰减。这通过调整极化电阻R₃和R₄的大小来获得，其原因在于当所述执行电路的第二晶体管T₅处于线性区域内时，所述晶体管T₅的基极电流I_b5是可以忽略不计的。

驱动晶体管T₃″通过在极化电阻R₃上流通的电流供电。这样的电阻R₃具有在其端子处设定的电压，该电压是第二晶体管T₅的基极-发射极电压V_be5。因此极化电阻R₃必须大小适合于确保驱动晶体管T₃″是饱和的。这通过晶体管的数据表来实现，其确定晶体管的最小电流增益，以便获得晶体管的所需饱和。

到目前为止所述的内容针对本发明LED的驱动电路在其第一状态下的操作，在第一状态下第一组LED 1和第二组LED 2根据LED的第一布置来布置，如上所述，其可限定成并联驱动构造。

现在，考虑在图3中由V_R1和V_R2表示的本发明LED驱动电路的点，其中V_R1是在第一组LED 1的驱动晶体管T₃集电极上的电压，所述驱动晶体管初始在饱和区域内工作，并且因此是所述第一组LED 1下游的电压，而V_R2是执行电路230的第二晶体管T₅集电极上的电压，并且因此是第二组LED 2上游的电压，且考虑在图4中所示的作为电源电压V_DD的函数的电压V_R1和V_R2的模式。

由于驱动晶体管T₃处于饱和状态下，下游电压V_R1最初将处于零伏，然后其将随着电源电压V_DD线性上升。另一方面，上游电压V_R2是第二模块200的感测电阻R₁″的端子间电压加上第二组LED 2的端子间电压之和，其原因在于第二模块200的驱动晶体管T₃″是饱和的。因此，由于所述晶体管T₃″是饱和的，第二组LED 2的端子间电压增加，然后保持恒定。

换言之，下游电压V_R1等于第一组LED 1的驱动晶体管T₃的集电极-发射极电压V_ce3，而上游电压V_R2等于在第二组LED中的多个串联LED的端子间的电势差加上第二模块200的调节电路220的电流镜的感应电压，所述电流镜的感应电压即感测电阻R₁″的端子间电压，其是恒定的并且通过反馈由I_REF电流发生器施加。因此，上游电压V_R2趋于恒定。

因此，下游电压V_R1和上游电压V_R2采取在图4中所示的模式。

因此可以确定在所述电压V_R1和V_R2的两条曲线之间的交叉点。更详细地而言，当下游电压V_R1增加时，它在第一模块100的驱动晶体管T₃的集电极电压上升到高于串联形成第二组LED 2的电压的点处与保持恒定的上游电压V_R2相交。当晶体管T₃的集电极电压超过上游电压V_R2时，有可能将第一组LED和第二组LED彼此串联，其原因在于下游电压V_R1能够给第二组LED 2供电。

在前述动态矩阵中，从LED的第一驱动构造到第二驱动构造的转换静态地发生，即当电源电压V_DD等于预定的固定电压时发生，而在根据本发明的驱动电路中，当下游电压V_R1大于上游电压V_R2时从而根据LED的接点电压发生LED的两种布置之间的转换。

如果存在多个LED组，第一个模块之后的所有模块都采取针对第二模块200所述的电路构造，其中，第n组LED首先由调节电路的执行电路驱动。在任何情况下，所有的模块都通过相应的串联连接装置D连接到彼此。

因此，如果下游电压V_R1(第一组LED的)变得大于上游电压V_R2(第二组LED的电压)，则串联连接装置D导通。其结果是，通过第一组LED和第二组LED的电流路径从其中V_R1小于V_R2的LED第一构造或布置(“并联”构造)切换变化到其中V_R1大于或等于V_R2的LED第二构造或布置(“串联”构造)。

实际上，在LED的第一布置中，第一组LED中的电流I₁的路径和第二组LED中的电流I₁″的路径分离，分别从电源端子V_DD到接地。换言之，第一组LED的支路和第二组LED的支路是独立的，因为串联连接电路装置D防止电流从第一模块流向第二模块。当电压V_R1变得大于电压V_R2时，即在LED的第二布置中，电流路径通过串联的第一组和第二组LED从电源端子V_DD到接地。

然而，根据本发明的一个方面，在LED的第一布置和第二布置之间的转换中，存在中间阶段，其是该LED驱动电路的稳定点，其中所述串联连接电路装置D允许电流在第一和第二模块的驱动晶体管T₃、T₃″之间流动，就好像它们串联连接一样，但同时，驱动电流I₁和I₁″的分量继续分别在第一组和第二组LED上单独流动，就好像第一组和第二组LED并联连接一样。因此，在中间阶段存在这两种效应的重叠。

因此，在第一模块的下游节点V_R1处，驱动电流I₁将是流动通过串联连接电路装置D的“串联”电流I_D和在第一模块的驱动晶体管T₃上朝向接地流动的“并联”电流的总和。

换言之，中间阶段是下述阶段，其中串联连接电路装置D被极化，从而允许电流I_D在所述串联连接电路装置D上流动以及允许电流I₃在驱动晶体管T₃上流动。所述并联电流I₃不再与第一组LED的驱动电流I₁一致，如在驱动电路的“并联”构造的情况中那样。

通过绘制中间阶段中的电流，我们可以得出第一组LED的驱动电流I₁是恒定的，其原因在于第一调节电路被激活，而驱动晶体管T₃的集电极-发射极电流I₃逐步衰减，有利于串联电流I_D，其具有镜像于I₃的模式。因此，驱动晶体管T₃逐步关断，直到在中间阶段之后，单个驱动电流将通过彼此串联的所述第一组和第二组LED，其中所述第一组的驱动晶体管T₃关断，从而所述晶体管的集电极-发射极电流等于零。

执行电路230的第二晶体管T₅以与驱动晶体管T₃相同的方式起作用，其原因在于在第二组LED 2的支路中，在V_R1＝V_R2之前，第二组LED的驱动电流I₁″等于流动通过执行电路230的第二晶体管T₅的发射极-集电极电流I₅。当下游电压V_R1近似等于上游电压V_R2时，通过将基尔霍夫定律应用到节点V_R2上可知，第二组LED的驱动电流I₁″由通过晶体管T₅的发射极-集电极电流I₅与流动通过串联连接电路装置D的串联电流I_D之和给定。

需要注意的是，第二组LED的驱动电流I₁″是恒定的，其原因在于调节电路220被激活，流动通过晶体管T₅的发射极-集电极电流I₅逐渐减小到零，而串联电流I_D以成镜像的方式增加。

因此，执行电路的第二晶体管T₅在中间阶段中也趋于关断，以及当V_R1变得大于V_R2时，所述晶体管T₅被关断，如同驱动晶体管T₃那样。

在中间阶段结束时，因此当驱动电路已切换到LED的第二布置(“串联”构造)时，即当V_R1高于V_R2时，因为每一电压V_R1大于V_R2，晶体管T₅的集电极-发射极电压V_ce5等于第一模块的感测电压，即等于第一模块感测电阻R₁端子间电压加上每一单个LED的接点电压V_f乘以第一组LED中串联的LED数再加上串联连接电路装置D的端子间电压降V_γ，即：

V_ce5＝V_感测+n*V_f+V_γ

因此，晶体管T₅的集电极-发射极电压是恒定的，其为加常数(additionconstant)的所有项。因此，执行电路的晶体管T₅不再能够用于进行调节，其原因在于较低的电阻率支路并联连接在所述晶体管T₅的集电极和发射极之间，其不能够通过上述方法来调节。换言之，执行电路的晶体管T₅由包括第一模块的感测电阻R₁、第一组LED 1和串联连接电路装置D的最低电阻率支路旁路绕过。

其结果是，通过第二模块200的感测电阻R₁″的电流将趋于增加，从而减小在第二模块200的电流镜的第二晶体管T₂″的发射极和集电极之间流过的电流I₂″。因此，执行电路的第一晶体管T₄工作，从而迫使第二模块的驱动晶体管T₃″在线性区域内操作，从而允许调节在第二组LED上的电流I₁″，如由第二调节电路220的I_REF电流发生器所施加的那样。

此外，如在图6中可以看出的那样，第二模块200的电流镜的第二晶体管T₂″的集电极电流I₂″降低，执行电路的第一晶体管T₄工作，使得执行电路第二晶体管T₅的基极电流进一步减小，只要所述晶体管T₅关断。

此时，重要的是值得注意的是在LED的第一布置中(即当V_R1＜V_R2时)在第一组LED中流通的驱动电流I₁和第二组LED中流通的驱动电流I₁″以及在LED第二布置中(即当V_R1＞V_R2时)在彼此串联的第一组和第二组LED上流通的电流是相同的。这分别由第一和第二模块的第一和第二调节电路120、220的I_REF电流发生器来确保。

因此，为了总结到目前为止所述的内容，如果下游电压V_R1低于上游电压V_R2，第一组LED的驱动晶体管T₃和第二组LED的驱动电路的晶体管T₅接通并分别调节第一组和第二组LED；另一方面，如果V_R1＞V_R2，所述晶体管T₃和T₅关断，而第二组LED的驱动晶体管T₃″在线性区域内，并能调节串联布置的第一组和第二组LED。

在LED的这两个构造之间，存在上述中间阶段，在该中间阶段中在第一组和第二组LED的并联布置和串联布置之间出现中间状态，而能够调节所有的晶体管T₃、T₃″和T₅″。

此外，如上所述，LED驱动电路可包括另外的模块，每一个模块包括调节电路、调节电路的执行电路和一组LED，所述另外的模块在电源端子V_DD和接地之间并联连接到前面的模块，并且其中所述串联连接电路装置D将每个所述另外的模块至少连接到相邻模块。在这种情况下，上面所看到的考虑同样适用，因此对设有多个模块的LED驱动电路将不再进行进一步描述。

现在参照图7，例如在设有四个模块的LED驱动电路的一个实施例中，由第一、第二、第三和第四组LED所吸收的电流I_DD将从LED的初始驱动构造流动的电流降低三次到第二驱动构造、第三驱动构造，及最终到第四驱动构造，其中在初始驱动构造中所有组的LED并联连接，在第二驱动构造中只有前两组LED串联连接，在第三驱动构造中前三组LED串联连接，在第四驱动构造中所有四组LED串联连接。总电流I_D逐步减少相同的程度，其原因在于在LED任何支路上流通的电流随着LED布置的改变而始终保持不变。

仍然参照图7，应该注意到在LED的一个布置和另一布置之间的中间阶段由LED所吸收的电流的模式。可以看出功率逐渐减小，直到移动到LED的下一布置的典型恒定值，其原因在于电流的一部分被并行地提供给LED组，并且电流的另一部分被串联地提供给LED组。

有利地，由于存在稳定的中间阶段，LED驱动电路在LED的第一和第二布置之间切换，这样驱动电路的电功率吸收逐渐变化。换言之，从在从LED的一个布置到另一个布置的转换过程中，LED驱动电路的电功率吸收不会以典型的阶跃模式突然改变。例如，当在电源线内存在影响LED电源电压模式的噪声时，特别能够意识到本发明驱动电路的这种优势。

如果电源电压呈线性变化，则能够绘制在LED布置的变化过程中由LED的驱动电路所吸收的电功率的模式，如图8中所示。容易推断出当电源电压V_DD变化时平均功耗保持恒定，从而优化由输出功率除以由调节所消耗的功率给出的产率。

换言之，有利的是，从LED组的供应中从一个状态到下一个状态的切换不由开关的切换来给定，因此，不存在突然的或阶跃式的切换，突然的或阶跃式的切换是造成闪烁的起源。根据本发明的电路不需要任何滞后以防止在不同构造之间进行连续切换。

相反，根据本发明的驱动电路允许通过稳定的中间阶段而从一个构造切换到另一个构造，所述稳定的中间阶段由于LED组的驱动电流的永久调节(也在这种中间状态下)而确保不存在尖峰信号或闪烁。

图9示出在LED驱动电路的第一模块100的相应第一调节电路120、第二模块200的第二调节电路220、第三模块300的第三调节电路320等中的驱动晶体管T₃、T₃″、T₃″′中的作为电源电压V_DD的函数的电流模式。图10示出由这种晶体管T₃、T₃″、T₃″′所吸收的电功率的模式。

参照这种图9和图10，第一驱动晶体管T₃首先在晶体管T₃、T₃″、T₃″′之间开始线性地调节，并且其进行调节直到V_R1等于V_R2。随后，第一晶体管T₃关断。依次地，第二晶体管T₃″保持处于饱和直到V_R1等于V_R2，然后它开始线性地进行调节，直到V′_R2等于V_R3，其中V′_R2是第二组LED下游的电压，以及V_R3是第三组LED上游的电压。随后，第二晶体管T₃″关断。第三驱动晶体管T₃″′发生类似的行为。

在图11中所示的实施例变型中，LED驱动电路设有配置成旁路绕过不再使用的电流路径的电路切换装置。具体地，由于当从并联构造切换到串联构造时，通过第一驱动晶体管T₃的调节电流已由通过相关的串联连接电路装置D的电流替换，从而可以用低功率消耗的信号晶体管代替作为功率晶体管的其它驱动晶体管T₃′、T₃″′，但仍使得第一驱动晶体管T₃执行调节。当然，不能省除另外的驱动晶体管T₃″、T₃″′，其原因在于晶体管必需处于饱和状态，然后足够长地进入到线性区域内以便开始开启第一驱动晶体管T₃。

在图11中的示例中，驱动电路设有感测晶体管Ts，其连接到第二驱动晶体管T₃″的集电极且配置成检测所述驱动晶体管T₃″何时将进入到线性区域内。当这种情况发生时，第一驱动晶体管T₃是关断的，则包括其的支路可通过受控于感测晶体管T_s的开关T_sw来关断。当发生第一支路的这种中断时，可使得电流通过回路支路D′(例如肖特基二极管)从第二组LED流动到第一驱动晶体管T₃，如由图11中的虚线所示那样。

类似地，执行电路的第二晶体管T₅也可由低功率信号晶体管代替。

图12中示出作为电源电压V_DD的函数的由该驱动电路所吸收的功率的示意图，其中，线的斜率随着LED布置的每一次变化根据公式(k-n)*I_n变化，其中n＝1，2，3，...，k-1，其原因在于支路数量减少。

现在将参照附图13、图14和图15描述在光源出现故障的情况下具有诊断系统的驱动电路的另一有利实施例。

如图14中示意性示出的那样，该驱动电路包括多个模块，例如第一模块100、第二模块200、第三模块300和第四模块400，每一模块包括相应的LED组以及将第j组LED与第k组LED连接的串联连接电路装置D_jk。

现在参照图13，其中为了论述简单起见，只示出驱动电路的第二模块200，LED驱动电路的每一个模块包括具有诊断晶体管T₆的诊断电路50，所述诊断晶体管T₆具有通过第一电阻R6连接在电源端子V_DD和接地GND之间的集电极-发射极接点，以及通过第二电阻R5连接到电流镜的第二晶体管T₂″的集电极的基极。

在诊断晶体管T₆的集电极和第一电阻R6之间，诊断电路提供LED驱动电路处于正常操作或发生故障状态的诊断信号DIAG，例如电压。这种诊断信号DIAG例如可被传输到车辆的电子控制单元。

更具体地，在LED驱动电路正常操作的情况下，电流通过包括LED的电路支路。电流镜的第二晶体管T₂″从而在线性区域内极化以及其集电极-发射极电压V_ce2″大于零，基本在几伏的量级上。在这种情况下，诊断晶体管T₆在饱和区域内接通，因此诊断信号DIAG呈现出显著的高值以便用信号指示驱动电路正常操作。

在LED出现故障的情况下，识别为电路断开，包括故障LED的电路支路不能通过电流。因此，晶体管T₂″在饱和区域内极化，其原因在于其基极和其发射极之间的电势差等于电阻R₂″端子间电压和电流镜第一晶体管T₁″的基极-发射极电压V_be1″的总和，其中后一电压由极准电流I_REF施加。出于这个原因，晶体管T₂的集电极-发射极电压V_ce2″基本上等于零伏。在这种情况下，诊断晶体管T₆是关断的，因此诊断信号DIAG呈现出显著的低值，以便表示在相关的电路支路中存在故障。

在出现故障的情况下，本发明的驱动电路能够处理第一故障情况和第二故障情况两者，在第一故障情况下光源组并联连接，而在第二故障情况下至少两组光源串联连接。

参照图14，其示意性地示出第一故障情况，该故障在LED驱动电路的模块例如第二模块中发生，所述模块并联连接到LED驱动电路的一个或多个模块。在作为示例的情况下，LED驱动电路的所有模块都并联连接。

在这种情况下，在电源电压V_DD变化时，第一模块的第一组LED下游的电压V_R1决不能超过第二组LED上游的电压V_R2。

这意味着决不能核实其中第一组和第二组LED可彼此串联布置的状态，因此在LED的任何布置中必须排除驱动电路的第二模块，即包括故障LED的模块，其中在第一、第二、第三和第四之间的LED组彼此串联连接。

在作为示例的情况下，LED的驱动电路从其中所有模块都并联连接的LED初始布置切换到LED的第二布置，在该第二布置中所述第一和第三模块串联连接，而第四模块并联连接到串联的第一和第三模块。

因此例如通过电路断路器装置驱动上述的串联连接电路装置D_jk，所述电路断路器装置基于诊断信号DIAG来操作，以便允许LED的驱动电路切换到其第二构造。

更精确地而言，串联连接电路装置D₁₃被直接极化以便将包括第一组LED 1的支路与包括第三组LED的支路串联连接，而串联连接电路装置D₁₂和串联连接电路装置D₂₃被反向极化以便将第二组LED从LED的第二布置以及从LED的另外布置中排除，例如，这样的一种布置，其中所述第一、第三和第四模块彼此串联布置。

在这一点上，对于本领域技术人员而言将能够明确地实施本发明的驱动电路，其包括在最合适的时刻适于将第一组LED与第三和第四组之间的LED组连接的电路布置装置。例如，在第二组LED中的一个LED出现故障的情况下，当第一组LED连接到第四组LED而不是第三组LED时，LED的驱动电路可切换到LED的第二布置。

当然，即使在LED驱动电路正常操作的过程中，本发明驱动电路的这种电路布置装置也可以选择成在所提供的所有那些LED布置中最合适时切换到LED布置。

现在参照图15，其示出了第二故障状态(其中省略了有关各种模块的电路的某些部分)，当驱动电路的第二模块200串联连接到LED驱动电路的至少一个其它模块时，例如串联连接到第一模块100和第三模块300时，故障例如发生在驱动电路第二模块200的一组LED中。

更具体地，第一模块的感测电阻R₁、第一组LED中的LED、第二模块的感测电阻R₁″、第二组LED中的LED、第三模块的感测电阻R₁″′，以及第三组LED中的LED彼此串联连接，而属于第一、第二和第三组的LED的调节通过所述第一模块的第一调节电路120来执行，所述第一调节电路120通过其电流镜的晶体管T₁、T₂和驱动晶体管T₃来操作。

由于第二组的LED出现故障，在第一调节电路的感测电阻R₁上流通的电流基本减小到零安培。然而，电流镜的发射极电阻R₂的端子间电压保持恒定，其原因在于其由第一调节电路的I_REF电流发生器所施加，因此由于所述电阻R₂的端子间电压降等于在感测电阻R₁上流动的电流乘以感测电阻R₁的值，加上晶体管T₂的基极-发射极电压降V_be2，所述晶体管T₂的基极-发射极电压V_be2增大。这具有使得晶体管T₂的集电极电流I_c2增加直到通过晶体管T₄″＇在饱和区域内极化晶体管T3″＇的效果。

此时，第一模块连接到电源电压V_DD与接地之间，第二支路由于故障而不闭合到接地，第三支路通过相应的驱动晶体管T″′闭合到接地。换言之，所有正常工作的模块并联布置，而将故障模块排除在外。

参照图16，本发明还涉及一种包括容器主体的机动车辆前灯500、所述容器主体限定适于LED光源1、2坐落的隔室，所述LED光源由如上所述的驱动电路(包括模块100、200)驱动。

在不脱离以下权利要求所限定范围的情况下，本领域的技术人员可对本发明驱动电路的实施例做出一些修改、调整、变更，以及可用其它功能上等同的元素来代替以便满足可能发生的需求。描述成属于可行实施例的每个特征可独立于所述的其它实施例来获得。

Claims (15)

1.一种光源的驱动电路，所述光源是LED型的光源，所述驱动电路包括：第一组光源和至少第二组光源，每组光源都连接到公共的电源端子；第一调节电路和至少第二调节电路，每个调节电路适于调节由相应光源组所吸收的电流；至少一个执行电路，其可操作地连接到相应的第二调节电路；以及串联连接电路装置，所述串联连接电路装置适于在第一组光源下游的电压大于或等于第二组光源上游的电压时，串联连接至少第一组光源和第二组光源；

其中，第一组光源的调节电路、所述执行电路和第二组光源的调节电路配置为使得：

-当所述第一组光源下游的电压小于所述第二组光源上游的电压时，第一组光源由相应的调节电路驱动，而执行电路阻止第二调节电路的运作，并且基于所述第二调节电路的基准电流幅度驱动第二组光源以使得并联驱动第一组和第二组光源；

-当第一组光源下游的电压大于或等于第二组光源上游的电压时，彼此串联连接的第一组光源和第二组光源由第二调节电路驱动，所述第一调节电路和所述执行电路被阻止；

其中，每个调节电路包括驱动晶体管，该驱动晶体管连接在相应光源组和接地之间且适于驱动与基准电流幅度成比例的驱动电流；所述串联连接电路装置具有连接在第一组光源和驱动晶体管之间的第一端子以及连接在电源端子与第二组光源之间的第二端子。

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，在两组光源的并联驱动构造和串联驱动构造之间转换的过程中，由第一组光源所吸收的电流流量的分量通过串联连接电路装置也给第二组光源供电，同时所述第一组光源和所述第二组光源由驱动电流的相应分量单独地供电。

3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，每个调节电路包括适于检测在相应组光源中流通的电流的感测电阻，并联连接到所述感测电阻和相应驱动晶体管的电流镜，以及可操作地连接到所述电流镜的基准电流幅度的发生器。

4.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述第二调节电路的执行电路包括第一驱动晶体管，所述第一驱动晶体管具有连接到电流镜的基极、连接到驱动晶体管的基极的发射极以及连接到第二驱动晶体管的基极的集电极，所述第二驱动晶体管具有连接在电源端子和所述感测电阻之间的发射极-集电极接点，所述执行电路还包括极化电阻，该极化电阻适于在并联构造中在饱和区域内极化驱动晶体管以及在线性区域内极化第二驱动晶体管。

5.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述串联连接电路装置的第二端子连接在第二驱动晶体管和所述第二调节电路的感测电阻之间。

6.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，每个调节电路配置成使得在并联构造中的第一组光源和第二组光源中流通的驱动电流和在串联构造中的第一组光源和第二组光源中流通的驱动电流彼此相等。

7.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述串联连接电路装置包括二极管。

8.根据权利要求7所述的驱动电路，其特征在于，所述二极管为肖特基二极管。

9.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括切换电路装置，该切换电路装置适于在从并联驱动构造转换到串联驱动构造的时刻被激活，以便排除所述第二调节电路的驱动晶体管且使得通过第二组光源的电流流动偏转到第一调节电路的驱动晶体管上。

10.根据权利要求9所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括：感测晶体管，其适于检测第二调节电路的驱动晶体管何时即将进入线性区域内，其置于第一组光源和地之间，且其基极与第二调节电路的驱动晶体管的集电极相连；切换晶体管，其置于第一组光源和相应的驱动晶体管之间并受控于所述感测晶体管；以及回路支路，其将第二组光源连接到第一调节电路的驱动晶体管。

11.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括多个光源和适于将第j组光源连接到第k组光源的多个串联连接电路装置D_jk，其中所述串联连接电路装置D_jk适于由电路开关装置激活，所述电路开关装置受控于诊断电路，所述诊断电路适合于检测驱动电路中的故障，以使得在从并联驱动配置转换到串联驱动构造时，连接到其中发生故障的光源组的串联连接电路装置停用以便将所述光源组从串联驱动构造排除。

12.光源的驱动方法，所述光源是LED型的光源，其中所述光源划分成第一组光源和至少第二组光源，每组光源都连接到公共的电源端子，其中每组光源受到调节以便根据预定的电幅度来吸收驱动电流，所述方法包括从并联驱动构造切换到串联驱动构造的步骤，在并联驱动构造中所述光源组由相应的驱动电流独立地供电，而在串联驱动构造中至少两组光源被供以相同的驱动电流，其中当所述第一组光源下游的电压大于或等于第二组光源上游的电压时发生所述切换；

其中

-当所述第一组光源下游的电压小于所述第二组光源上游的电压时，第一组光源由相应的调节电路驱动，而执行电路阻止第二调节电路的运作，并且基于第二调节电路的基准电流幅度驱动第二组光源以使得并联驱动第一组和第二组光源；

-当第一组光源下游的电压大于或等于第二组光源上游的电压时，彼此串联连接的第一组光源和第二组光源由第二调节电路驱动，第一调节电路和所述执行电路被阻止；

其中，所述第一调节电路和所述第二调节电路中的每个调节电路适于调节由相应光源组所吸收的电流；所述执行电路，用于可操作地连接到相应的第二调节电路；

其中，每个调节电路包括驱动晶体管，该驱动晶体管连接在相应光源组和接地之间且适于驱动与基准电流幅度成比例的驱动电流；

其中，通过串联连接电路装置，在第一组光源下游的电压大于或等于第二组光源上游的电压时，串联连接至少第一组光源和第二组光源；其中，所述串联连接电路装置具有连接在第一组光源和驱动晶体管之间的第一端子以及连接在电源端子与第二组光源之间的第二端子。

13.根据权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，在两组光源的并联驱动构造和串联驱动构造之间转换的过程中，由第一组光源所吸收的电流流量的分量通过串联连接电路装置也给第二组光源供电，同时所述第一组光源和所述第二组光源由驱动电流的相应分量单独地供电。

14.根据权利要求13所述的驱动方法，其特征在于，在两组光源的并联驱动构造和串联驱动构造之间转换的过程中，由各组光源所吸收的电流是基于预定的电幅度调节的电流。

15.一种车灯，其特征在于，其包括根据权利要求1所述的驱动电路。