CN104302079A - 一种具有故障检测及亮度调节功能的车用厢灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有故障检测及亮度调节功能的车用厢灯，包括多个灯条和厢灯控制器，每个灯条为由n行m列LED发光源组成的阵列，每一列的LED发光源串联，每一行的LED发光源并联；厢灯控制器包括处理器单元、多个故障检测电路、多个恒流控制电路，每个故障检测电路、每个恒流控制电路对应一灯条，连接在该灯条与处理器单元之间；每个故障检测电路用于检测对应灯条的故障状态，处理器单元根据故障检测电路的输出进行故障状态分析，根据分析的结果向对应的恒流控制电路发送相应的控制信号；恒流控制电路根据所接收的控制信号对对应的灯条进行恒流控制。本发明使车用厢灯更具人性化，大大提高了用户的使用感受，以及方便了用户的操作和后期维护。

Description

一种具有故障检测及亮度调节功能的车用厢灯

技术领域

本发明涉及车辆工程领域，具体而言，涉及一种具有故障检测及亮度调节功能的车用厢灯。

背景技术

目前世界各国对节能环保越发重视。LED光源是一种节能型绿色光源，以其发光效率高、成本适中的特点，被广泛使用；已具有替代传统光源的趋势。

目前，LED型车用厢灯已被广泛使用。现应用的LED型厢灯大多数采用串并联结构，电压直接控制。这种方式具体为用多个LED及限流电阻串联形成一个串，再由多串并联组成一个灯条；用车体电源经开关直接点亮灯条。这样的结构具有先天的缺点，当某串中的一个LED断路损坏，则该串的其它LED同时无法发光。因此，若有几个LED随机损坏，则这个灯条亮度明显下降。同时，车体电源的电压是经常波动的，容易导致厢灯的亮度忽明忽暗，同时降低了LED的寿命。

发明内容

本发明提供一种具有故障检测及亮度调节功能的车用厢灯，用以克服现有技术中存在的至少一个问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种具有故障检测及亮度调节功能的车用厢灯，包括：多个灯条和厢灯控制器，其中：

每个所述灯条为由n行m列LED发光源组成的阵列，其中每一列的LED发光源串联，每一行的LED发光源并联，n、m均为自然数；

所述厢灯控制器包括处理器单元、多个故障检测电路、多个恒流控制电路、CAN通信接口电路及光线传感器电路，每个所述故障检测电路、每个所述恒流控制电路分别对应一灯条，并连接在该灯条与所述处理器单元之间；每个所述故障检测电路用于检测对应灯条的故障状态，所述处理器单元根据所述故障检测电路的输出进行故障状态分析，并根据故障状态分析的结果向对应的恒流控制电路发送相应的控制信号；所述恒流控制电路根据所接收的控制信号对对应的灯条进行恒流控制。

进一步地，所述故障检测电路包括：第一电容、第一稳压二极管、第一电阻和第四电阻，所述恒流控制电路包括第二电容、第二稳压二极管、第二电阻、第三电阻、第三电容第五电阻和功率三极管，其中：

所述第一电容、所述第一稳压二极管和所述第一电阻并联在车体电源负极与所述第四电阻的第一端之间，所述第四电阻的第二端与所述功率三极管的集电极相连，所述第四电阻的第一端还与所述处理器单元内部的模数转换器的输入端相连；

所述第二电容、所述第二稳压二极管和所述第二电阻并联在车体电源负极与所述第三电阻的第一端之间，所述第三电容连接在所述第三电阻的第二端与所述功率三极管的集电极之间，所述第五电阻连接在车体电源负极与所述第三电阻的第二端之间，所述第三电阻的第一端还与所述处理器单元内部的模数转换器的输入端相连，所述功率三极管的发射极与车体电源正极相连，所述第三电阻的第二端还与对应灯条的负极端相连，所述功率晶体管的集电极还与对应灯条的正极端相连，所述功率晶体管的基极与所述处理器单元的PWM信号输出端相连。

进一步地，上述处理器单元还包括CAN通信接口电路，与所述处理器单元相连，用于完成CAN通信信号电平的转换。

进一步地，上述处理器单元还包括光线传感器电路，与所述处理器单元相连，用于采集当前的亮度信息，所述处理器单元根据当前的亮度信息对灯条的灯光亮度进行自动调节。

本发明的车用厢灯系统由厢灯控制器和厢灯灯条两部分构成，其具有亮度调节、亮度设定及故障报警功能。厢灯控制器由故障检测电路、恒流控制电路、CAN通信接口电路及处理器单元构成；厢灯灯条采用LED发光源，并以矩阵的方式连接构成。控制器的输出采用恒流闭环控制策略。本发明的厢灯系统具有亮度稳定无闪烁、发光强度可调节及设定、抵抗电压波动对亮度的影响、故障检测报警及组建灵活等特点，使得车用厢灯更具人性化，大大提高了用户的使用感受，以及方便了用户的操作和后期维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例的具有故障检测及亮度调节功能的车用厢灯总体结构框图；

图2是本发明一个实施例的LED厢灯灯条电路原理图；

图3是本发明一个实施例的故障检测及恒流控制电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明一个实施例的具有故障检测及亮度调节功能的车用厢灯总体结构框图；如图所示，该车用厢灯包括厢灯控制器部分①和LED灯条部分②，厢灯控制器完成对灯条的恒流控制、故障检测、调节亮度及与用户之间进行信息交互。

1、厢灯控制器部分主要包括：

(1)故障检测部分

该部分完成对LED灯条的故障检测，能够定位到具体哪一个灯条出现故障。当LED灯条内的LED发光点出现一定数量的断路或短路故障时，该部分输出故障信号。控制单元检测到故障信号后，通过通信接口向用户发送故障信息。

(2)亮度控制部分

该部分实现对LED灯条的亮度控制，能够手动调节厢灯灯条的亮度。该部分电路接收处理器单元输出的PWM信号，将其放大驱动LED灯条；同时该部分电路对输出电流进行检测。处理器单元根据输出电流信号来调节输出的PWM信号，形成闭环，最终实现稳定的可调节的输出电流。此外，还可以根据实际需求情况，扩展连接光线传感器，实现亮度自动调节功能。

(3)CAN通信部分

该部分以CAN总线的通信方式，与外部进行数据交换。控制向外发送厢灯的工作状态信息及接收外部的亮度控制信息。本方案采用的处理器内部集成CAN收发器，因此电路上只需接入CAN接口芯片即可，本实施例中采用的CAN接口芯片型号为TJA1042。

(4)处理器单元

处理器单元可以选用飞思卡尔汽车级8位单片机，型号为S9S08DZ16。

2、LED灯条部分。

灯条采用LED矩阵式的连接方式，矩阵的长宽点数大小可以根据实际车型进行灵活设计。

图2为本发明一个实施例的LED厢灯灯条电路原理图，图中端子A为灯条的正极接线端，端子B为灯条的负极接线端。灯条采用LED发光源以矩阵的方式连接。采用这种连接方式时，当出现几个LED断路损坏时基本不会影响整个灯条的亮度；若LED出现短路现象时控制器可以很容易检测出灯条出现故障。图2中的m表示LED矩阵的长具有m个发光点；n表示LED矩阵的宽有n个发光点。m和n的具体数值可以根据实际情况灵活设计。在这里给出一个参考设计，长度m取值为20，宽度n取值为4。该参考设计适合于24V电压系统的车辆，灯条的大小适中，易于装配。

图3中的①所示的部分为本发明的故障检测电路原理图；②所示的部分为本发明的恒流控制电路原理图。LED发光源的故障类型分为断路故障和短路故障。由于控制器的输出采用恒流控制，因此可以通过输出电压的状态来判断LED灯条是否发生故障。当某灯条内一个或几个LED发生短路故障时，控制器的输出电压会明显变低；当某灯条内多个LED发生断路故障时，控制器的输出电压会升高。具体电路如图3中①部分所示，电路的输出端E与处理器内部的模数转换器输入端相连。在电路中，电阻R4和R1对输出电压分压，使电压大小适于处理器采集。电容C1的作用是对分压后的信号进行滤波，使信号变得平稳。稳压二极管D1的作用是保护处理器不会因过电压输入而损坏。图3中②部分为恒流控制电路，恒流控制的原理是采用电流闭环控制。具体为处理器会定时采集实际输出的电流，根据实际电流值和理想电流值进行运算，来调节输出PWM信号的占空比，进而使输出电流与理想电流相近。在电路中，端子C和D与车体电源连接，C接正极，D接负极。A端接灯条的正极端；B端接灯条的负极端。F端接处理器内部模数转换器的输入端。G端接处理器的PWM信号输出端。Q1为功率三极管，对处理器输出的PWM信号进行放大。C3为滤波电容，对输出电压进行滤波，使输出电压稳定。R5为限流电阻，同时也作为电流采样电阻。由于R5上的电压与流过R5的电流成线性关系，因此对R5上的电压进行数据采集，即可计算出输出电流值。电阻R3和R2对电阻R5上的电压进行分压，使电压大小适合于处理器采集。电容C2为滤波电容，对R3和R2分压后的电压进行滤波，使其更稳定。稳压二极管D2其保护作用，能够防止处理器因输入电压过大而损坏。本实施例的故障检测电路和恒流控制电路具有电路简洁、成本低、占用空间小、性能稳定等特点。

综上所述，本发明上述实施例具有以下有益效果：

1、能够实时告知用户LED厢灯的故障状态，且能够定位到具体哪一个LED厢灯灯条出现故障。避免人工定期检查厢灯是否故障，节约了人力工作量；同时能够及时发现厢灯故障，避免了厢灯工作时部分LED故障后，继续使用导致该厢灯内更多LED损坏。

2、能够调节和设定灯条的亮度。用户可以根据自己的实际使用需求方便的调节和设定厢灯的亮度。同时，若控制器扩展光线传感器后，亮度调节可设定为自动模式，根据车内的环境亮度自动调节厢灯亮度，省去用户手动控制操作。

3、厢灯采用恒流控制，灯条采用LED矩阵式连接。灯条亮度稳定无闪烁，不会因外部供电电压的波动而导致亮度变化；灯条内几个LED发光点断路损坏不会明显影响整体发光亮度。

4、成本低，经济性好。控制器内部电路设计简洁，一个厢灯控制器可以控制多路厢灯灯条，单控制器即可满足豪华大巴内所有厢灯灯条的控制。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种具有故障检测及亮度调节功能的车用厢灯，其特征在于，包括：多个灯条和厢灯控制器，其中：

每个所述灯条为由n行m列LED发光源组成的阵列，其中每一列的LED发光源串联，每一行的LED发光源并联，n、m均为自然数；

所述厢灯控制器包括处理器单元、多个故障检测电路、多个恒流控制电路、CAN通信接口电路及光线传感器电路，每个所述故障检测电路、每个所述恒流控制电路分别对应一灯条，并连接在该灯条与所述处理器单元之间；每个所述故障检测电路用于检测对应灯条的故障状态，所述处理器单元根据所述故障检测电路的输出进行故障状态分析，并根据故障状态分析的结果向对应的恒流控制电路发送相应的控制信号；所述恒流控制电路根据所接收的控制信号对对应的灯条进行恒流控制。

2.根据权利要求1所述的车用厢灯，其特征在于，所述故障检测电路包括：第一电容、第一稳压二极管、第一电阻和第四电阻，所述恒流控制电路包括第二电容、第二稳压二极管、第二电阻、第三电阻、第三电容第五电阻和功率三极管，其中：

所述第一电容、所述第一稳压二极管和所述第一电阻并联在车体电源负极与所述第四电阻的第一端之间，所述第四电阻的第二端与所述功率三极管的集电极相连，所述第四电阻的第一端还与所述处理器单元内部的模数转换器的输入端相连；

所述第二电容、所述第二稳压二极管和所述第二电阻并联在车体电源负极与所述第三电阻的第一端之间，所述第三电容连接在所述第三电阻的第二端与所述功率三极管的集电极之间，所述第五电阻连接在车体电源负极与所述第三电阻的第二端之间，所述第三电阻的第一端还与所述处理器单元内部的模数转换器的输入端相连，所述功率三极管的发射极与车体电源正极相连，所述第三电阻的第二端还与对应灯条的负极端相连，所述功率晶体管的集电极还与对应灯条的正极端相连，所述功率晶体管的基极与所述处理器单元的PWM信号输出端相连。

3.根据权利要求1所述的车用厢灯，其特征在于，还包括CAN通信接口电路，与所述处理器单元相连，用于完成CAN通信信号电平的转换。

4.根据权利要求1所述的车用厢灯，其特征在于，还包括光线传感器电路，与所述处理器单元相连，用于采集当前的亮度信息，所述处理器单元根据当前的亮度信息对灯条的灯光亮度进行自动调节。