CN106162980A - 用于led负载的变化的瞬变电流峰值限制器 - Google Patents

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Abstract

本发明给出了一种用于向多个光源驱动电源供应的装置和方法，所述多个光源由包括至少一个光源的第一组组成，所述第一组与包括至少一个光源的至少一个第二组串联连接。所述装置包括供应电路，所述多个光源作为负载与所述供应电路连接。根据创造性的措施，其能够短路光源组中的至少一组，而不会在没有被短路的光源中引起高强度的瞬变电流峰值。

Description

用于LED负载的变化的瞬变电流峰值限制器
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的照明装置领域，并且更准确地涉及用于向该装置内的光源驱动功率供应的设备领域。
背景技术
在用于机动车辆的照明装置以及具体地光信号指示装置领域，例如使用具有诸如发光二极管(LED)的半导体元件的光源变得越发普遍。与白炽灯或放电光源相比，LED的使用使得能够通过例如沿预定的轮廓放置多个LED而形成独创的光学信号。此外，LED的功率消耗通常低于传统的光源的功率消耗。当LED承载在阈值以上的预定强度的电流时，LED元件发射预定强度的光辐射。
在已知的方式中，串联连接的多个LED被连接作为用于一种装置的负载，该装置用于向LED驱动功率供应。该装置将第一强度的电流转换为不同的第二强度的电流，所述第一电流以通用方式由诸如电池的机动车辆的内电源提供。施加于串联连接的端子上的电压需要使得在连接中的所有LED能够发射光辐射。
对于给定的照明功能，已知的作法是提供两种模式的具有不同光强的照明。一种示例是分别呈远光(high beam，HB)和近光(low beam，LB)模式的前照明。已知的作法是通过串联连接两组LED来实施该类型的功能，全部LED由相同的用于驱动功率供应的设备供电。开关允许连接中的两组LED中的一组被短路。当短路被激活时，由于两组LED中的一组不发生光辐射，因此由所有LED发射的光强被降低。该模式例如对应于近光模式。当短路被激活时，转换器上的负载同样瞬间被降低。这种负载的突变导致较大的瞬变电流峰值通过继续被供电的LED。已经观测到这些峰值可能具有4A以上的强度，并且可能发生约20μs。然而，大多数可用的LED元件仅能承受高达约2.5A的电流峰值。在这种已知的实施方式中，因此具有损坏光源的真实风险。
已经提出通过在检测到峰值时吸收电阻中的能量来吸收在这种连接中的瞬变峰值，所述电阻通过晶体管选择性地连接在负载电路中。然而，这种系统需要为每个负载连接调整大小，并且由于部分产生的能量损耗在电阻中，因此呈现总能量损耗。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术形成的问题中的至少一个。更准确地，本发明提出一种装置和方法，所述装置和方法允许阻止在刚刚描述的连接中的较大瞬变电流峰值的出现，而不是一旦这些峰值已经出现减小它们的影响。
本发明的主题是一种用于向多个光源驱动电源供应的装置，所述多个光源由包括至少一个光源的第一组组成，所述第一组与包括至少一个光源的至少一个第二组串联连接。所述装置包括供应电路，所述多个光源作为负载与所述供应电路连接。所述装置同样地包括切换设备，所述切换设备允许第一组或第二组或全部多个光源中的至少一个被选择性地供电。所述装置的显著之处在于其包括控制设备，所述控制设备允许当需要从为全部多个光源供电转换为为一个或仅仅一些光源组供电时控制供应电路的激活状态和切换设备的状态。
优选地，用于驱动功率供应的装置为用于为机动车辆的照明系统驱动功率供应的装置。
供应电路可以优选地包括DC/DC转换器、升压/降压型的转换器或者例如降压型的减压转换器。
优选地，所述多个光源可以由包括至少一个光源的第一组组成，所述第一组与包括至少一个光源的第二组串联连接。
所述控制设备可以优选地被配置为当需要从为全部多个光源供电转换为为光源的第二组供电时执行如下步骤：
-接收表示所需要的转换的信号，然后，
-使供应电路无效，然后，
-当供应电路被无效时转换切换设备，以短路光源的第一组；
-再次激活供应电路。
以优选的方式，在接收信号后供应电路被无效100-200毫秒。有利地，可以相对于表示所需要的转换的信号的接收以一定延迟执行切换设备的转换。根据在装置中使用的电子元件可以想象其它无效周期。
所述延迟可以优选地为50-100毫秒的量级。根据在装置中使用的电子元件的技术特征和特性可以想象其它延迟周期。
优选地，所述控制设备可以包括执行转换延迟功能的电子电路。
所述控制设备可以优选地包括执行用于驱动电路的无效功能的电子电路。
以优选的方式，所述控制设备可以包括微控制器元件，所述微控制器元件被配置为执行转换延迟功能和/或用于驱动电路的无效功能。
以优选的方式，所述控制设备可以还包括用于由微处理器元件传送的信号的组合逻辑设备。它们例如可以为OR或NOR逻辑门。
第一组和/或第二组可以优选地包括串联连接的多个光源。
优选地，光源可以包括半导体元件，尤其是发光二极管(LED)、功率型发光二极管或有机发光二极管。它们也可以包括激光二极管。
本发明的主题还为一种用于机动车辆的照明装置。所述装置包括用于向多个光源驱动功率供应的驱动设备，所述多个光源由包括至少一个光源的第一组组成，所述第一组与包括至少一个光源的第二组串联连接。所述照明装置的显著之处在于所述驱动设备为根据本发明所述的装置。优选地，所述照明装置可以为机动车辆的信号指示装置。
第一组可以优选地单独地执行“近光”照明功能，并且第一组和第二组可以有利地一起执行机动车辆的“远光”照明功能。
本发明的主题还为一种用于向多个光源驱动功率供应的方法，所述多个光源由包括至少一个光源的第一组组成，所述第一组与包括至少一个光源的第二组串联连接。所述方法包括如下步骤：
-提供供应电路，所述多个光源作为负载与所述供应电路连接；
-提供切换设备，所述切换设备允许第二组或多个光源被选择性地供电。
所述方法的显著之处在于它还包括如下步骤：
-当需要从为全部多个光源供电转换为为光源的第二组供电时控制供应电路的激活状态和切换设备的状态。
优选地，所述方法可以包括如下步骤：
-接收表示所需要的转换的信号，然后，
-使供应电路无效，然后，
-当供应电路被无效时转换切换设备，以短路光源的第一组；
-再次激活供应电路。
本发明的措施允许有效减小瞬变电流峰值，所述瞬变电流峰值可能在与供应装置串联连接的一些光源被暂时短路时出现在已知的设备中。与导致损失的耗散电阻中的临时能量过剩相反，本发明使用控制信号的智能控制以避免电流峰值的出现。这具有不会损失能量过剩和无需使用用完印刷电路上的物质空间的耗散电阻的优点。而且，根据优选的实施例，根据本发明的方案可以依比例确定，而无需调整所涉及的电子元件的大小。给出的实施例允许或者通过电子电路或者通过微控制器元件的编程或者利用包含电子电路和可编程的元件的混合方案实施根据本发明的措施。该灵活性允许本发明应用于多种现有的照明装置中，所述照明装置的寿命和耐久性因而得到提高。
附图说明
利用示例性的说明和附图的辅助，将更好地理解本发明的其它特点和优点，在附图中：
-图1是根据本发明的优选实施例的装置的示意图；
-图2是在根据本发明的优选实施例的装置的操作中涉及的控制信号的时序图；
-图3示出根据本发明的优选实施例的装置的细节的实施示例；
-图4是根据本发明的优选实施例的装置的示意图；
-图5是在根据本发明的优选实施例的装置的操作中涉及的控制信号的时序图；
-图6是在根据本发明的优选实施例的装置的操作中涉及的控制信号的时序图；
-图7示出根据本发明的优选实施例的装置的细节的实施示例；
-图8是根据本发明的优选实施例的装置的示意图；
-图9是在根据本发明的优选实施例的装置的操作中涉及的控制信号的时序图；
-图10示出根据本发明的优选实施例的装置的细节的实施示例。
具体实施方式
在下面的说明中，贯穿本发明的各个实施例，相似的附图标记将被用于描述相似的概念。因而，附图标记100、200和300表示在依照本发明的三个不同实施例中的装置。
除非另有明确相反指示，对于给定实施例详细描述的技术特征可以与在通过举例和非限制性地描述的其它实施例的背景下描述的技术特征组合。
图1示意性地示出了根据本发明的在优选实施例中的装置100。优选地，其是一种用在机动车辆的照明装置(例如，信号指示装置)中用于驱动功率供应的装置。在已知的方式中，该装置包括供应电路130，供应电路能够将由机动车辆内部的电源(例如，电池)提供的第一强度的直流电转换为不同强度的负载电流。该设备130被已知为具有称为“启用”的输入，该输入允许设备使用控制信号分别被激活或无效。例如通过发光二极管LED呈现的多个光源120被连接作为用于供应设备130的负载。光源120首尾相连。多个光源120被分成第一组122和至少一个第二组124。为了清晰呈现附图，图示了单一的第二组124，但并不将本发明限制为该示例。在装置100的优选应用中，第二组的光源124执行机动车辆的信号指示装置的“近光”照明功能。当第一和第二组光源122、124被供电时，执行需要更高光强的“远光”照明功能。切换设备140允许通过短路至少一组来在两个(或多个)操作模式之间切换。在示出的示例中，切换设备140允许第一组122被选择性地短路。
最后，装置100包括控制设备150，控制设备被配置为首先使用控制信号152控制供应设备130和其次使用控制信号154控制切换设备140。
参照图1的时序图描述控制设备150的操作。控制设备的输入由信号01图示。以二进制形式表示的该信号例如可以来自于机动车辆的内部的计算机系统(未示出)。它表示司机打开LED124(“近光”)还是所有LED122、124(“远光”)的意愿。当通过信号01请求从“远光”模式到“近光”模式的改变时，控制设备150首先使供应设备130无效，使得临时不给所有LED供电。这使用二进制控制信号152实现。当供应设备130被无效时，最初处于打开状态的切换设备140被切换至关闭状态，因而短路了第一组LED152。这通过二进制控制信号154实现。一旦切换已经实现，控制设备150使用信号152再次激活供应设备130。当供应恢复后，设备130能够提供适于已经通过短路串联连接中的一些LED而被降低的负载的电流。因而，避免了潜在地危害LED124的较大瞬变电流峰值的出现。虽然现有技术中已知的方案会产生约4.1A的瞬变峰值，但是通过使用本发明的措施，这些峰值已被将至2.2A，这对于大多数可用的LED是可接受的数量级。显然，随后，该装置可被切换回“远光”模式，以便回到其初始状态。
来自切换设备130的控制信号154因此是接收的信号01的延迟相。在典型的实施例中，该延迟优选地为50-100μs，然而本领域技术人员可以考虑其它数值。为了在给LED的供应被切断后能够实现切换设备的切换，信号152优选地使供应设备130在传送切换命令之前无效约50ms。通常在信号01的上升边缘处立即提供无效信号152。一旦切换命令已经被传送，优选地仅在约100ms之后再次激活设备130。显然，在不偏离本发明的范围的情况下，根据具体应用，这些延迟的精确值可以不同。
本领域技术人员将能够以几种方式实施该逻辑功能。例如，图3示出了在输入信号01的基础上能够产生图2的时序图中示出的控制信号152、154的电子电路。
图4图示的设备200的实施例与图1图示的设备类似。然而，控制设备250由允许产生控制信号252、254’、254”的微控制器元件和执行NOR逻辑功能的电子电路提供。微控制器被编程为产生如图5的时序图中所示的信号252、254’和254”。在其中没有呈现输入信号01。三个信号的状态转换与信号01的上升边缘同步。微处理器250首先通过将二进制信号252的状态变为“停用”而使供应设备230无效。同时，为信号01的相的第一控制信号254’被转变为微控制器的输出。信号254”被转变为微控制器的不同输出，并且代表将被施加于切换信号的上升边缘的延迟。最后，NOR逻辑门组合这两个信号254’、254”，以便产生信号254，所述信号254控制切换设备240向关闭状态的切换。一旦已经产生切换命令，在预定时间过后信号252再次激活供应设备230。
图6示出了由微控制器250产生的控制信号的替代示例。在这种情况下，信号254b’和254b”与用于供应设备230的控制信号252的上升边缘同步。对于前一个实施例，这次OR类型的逻辑门允许组合信号254b’、254b”以便产生用于切换设备240的控制信号254。通过图7图示了用于提供OR功能的电子电路和切换设备240(尤其包含晶体管)的对应的实施示例。
图8图示的装置300的实施例与前面描述的实施例类似。然而，控制设备350由允许产生控制信号352、354’的程序化的微控制器元件和执行延迟的电子电路提供。
微控制器被编程为产生如图9的时序图中所示的信号352和354’。在其中没有呈现输入信号01。两个信号的状态转换与信号01的上升边缘同步。微处理器350首先通过将二进制信号352的状态变为“停用”而使供应设备330无效。同时，为信号01的相的控制信号354’被转变为微控制器的输出。在图10的底部所示的电子电路使信号354’延迟以便获得用于切换设备340的控制信号354。

Claims (15)

1.一种用于向多个光源(120、220、320)驱动电源供应的装置(100、200、300)，所述多个光源由包括至少一个光源的第一组(122、222、322)组成，所述第一组与包括至少一个光源的至少一个第二组(124、224、324)串联连接，
所述装置包括：
供应电路(130、230、330)，所述多个光源(120、220、320)作为负载与所述供应电路连接，和
切换设备(140、240、340)，所述切换设备允许第一组或第二组或全部多个光源中的至少一个被选择性地供电，
其特征在于：所述装置还包括控制设备(150、250、350)，所述控制设备允许当需要从为全部多个光源供电转换为为一个或仅仅一些光源组供电时控制供应电路(130、230、330)的激活状态和切换设备(140、240、340)的状态。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述多个光源(120、220、320)由包括至少一个光源的第一组(122、222、322)组成，所述第一组与包括至少一个光源的第二组(124、224、324)串联连接。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述控制设备(150、250、350)被配置为当需要从为全部多个光源供电转换为为光源的第二组供电时执行如下步骤：
-接收表示所需要的转换的信号(01)，然后，
-使供应电路(130、230、330)无效，然后，
-当供应电路被无效时转换切换设备(140、240、340)，以短路光源的第一组；
-再次激活供应电路(130、230、330)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：在接收信号后供应电路被无效100-200毫秒，并且相对于信号的接收以一定延迟执行切换设备的转换。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述延迟为50-100毫秒的量级。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于：所述控制设备包括执行转换延迟功能的电子电路。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其特征在于：所述控制设备包括执行用于驱动电路的无效功能的电子电路。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于：所述控制设备包括微控制器元件，所述微控制器元件被配置为执行转换延迟功能和/或用于驱动电路的无效功能。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述控制没备还包括用于由微处理器元件传送的信号的组合逻辑设备。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的装置，其特征在于：第一组和/或第二组包括串联连接的多个光源。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的装置，其特征在于：光源包括半导体元件，尤其是发光二极管。
12.一种用于机动车辆的照明装置，所述装置包括用于向多个光源驱动功率供应的驱动设备，所述多个光源由包括至少一个光源的第一组组成，所述第一组与包括至少一个光源的第二组串联连接，其特征在于：所述驱动设备为根据权利要求1-11中任一项所述的装置。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：第一组单独地执行“近光”照明功能，并且第一组和第二组一起执行“远光”照明功能。
14.一种用于向多个光源驱动功率供应的方法，所述多个光源由包括至少一个光源的第一组组成，所述第一组与包括至少一个光源的第二组串联连接，所述方法包括如下步骤：
-提供供应电路，所述多个光源作为负载与所述供应电路连接；
-提供切换设备，所述切换设备允许第二组或多个光源被选择性地供电；
其特征在于：所述方法还包括如下步骤：
-当需要从为全部多个光源供电转换为为光源的第二组供电时控制供应电路的激活状态和切换设备的状态。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
-接收表示所需要的转换的信号，然后，
-使供应电路无效，然后，
-当供应电路被无效时转换切换设备，以短路光源的第一组；
-再次激活供应电路。
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