CN106211490A - 汽车led灯具短路断路关断系统 - Google Patents

汽车led灯具短路断路关断系统 Download PDF

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姚肖勇
任康成
张立
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Abstract

本发明涉及一种汽车LED灯具短路断路关断系统，各灯串支路其灯组的正极接电源、负极接三极管Q的集电极，各三极管Q的集电极接第二肖特二极管D2的正极，各灯串支路上的三极管Q的基极相连接，第二肖特二极管D2输出端通过各自的短路判断电路和断路判断电路接各自对应的信号处理电路的输入端，各信号处理电路经灯串支路控制电路接各灯串支路的三极管的基极，在任何一灯串支路其中一个发光二极管发生断路或短断时，控制各灯串支路上的三极管Q关断所有灯串支路上的发光二极管。本发明能对各灯串支路任意一个发光二极管进行实时监控，发生断路或短断失效时，能及时控制各灯串支路LED全部关断，进入到故障处理模式。

Description

汽车 LED 灯具短路断路关断系统
技术领域
本发明涉及一种汽车 LED 灯具短路断路关断系统，属于汽车LED灯具技术领域。
背景技术
LED技术经过几十年突飞猛进的发展，本着功率低，效率高，光色优质等特点，其应用越来越广泛，特别是在汽车车灯照明领域。但LED由于其应用环境及供电电压电流等原因会造成损坏，而损坏可能产生断路或短路现象，而汽车的安全要求非常高，其中ECE法规中明确规定了以LED作为光源的车灯在发生单颗LED失效的情况下，若还能满足相应功能的配光要求，则可以继续使用；若不能满足配光要求，则需要灯具给车身主控制单元一个报警信号，提示使用者及时更换零件以保证安全行车。而在实际设计中汽车车灯LED所在位置不同，对整灯配光的贡献也不同，特别是保证发可视角度的关键LED，发生失效故障时整灯配光很难再能符合法规要求。为了稳定性，除了不断改进LED的生产使用工艺，防止其损坏外，LED的故障检测及报警拓扑结构将会是LED车灯应用的技术难点和必须突破点。
发明内容
本发明的目的是提供一种能对各灯串支路任意一个发光二极管进行实时监控，当任意一个发光二极管发生断路或短断失效时，能及时控制各灯串支路中的发光二极管全部关断的汽车 LED 灯具短路断路关断系统。
本发明为达到上述目的的技术方案是：一种汽车 LED 灯具短路断路关断系统，其特征在：包括两组以上并联的灯串支路、用于判断各自灯串支路是否短路的短路判断电路、用于判断各自灯串支路是否断路的断路判断电路、用于对各自灯串支路的短路信号和断路信号进行整合处理的信号处理电路以及用于对所有灯串支路失效信号进行处理的灯串支路控制电路；所述的各灯串支路包括接两个以上串接的发光二极管构成的灯组以及三极管Q和第二肖特二极管D2，灯组的正极接电源、负极接三极管Q的集电极，三极管Q的发射极经电阻R3接地，且各三极管Q的集电极接第二肖特二极管D2的正极，各灯串支路上的三极管Q的基极相连接，第二肖特二极管D2的两负极输出端接各自的短路判断电路的输入端和断路判断电路的输入端，且短路判断电路的输入端还接有电阻分压基准源，断路判断电路的输入端还接有电压基准源，短路判断电路的输出端和断路判断电路的输出端接各自对应的信号处理电路的输入端，且各信号处理电路的输出端接灯串支路控制电路的输入端，灯串支路控制电路的输出端接各灯串支路的三极管的基极，在任何一灯串支路其中一个发光二极管发生断路或短断时，控制各灯串支路上的三极管Q关断所有灯串支路上的发光二极管。
根据权利要求1所述的汽车 LED 灯具短路断路关断系统，其特征在：所述的短路 状态判断电路包括比较器U1A及电阻R4、R5、R6、R7和R11，第二肖特二极管D2的第一负极经电阻R6接比较器U1A的正向输入端，接在电源和地之间的电阻R4和R5构成的电阻分压基准源经电阻R7接比较器U1A的反向输入端，且比较器U1A的电源端与输出端之间接有电阻R11；所述的断路判断电路包括比较器U1B、第三肖特二极管D3及电阻R8、R9、R10和R12，第二肖特二极管D2的第二负极经电阻R10接比较器U1B的反向输入端，电阻R8和第三肖特二极管D3接在电源与地之间并构成电压基准源，且电阻R8与第三肖特二极管D3的结点经电阻R9接比较器U1B的正向输入端，比较器U1B的电源端与输出端之间接有电阻R12；所述的信号处理电路包括或门芯片U2和稳压管D4、D5及电阻R13和R14，比较器U1A的输出端经电阻R13接或门芯片U2和第一输入端，比较器U1B的输出端经电阻R14接或门芯片U2和第二输入端，或门芯片U2的第一输入端通过稳压管D4接地、第二输入端通过稳压管D5接地；所述的灯串支路控制电路包括或门芯片U3、第一肖特二极管D1以及电阻R1、R2和NMOS管Q1，各或门芯片U2的输出端接或门芯片U3的输入端，或门芯片U3的输出端接NMOS管Q1的栅极，NMOS管Q1的源极经电阻R2接各灯串支路上的三极管Q的基极、漏极接地，且第一肖特二极管D1接在NMOS管Q1的源极和漏极上，电源经电阻R1接第一肖特二极管D1的正极。
本发明的灯串支路为串并联结构，当一颗发光二极管失效，则该发光二极管所在回路末端元件电压会有明显的电压变化，可以作为发光二极管失效检测的依据，而各灯串支路通过第二肖特二极管D2与各自对应的短路判断电路和断路判断电路的输入端连接，短路判断电路接有电阻分压基准源，作为短路状况下的基准电压，当其中任意一灯串支路中的单颗发光二极管发生短路时，三极管Q的集电极电压会增大，由于该电压大于设定的分压基准电压，而输出短路信号。本发明的断路判断电路的输入端也接有电压基准源，作为断路状况下的基准电压，当其中任意一灯串支路中的单颗发光二极管发生断路时，三极管Q的集电极电压会减小到几乎为0，该电压与基准电压比较输出断路信号，信号处理电路对各自灯串支路的短路信号和断路信号进行整合处理，并通过灯串支路控制电路而控制各灯串支路上的三极管Q关断，而将所有灯串支路上的发光二极管关断。能对每一灯串支路中每一颗发光二极管进行实时监控，若发现任何一颗发光二极管有失效状况，则利用变化进入到故障处理模式，使线路的总输入电流降低至10mA以下，给车身主控制单元以警示，提示使用者发现灯具发生故障采取相应的措施确保行车安全。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。
图 1是本发明汽车 LED 灯具短路断路关断系统的结构示意图。
其中：1—灯串支路控制电路，2—灯串支路，3—短路判断电路，4—断路判断电路，5—信号处理电路。
具体实施方式
见图 1所示，本发明的汽车 LED 灯具短路断路关断系统，包括两组以上并联的灯串支路2，用于判断各自灯串支路2是否短路的短路判断电路3，用于判断各自灯串支路2是否断路的断路判断电路4，用于对各自灯串支路2的短路信号和断路信号进行整合处理的信号处理电路5，以及用于对所有灯串支路2失效信号进行处理的灯串支路控制电路1。
见图 1所示，本发明各灯串支路2包括接两个以上串接的发光二极管构成的灯组以及三极管Q和第二肖特二极管D2.见图 1所示，本发明各灯串支路2上的灯组包括串接的发光二极管LED1、LED2和LED3，可串接多个发光二极管，灯组的正极接电源、负极接三极管Q的集电极，三极管Q的发射极经电阻R3接地，通过电阻R3调节各灯串支路2上的电流，各三极管Q的集电极接第二肖特二极管D2的正极，各灯串支路2上三极管Q的基极相连接，第二肖特二极管D2的两负极输出端接各自的短路判断电路3的输入端和断路判断电路4的输入端，短路判断电路3的输入端还接有电阻分压基准源，断路判断电路4的输入端接有电压基准源，将灯串支路2上的发光二极管发生短路或断路时，将电压信号输至短路判断电路3和断路判断电路4内，并与分压基准源以及电压基准源进行对比，短路判断电路3而发出短路信号，或断路判断电路4断路信号。见图 1所示，本发明短路判断电路3的输出端和断路判断电路4的输出端接各自对应的信号处理电路5的输入端，且各信号处理电路5的输出端接灯串支路控制电路1的输入端，通过信号处理电路5对短路或断路的两种失效状态下的信号整合而输出高电平给灯串支路控制电路1，灯串支路控制电路1的输出端接各灯串支路2的三极管的基极，在任何一灯串支路2其中一个发光二极管发生断路或短断时，控制各灯串支路2上的三极管Q关断所有灯串支路2上的发光二极管LED，并发出报警信息，将线路的总输入电流降低至10mA以下，给车身的主控制单元以警示，提示使用者发现灯具发生故障采取相应的措施确保行车安全。
见图 1所示，本发明的短路状态判断电路包括比较器U1A及电阻R4、R5、R6、R7和R11，第二肖特二极管D2的第一负极经电阻R6接比较器U1A的正向输入端，接在电源和地之间的电阻R4和R5构成的电阻分压基准源经电阻R7接比较器U1A的反向输入端，且比较器U1A的电源端与输出端之间接有电阻R11，由于电阻R4和R5经分压后输入比较器U1A作为短路状况下的基准电压，当其中任意一灯串支路2中的任意单颗LED发生短路时，三极管Q的集电极电压会增大，而该电压大于比较器U1A通过电阻分压设定的基准电压，使比较器U1A的输出翻转为高电平。
见图 1所示，本发明的断路判断电路4包括比较器U1B、第三肖特二极管D3及电阻R8、R9、R10和R12，第二肖特二极管D2的第二负极经电阻R10接比较器U1B的反向输入端，电阻R8和第三肖特二极管D3接在电源与地之间并构成电压基准源，电阻R8与第三肖特二极管D3的结点经电阻R9接比较器U1B的正向输入端，比较器U1B的电源端与输出端之间接有电阻R12，通过电阻R8和第三肖特二极管D3设定断路情况下比较器U1B的基准电压，该电压可在1.4V左右，,当其中任意一灯串支路2中的任意一颗LED发生断路时，三极管Q的集电极电压会减小到几乎为0，而该电压通 过比较器U1B与基准电压比较，使比较器U1B的输出翻转为高电平。
见图 1所示，本发明的信号处理电路5包括或门芯片U2和稳压管D4、D5及电阻R13和R14，比较器U1A的输出端经电阻R13接或门芯片U2和第一输入端，比较器U1B的输出端经电阻R14接或门芯片U2和第二输入端，或门芯片U2的第一输入端通过稳压管D4接地、第二输入端通过稳压管D5接地，通过稳压管D4、D5以保护或门U2，当其中任意一灯串支路2中的单颗LED发生短路或断路时，通过或门芯片U2而整合短路或断路信号并输出高电平。
见图 1所示，本发明的灯串支路控制电路1包括或门芯片U3、第一肖特二极管D1以及电阻R1、R2和NMOS管Q1，各门芯片U2的输出端接或门芯片U3的输入端，或门芯片U3的输出端接NMOS管Q1的栅极，NMOS管Q1的源极经电阻R2接各灯串支路2上的三极管Q的基极、漏极接地，且第一肖特二极管D1接在NMOS管Q1的源极和漏极上，电源经电阻R1接第一肖特二极管D1的正极，通过灯串支路控制电路1整合灯串支路2的失效状况，使或门芯片U3输出高电平，驱动NMOS Q1将各灯串支路2中的三极管Q基极电压拉低到0V，而关断所有灯串支路2上的发光二极管，而进入到故障处理模式。

Claims (2)

1.一种汽车LED灯具短路断路关断系统，其特征在：包括两组以上并联的灯串支路(2)、用于判断各自灯串支路(2)是否短路的短路判断电路(3)、用于判断各自灯串支路(2)是否断路的断路判断电路(4)、用于对各自灯串支路(2)的短路信号和断路信号进行整合处理的信号处理电路(5)以及用于对所有灯串支路(2)失效信号进行处理的灯串支路控制电路(1)；所述的各灯串支路(2)包括接两个以上串接的发光二极管构成的灯组以及三极管Q和第二肖特二极管D2，灯组的正极接电源、负极接三极管Q的集电极，三极管Q的发射极经电阻R3接地，且各三极管Q的集电极接第二肖特二极管D2的正极，各灯串支路(2)上的三极管Q的基极相连接，第二肖特二极管D2的两负极输出端接各自的短路判断电路(3)的输入端和断路判断电路(4)的输入端，且短路判断电路(3)的输入端还接有电阻分压基准源，断路判断电路(4)的输入端还接有电压基准源，短路判断电路(3)的输出端和断路判断电路(4)的输出端接各自对应的信号处理电路(5)的输入端，且各信号处理电路(5)的输出端接灯串支路控制电路(1)的输入端，灯串支路控制电路(1)的输出端接各灯串支路(2)的三极管的基极，在任何一灯串支路(2)其中一个发光二极管发生断路或短断时，控制各灯串支路(2)上的三极管Q关断所有灯串支路(2)上的发光二极管。
2.根据权利要求1所述的汽车LED灯具短路断路关断系统，其特征在：所述的短路状态判断电路包括比较器U1A及电阻R4、R5、R6、R7和R11，第二肖特二极管D2的第一负极经电阻R6接比较器U1A的正向输入端，接在电源和地之间的电阻R4和R5构成的电阻分压基准源经电阻R7接比较器U1A的反向输入端，且比较器U1A的电源端与输出端之间接有电阻R11；所述的断路判断电路(4)包括比较器U1B、第三肖特二极管D3及电阻R8、R9、R10和R12，第二肖特二极管D2的第二负极经电阻R10接比较器U1B的反向输入端，电阻R8和第三肖特二极管D3接在电源与地之间并构成电压基准源，且电阻R8与第三肖特二极管D3的结点经电阻R9接比较器U1B的正向输入端，比较器U1B的电源端与输出端之间接有电阻R12；所述的信号处理电路(5)包括或门芯片U2和稳压管D4、D5及电阻R13和R14，比较器U1A的输出端经电阻R13接或门芯片U2和第一输入端，比较器U1B的输出端经电阻R14接或门芯片U2和第二输入端，或门芯片U2的第一输入端通过稳压管D4接地、第二输入端通过稳压管D5接地；所述的灯串支路控制电路(1)包括或门芯片U3、第一肖特二极管D1以及电阻R1、R2和NMOS管Q1，各或门芯片U2的输出端接或门芯片U3的输入端，或门芯片U3的输出端接NMOS管Q1的栅极，NMOS管Q1的源极经电阻R2接各灯串支路(2)上的三极管Q的基极、漏极接地，且第一肖特二极管D1接在NMOS管Q1的源极和漏极上，电源经电阻R1接第一肖特二极管D1的正极。
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