CN106576410B - 用于led行车灯控制及状态的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发光二极管LED行车灯,其包括电流吸收器及多个串联耦合的LED块单元;所述多个LED块单元中的每一者包括LED及到所述电流吸收器的旁路电路,其中当电压源增大达所述串联耦合串中的每一LED的至少开启电压的加性电压增量时,每一串联耦合的LED循序地开启(点亮),直到所有LED都开启(点亮)为止。所述电流吸收器维持通过所述LED的所期望电流值,且还可用于出于诊断与时序目的而提供波形。

Description

用于LED行车灯控制及状态的设备及方法
相关专利申请案
本申请案主张2014年8月28日申请的共同拥有的序列号为62/043,221的美国临时专利申请案的优先权;所述美国临时专利申请案特此出于所有目的而以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于发光二极管(LED)的驱动器电路,且特定来说,本发明涉及用于汽车LED行车灯转向指示器单元的控制概念。
背景技术
汽车行车LED转向信号正变得普及,这是因为其增强此安全关键信号的视觉感知。近来(从2013年下半年开始),全世界的各种生产厂家已在不同的汽车模型上引入LED转向信号技术。
发明内容
因此,需要较低成本及简化的安装汽车LED行车灯转向信号指示器单元。
根据实施例,一种发光二极管(LED)行车灯可包括:多个串联耦合的LED块单元;所述多个LED块单元中的每一者可包括:LED;及旁路电路,所述旁路电路耦合于LED的阴极与电流吸收器之间,其中当在LED的阳极处的电压可能大于特定电压值时,所述旁路电路使所述LED的阴极从电流吸收器解耦。
根据又一实施例,第一LED的阳极可被连接到电压源,且多个串联耦合的LED块单元中的最后LED的阴极可被连接到电流吸收器。根据又一实施例,电流吸收器可为具有电压参考输入以确定吸收电流的可调整电流吸收器。根据又一实施例,可由齐纳二极管击穿电压确定特定电压值。
根据又一实施例,旁路电路可包括:第一晶体管,其耦合于LED的阴极与电流吸收器之间;齐纳二极管,其耦合于LED的阳极与第一电阻器的一端之间,所述第一电阻器另一端耦合到电力供应器公共端;及第二晶体管,其具有耦合到齐纳二极管与第一电阻器的接点的输入,与耦合到第一晶体管的输入的输出,其中跨越第一电阻器的电压接通第二晶体管,其接着关断第一晶体管,借此使LED的阴极从电流吸收器解耦。
根据又一实施例,第一晶体管与第二晶体管可选自由双极结晶体管(BJT)与场效应晶体管(FET)组成的群组。根据又一实施例,电流吸收器可为恒定电流吸收器。根据又一实施例,分选(binning)电路可经配置以提供一值到电流吸收器,以产生多个LED块单元中的每一者中的LED的特定总亮度。根据又一实施例,具有输出电压的可控输出电压源可耦合到多个串联耦合的LED块单元。根据又一实施例,可通过改变到所述可控输出电压源中的模拟反馈环路的误差放大器的参考电压来调整来自所述可控输出电压源的输出电压。根据又一实施例,可通过将所期望值编程到用于所述可控输出电压源的切换模式电力供应器的数字补偿器中来调整来自所述可控输出电压源的输出电压。
根据又一实施例,微控制器可耦合到电流吸收器与可控输出电压源,其中所述微控制器控制来自可控输出电压源的输出电压、提供电压参考输入到电流吸收器且测量来自电流吸收器的LED电流。
根据又一实施例,电流吸收器可包括晶体管,其中参考电压控制通过所述晶体管的电流。根据又一实施例,所述晶体管可选自由双极结晶体管(BJT)与场效应晶体管(FET)组成的群组。根据又一实施例,LED行车灯可提供转向信号指示器。根据又一实施例,所述转向信号指示器可包括多个线性布置的LED灯条。根据又一实施例,所述转向信号指示器可包括光学扩散透镜后的多个LED。
根据另一实施例,一种用于循序控制发光二极管(LED)行车灯的方法可包括下列步骤:串联耦合多个LED块单元;将可调整电压施加于所述多个LED块单元中的第一者的第一节点;及在所述可调整电压可能超出特定相应电压值时,使相应LED块单元中的LED的第二节点从电流吸收器解耦。
根据所述方法的又一实施例,其可包括下列步骤:检测来自连接到多个LED块单元的电流吸收器的波形的负转变边缘;及将检测到的负转变边缘用于时序控制环路的间隔触发。
根据又一实施例,一种用于诊断发光二极管(LED)行车灯中的问题的方法可包括下列步骤:对来自连接到多个串联耦合的LED的电流吸收器的波形的许多负转变边缘进行计数;及比较负转变边缘的数目与预期数目,其中如果计数数目可能等于预期数目,那么所有LED都可为操作中,且如果计数数目可能小于预期数目,那么至少一个LED可能被短接。
根据所述方法的又一实施例,其可包括测量控制反馈波形自故障状态信号波形的控制矩形脉冲(control pedestal)的电压偏移电平以确定非工作LED的数目的步骤。根据所述方法的又一实施例,其可包括测量控制反馈波形自故障状态信号波形的斜坡偏移电平以确定非工作LED的位置的步骤。
附图说明
可通过结合附图参考下列描述来获得对本发明的更完整理解,其中:
图1说明根据本发明的教示的常规白炽灯泡(灯)及静态与行车LED的亮度特性的示意性曲线图;
图2说明根据现有技术的用于行车灯的并联配置的LED阵列的示意图;
图3说明根据现有技术的用于行车灯的串联配置的LED阵列的示意图;
图4说明根据本发明的特定实例实施例的用于行车灯的串联/并联配置的LED阵列的示意图;
图5说明根据本发明的特定实例实施例的单个LED块单元的示意图;
图6说明根据本发明的特定实例实施例的线性电流吸收器的示意图;
图7说明根据本发明的特定实例实施例的分选电路的示意图;
图8说明根据本发明的教示与特定实例实施例的针对多个不同批次LED的光通量的示意图、曲线图及图表;
图9说明根据本发明的特定实例实施例的针对行车灯应用所布置的多个LED块单元与相关联的电流吸收器的示意图;
图10说明根据本发明的特定实例实施例可用于针对每一功能LED指示开启事件的电流吸收器的正向电压的示意性曲线图;
图11说明根据本发明的教示与特定实例实施例的针对如图5与8中所展示的一串十六个LED块的电压与电流波形的示意性曲线图;
图12说明根据本发明的教示与特定实例实施例的用于诊断如图5与8中所展示的所述串十六个LED块的波形的示意性曲线图;
图13说明根据本发明的特定实例实施例的微控制器、可控输出电压切换模式电力供应器,及图5到7中所展示的LED行车灯模块的示意性系统框图;
图14说明根据本发明的特定实例实施例的LED行驶信号灯的示意性正视图;及
图15说明根据本发明的另一特定实例实施例的LED行驶信号灯的示意性正视图。
虽然本发明易受各种修改与替代性形式的影响,但其特定实例实施例已在图式中展示且在本文中进行详细描述。然而,应理解,本文中对特定实例实施例的描述并不希望将本发明限制于本文所揭示的特定形式。
具体实施方式
根据本发明的各种实施例,一种发光二极管(LED)行车灯可包括电流吸收器及多个串联耦合的LED块单元;所述多个LED块单元中的每一者包括LED及到所述电流吸收器的旁路电路,其中当电压源增大达串联耦合串中的每一LED的至少开启电压的加性电压增量时,每一串联耦合的LED循序地开启(点亮),直到所有LED都开启(点亮)为止。所述电流吸收器维持通过所述LED的所期望电流值,且还可用于出于诊断与时序目的而提供波形。
可由集成于LED行车灯板上的LED驱动器提供复杂的LED(发光二极管)照明模式及/或感知的灯亮度的改变,所述LED行车灯板是转向信号组合件的部件。然而,在具有细长设计的尾灯中,可能不存在用于复杂LED驱动器的空间。因此,LED驱动器板可能必须与LED行车灯板分开。根据各种实施例,LED控制接口与控制信号产生可在相当大的程度上被简化,同时以极具成本效率的方式提供安全关键应用(例如,汽车转向信号)所要求的高度稳健性及诊断能力。根据各种实施例,通过提供与LED串中的每一LED相关联的自驱动电路,并使用施加于串联连接的LED串的电压斜坡,将导致跨越那个LED串的开启序列。
如本文所使用的“LED行车灯”可被定义为多个LED,其可被循序开启以提供来自灯透镜的长度渐增光条(线)或渐增发光强度。LED行车灯在激活时有效地吸引所述经激活LED行车灯的视觉范围中的其它汽车驾驶员的注意。
转向信号是安全关键系统且是在事故发生之后的法律辩论中的重要主题。因此,广泛诊断是强制的,且稳健性、可靠性及长寿命是主要设计目标。本发明的特定实例实施例提供优于当前技术LED行车灯组合件的在LED行车灯组合件的复杂性与成本方面的缩减。在细长尾灯应用中,较少的板上组件与简化接口是非常有益的。根据本发明的特定实例实施例可提供自动调适可变电压源及智能与同步监测/诊断能力。
现在参考图式,示意性地说明实例实施例的细节。图式中的相似元件将由相似数字表示,且类似元件将由具有不同小写字母后缀的相似数字表示。
参考图1,描绘根据本发明的教示的常规白炽灯泡(灯)及静态与行车LED的亮度特性的示意性曲线图。图1展示常规白炽灯泡(灯)、常规LED灯与LED行车灯特性的图解比较。常规白炽灯泡转向信号可在约100毫秒内“点亮和熄灭”。因此,几乎不能遗漏白炽灯转向信号的此“开启/关闭”事件。白炽灯仅在非常短的一段时间内达到其标称亮度且并非与LED的亮度一样显著,然而,即使白炽灯的有效“开启事件”已被遗漏,但亮度的改变仍引起注意。
与白炽灯泡相反,LED转向指示器信号灯在数微秒内开启与关闭。如果LED开启/关闭事件已被遗漏,那么LED亮度对于眼睛来说是静止的。LED在被直视时是明亮且清晰可见的,然而,LED在出现于驾驶员的眼睛周边时可能无法引起足够注意。为增加LED开启(例如,转向信号)更像白炽灯的显见性,可为LED行车灯提供渐增明亮发光强度(流明)输出。所述LED行车灯将在时间Trise内增加其发光强度,直到达到其最大亮度为止,所述最大亮度可被维持特定时间Ton。以此方式,LED行车灯可更紧密匹配白炽灯的显见性。因此,LED行车灯转向信号组合白炽灯与LED技术两者的优点以通过更容易地被另一汽车中的驾驶员注意而获得最大安全。
参考图2,描绘根据现有技术的用于行车灯的并联配置的LED阵列的示意图。图2展示用于常规行车灯系统中的并联LED阵列,其通常由数字200表示。电源耦合到每一LED 202的阳极,且晶体管开关204耦合于LED 202阴极与电力供应器公共端(例如,接地)之间。晶体管开关204也提供通过每一被相应连接的LED 202的电流限制。VREF设置通过每一LED 202的电流量。旁路I/O控制块206选择性地启用与停用晶体管开关204中的每一者。当晶体管开关204被启用时,其将允许被相应连接的LED 202的阴极以由VREF所确定的固定电流值耦合到电力供应器公共端。当晶体管开关204被停用时,无电流可通过LED 202出现,从而有效关闭连接到其的LED 202(无来自其的光)。
此并联LED阵列200布置的优点是:用作电压源的简单的驱动器拓扑(仅降压转换器)及实施多个光模式的非常灵活的方式。挑战是高数目的控制线要求微处理器放置在LED板上(未展示)或更高数目的线与大连接器。此外,归因于LED 202的并联配置,存在针对每一LED 202的挑战性电流控制与个别控制分级以及电力供应线上的高电流的处置。LED转向信号行车灯通常将一个控制线用于包括行车灯转向信号的LED 202中的每一者。因此,并联受控行车LED转向信号要求到其的多个控制连接,这增加了组合件复杂性与制造成本。
参考图3,描绘根据现有技术的用于行车灯的串联配置的LED阵列的示意图。图3展示具有LED 302的简单控制及平衡通过其的电流的优点的常规行车灯系统。此串联配置的LED行车灯阵列(大体由数字300表示)与普通模拟电流源306一起工作,且具有使用3线接口的自适应时序及LED诊断的可能性。然而,此串联连接的LED行车灯阵列300要求来自电压斜坡产生器308的高控制电压VRAMP必须随着有源LED 302的数目增加而增加起动电压值。电流源306的输出电压无法被用作偏压参考,这是因为其起动电压起初将为低且最后当所有LED被点亮时为高,而控制信号源308的输出起动时将为高且当跨越串的扫掠已完成时为低。因此,第二降压/升压转换器必须被用作电压斜坡产生器308,这可为设计挑战且增加成本及复杂性。
串联连接的LED行车灯阵列300如下进行操作:当控制电压308VRAMP最大时,闭合控制件304的所有开关且绕过所有LED 302。控制件304中的控制开关各自都具有将闭合其的不同电压。最左侧控制开关将具有最高闭合电压且最右侧控制开关将具有最低闭合电压。当控制电压低于控制开关的闭合电压时,所述控制开关将断开,借此使旁路二极管断开其与LED 302的并联连接。当旁路二极管与LED 302并联连接时(控制开关闭合),电流将流过旁路二极管而非LED 302,这是因为控制件304中的旁路二极管经选择以具有比LED 302更低的导通电压Vforward。由于LED旁路辅助电路中的每一者要求不同的电压电平用于断开及闭合旁路,所以LED块中的每一者必须根据其在串内的位置而被个别配置,这增加设计与生产复杂性。
参考图4,描绘根据本发明的特定实例实施例的用于行车灯的串联/并联配置的LED阵列的示意图。图4展示提供优化自驱动行车灯及其控制件的串联/并联LED阵列的框图。此电路的优点是:仅要求一个可控电压源406。仅要求静态、低电压参考信号408VREF用于设置通过LED 402的电流。每一LED块由具有相同组件的相同辅助电路组成,借此每一块在整个串内的相对位置变得不相关。此系统提供独立、可调整电流控制、自适应时序、易于实施诊断及仅一个可控电压源406。可使用包含诊断的简单3线接口。数字410表示如在下文将更详细解释的电流吸收器电压。
参考图5,描绘根据本发明的特定实例实施例的单个LED块单元的示意图。图5展示单个可控LED块单元的示意图细节,其通常借由数字500表示且用于图4的电路布置中的多个LED块单元500。所述LED块单元500可包括与每一LED 402相关联的自驱动电子电路。LED402表示至少一或多个串联连接的LED的LED组合件。自驱动电子电路可包括齐纳二极管508、N沟道型栅极驱动晶体管514、N沟道型旁路晶体管504、LED旁路电阻器506、电流限制电阻器510与512及滤波电容器515。不同的电压与电力电平可要求不同的组件值或额外的滤波电容器。在未供电状态中,齐纳二极管508将既不被反向偏置也未导通,且因此电路内的所有剩余电压将为浮动的。当电压源406开始从零上升时,电压VGATE将开始通过旁路电阻器506而积累在晶体管504的栅极/基极处。当晶体管504的栅极/基极阈值电压被超出时,晶体管将开始导通,从而允许电流流过LED 402到电流吸收器600的输入上并借此同时绕过下游LED 402。一旦到电路的输入电压VIN超出LED 402的正向电压VFWD_LED及跨越电流吸收器600的压降VSINK,LED就将开始导通且发射光。晶体管504的最小可用栅极/基极阈值电压将由所使用的LED类型的正向电压VFWD_LED进行确定且可改变。因此,开关的类型可为具有或不具有逻辑电平栅极电压阈值的双极结晶体管(BJT)或MOSFET。
一旦超出齐纳二极管的击穿电压VZENER,其就将开始逆着电力供应器公共端(例如,接地)导通,且电流将流过电流限制电阻器512。为正确起作用,齐纳二极管的最小击穿电压是VZENER>VFWD_LED+VSINK。因此,跨越电阻器512的电压将开始积累在晶体管514的基极(VBE)处,直到超出其基极发射极电压为止,且栅极驱动晶体管514将拉低旁路晶体管504的栅极而开始导通。电阻器510将随着电压持续增加而限制基极电流。当栅极驱动晶体管514完全导通时,旁路晶体管504的栅极/基极将被拉到电力供应器公共端(例如,接地),且晶体管504将关断。此时,电路的输出电压VIN*(LED 402a的阴极侧)将被施加于接续LED块b,其中VIN*=VIN-VFWD_LED。接着,稳定渐增电力供应器电压406将通过旁路电阻器506b而闭合下一旁路晶体管504b,现在将两个LED(402a与402b)连接到电流源600,直到两者都以串配置完全导通为止,而其余下游LED 402则仍被绕过。当块a的输出电压VIN*超出其中齐纳二极管508b的击穿电压VZENER时,栅极驱动晶体管514b将使旁路晶体管504b的栅极耦合到接地,且LED块b的VIN*将被施加于LED块c。
这对于剩余下游LED 402持续,直到达到电压控制矩形脉冲(图11)为止,其中所有栅极驱动开关514被闭合、控制电路404中的所有旁路开关504被断开,且所有串联连接的LED 402正以串配置将电流传导到电流吸收器600。因此通过调高来自电压源406的电压,LED 402可被循序点亮,且来自其的流明亮度相应地增加。
参考图6,描绘根据本发明的特定实例实施例的线性电流吸收器的示意图。如图6中所展示,可通过将LED块单元500的有源(导通-点亮)串部分的输出端VOUT连接到线性电流调节器(其通常由数字600表示)来将串联连接的LED 402正向电流控制到所期望的电流值。线性电流调节器600可由参考输入408(VREF)控制且经由与晶体管616的发射极耦合的电阻器622提供LED正向电流反馈信号ILED,其中电流反馈信号ILED可用于实施闭合环路电流调整控制。线性电流吸收器600可包括与晶体管616的基极耦合且接收参考电压408的的电阻器618。栅极可经由电容器624与接地耦合。晶体管616的发射极经由电阻器620与接地耦合。
闭合环路电流调整对于支持LED分选来说是必要的。在生产期间,LED将在色彩、通量与正向电压方面不同,且这对于来自相同批次的产品来说也是适用的。差异是明显的,且因此LED被测量并被递送到称为BIN(亮度指数编号)的子类或群组中的市场,且此分离LED的过程被称为分选。所以特定分选格(bin)可含有发射一定波长范围、一定通量值范围以及正向电压的范围内的光的LED,其中所述正向电压可被安全地施加于LED。例如,分选格可仅含有具有587到584.5nm范围中的最大-最小主波长的LED(例如,2.5nm的范围,借此保证色彩一致性),及发射6.3到8.2流明(lm)范围中的通量的LED(借此确保分选格中的LED具有类似亮度)。
线性电流调节器600也可通过仅对恒定电流调节而自动补偿跨越LED 402的全部操作温度范围的正向电压的改变。不必在操作期间修改输入电压斜坡。应注意,为简化自驱动LED组合件的控制接口,根据一些实施例,线性电流调节器600可被挪开以供电压驱动器模块使用,用于节省最多两条线及相关联的连接器空间。当要求分选与详细诊断时,这将帮助节省制造LED行车灯组合件的成本。
参考图7与8,描绘根据本发明的特定实例实施例的分选电路的示意图。如图7中所展示,在许多LED驱动器中,用于分选的电路对根据跨越LED数据规格表单中所给出的所有分选类别的电流额定值来正确地调整LED的总亮度来说是必要的。图8根据本发明的教示与特定实例实施例重复图7的示意图及针对多个不同批次LED的光通量的曲线图与图表。
对应于所使用LED批次的所选择的分选电阻器724可由LED行车灯驱动器读取,所述驱动器可接着将LED 402正向电流调整到所期望的总光输出(亮度)。基于针对相对光通量的图表,闭合环路电流调整可用于自动适应特定LED类型。LED电流调整相对亮度高度取决于应用,且当LED类型被中断或出于其它原因必须被替换时可在生产期间改变。
通常运用特别的所选择的电阻器值来编码所使用LED类型的分选类别。测量此电阻的最常见方法中的一者是:在分选电阻器(bin resistor)被连接到接地时,在某一已知供应电压与所述分选电阻器之间放置已知参考电阻器。此组合件形成分压器(图7)。分压可使用模/数转换器进行读取,且微控制器可接着参考相对于ADC读数的正向电流的已知值。模拟恒定电流控制电路可根据LED数据规格表单直接使用分选电阻器来调整到恒定电流控制电路的参考信号以调整LED正向电流。
由于辅助控制电路500仅可执行相对简单、自驱动开启/关闭功能,所以LED串的有源部分的LED正向电流的有效电流调节纯粹由电流吸收器600执行。所述电流吸收器可由晶体管组成,所述晶体管通过比较跨越分流电阻器620积累的反馈电压与参考电压408而被用作线性调节器。可通过用反相误差放大器(运算放大器)、集成线性调节器电路或通过使用微控制器的模/数转换器及数/模转换器来闭合控制环路来实现电流调节。在起动期间,当不存在流过电流吸收器600的电流且因此电流误差将为最大时,可要求使用微控制器来解决设计挑战。使用并入有反相误差放大器的纯粹模拟反馈环路将导致起动期间的大的电流过冲(current overshoot),这是因为运算放大器将使其输出电压增加到其最大值(未展示)。这些电流过冲可导致LED的有限寿命以及闪烁或色温失真。允许与整个电路的开启/关闭事件同步地开启/关闭误差放大器的完全数字反馈环路或数字受控模拟反馈环路将防止这些过冲且确保可靠操作、LED的最大寿命及单元的最稳定光输出。
应预期且在本发明的范围内,许多其它电路设计与组件值可被置换并用于图5到7中所展示的电路,且受益于本发明的电子电路设计领域的一般技术人员可容易地设计此类电路。举例来说,晶体管504及/或514可为场效应晶体管(FET)及/或双极结晶体管(BJT),为了其正确操作,具有适当的电阻器值与电路布置。
参考图9,描绘根据本发明的特定实例实施例的针对行车灯应用所布置的多个LED块单元与相关联的电流吸收器的示意图。图9展示图4中所展示的实施例的更详细的电路图。根据实施例,电流吸收器600可被放置于LED板组合件(未展示)上,但在替代实施例中,如果需要简化LED板接口(例如,减少到其的连接/线的数目),那么其可被移动到LED驱动器(未展示)。展示十六个LED块单元500,但应预期且在本发明的范围内,根据本发明的特定实施例可使用更多或更少LED块单元500。
参考图10,描绘根据本发明的特定实例实施例的可用于指示每一功能性LED的开启事件的电流吸收器的正向电压的示意性曲线图。图10中所展示锯齿波形中的每一垂直边缘表示一个LED的开启。出于诊断目的,可对这些垂直边缘进行计数。针对自适应时序调整,这些垂直边缘也可被用作时序环路的间隔触发。使用边缘检测,两个连续LED 402之间的切换间隔Δtedge可经测量并调整以实现适当开启时间,从而建立符合在图1中所展示此操作的示意性时序图中被标记为“行车LED亮度”的全部时序要求的持续扫掠。可通过较快或较慢地增加输入电压VIN 406来实现开启事件(垂直边缘)之间的时序调整。特定来说针对汽车转向信号,VIN斜坡时序必须可调整到至少1到2赫兹的信号频率及30%与80%之间的开启时间(图1)。
参考图11,描绘根据本发明的教示与特定实例实施例的针对如图5与8中所展示的一串十六个LED块的电压及电流波形的示意性曲线图。为更好的视觉清晰度,展示LED电流1136、输入电流1134、输入电压1132及电流吸收器电压1030连同其基线偏移。电压斜坡1132以快速软起动斜坡开始直到第一LED的开启阈值。从这点上,斜坡可以恒定dVIN/dt比增加,但也将允许任何其它斜坡形式建立任何类型的扫掠时序特性,其包含从零到最大输入电压VIN的脉冲步进(共用静态闪光信号或恒定开启状态)或非线性增量或减量。根据本发明的教示与特定实例实施例,运用渐增输入电压VIN 406,LED 402的上游部分将循序点亮。每次LED块500中的一者断开其旁路开关504,正向电压以一个LED正向电压VFWD_LED下降,从而建立最终导致图10中所展示的全锯齿波形的垂直边缘。在最后一个LED已开启之后,输入电压VIN可被进一步增加到高于所有LED 402正向电压VFWD_LED与电流吸收器600正向电压VSINK的加总的总正向电压电平。可要求此斜坡电压辅助操作以补偿关于温度、电流额定值与不同LED类型的总正向电压的变化。如图11中所展示,此最终电压电平VCPED(控制矩形脉冲)可进一步用于增强的诊断。在整个扫掠期间,LED正向电流1136保持恒定,这是因为其将由电流吸收器600持续地调整。输入电流1134可在扫掠时序内恒定或稍微上升,这是因为驱动器电路500内的内部泄漏电流可能进行合计。
参考图12,描绘根据本发明的教示与特定实例实施例的用于如图5与8中所展示的十六个LED块串的诊断的波形的示意性曲线图。每一边缘1252指示LED 402中的一者的开启事件。出于诊断目的,可对这些边缘进行计数。针对自适应时序调整,这些边缘也可被用作用于时序控制环路的间隔触发器。LED故障可在三个电平上进行检测:缺失边缘1252指示行车灯串中的一或多个LED被短接。来自控制矩形脉冲VCPED(参见图10)的电压偏移电平1254指示行车灯串中的至少一或多个LED被短接。坏的LED 402(开路条件)将防止自驱动电路正确运行。由于到电流吸收器600上的导通路径被中断,所以断开LED 402将引起跨越LED 402串的扫掠停止,这将由反馈信号1030立即下降到零来指示。短接LED 402将使其LED块500的输入电压VIN短接到接续LED块500,从而绕过其附接LED控制块500。代替短接LED 402n,接续LED 402n+1将开启。短接LED 402的正向电压通常接近零。所以跨越LED 402与电流吸收器600的总正向电压按一个LED正向电压VFWD_LED减少。此缺失正向电压分量将加到控制矩形脉冲VCPED且将作为预期电压电平VCPED的偏移而变得可见。此电压偏移将取决于短接LED的数目而处于零(无故障)与最多LED 402正向电压的倍数n×VFWD_LED之间。为正确检测偏移,控制矩形脉冲VCPED必须已知且未受到温度或组件相依的影响所影响。因此,最终输入电压VIN应高于总正向电压VFWD_LED+VSINK。因此,驱动器甚至能够在完全短路或开路条件出现之前检测到LED缺陷,且损坏的LED可仍在发射光。在此阶段期间,具有减少的正向电压VFWD_LED的LED402也将在反馈信号1030锯齿峰值1250上产生一些偏移。针对增强的诊断,此峰值偏移1250可用于将损坏的LED 402定位在总串内。
参考图13,描绘根据本发明的特定实例实施例的微控制器1360、可控可变输出电压切换模式电力供应器1362及图5到7中所展示的LED行车灯模块500、600、724的示意系统框图,电力供应器1362允许产生从0V到控制矩形脉冲VCPED的所期望电平的范围中的自由可编程、受控输出电压。微控制器1360可控制切换模式电力供应器(SMPS)1362以运用或不运用边缘对边缘时序控制来产生DC斜坡电压,从而按顺序在LED块单元500上排列。微控制器1360还可提供通过LED 402的电流控制及其状态与故障检测。也可通过调整/调制模拟反馈环路的误差放大器的参考或将所期望的值编程到切换模式电力供应器的数字补偿器中(例如,经由程序软件)来控制输出电压。
参考图14,描绘根据本发明的特定实例实施例的LED行驶信号灯的示意性正视图。图14展示可能的外壳形状及其中多个LED块单元500的放置。LED的循序开启可为从左到右,或从右到左,同时仍在操作模式上保持恒定,其可以PWM调光模式操作。LED块单元500可连同图5到7中所展示的其它电子组件一起被安装在刚性或柔性印刷电路板(未展示)上,或可被安装在分开但串行互连的印刷电路板上。除跨越LED块单元500的循序扫掠之外,也可通过增加或减少LED 402的正向电流来调整总发射亮度。在特定应用(例如汽车尾灯)中,可通过组合扫掠控制与可变正向电流(例如,尾灯(低电流、静态开启)、刹车灯(高电流、静态开启)与转向信号(中等强度电流、扫掠)的组合)合并多个灯功能。或者,刹车灯与尾灯之间的亮度调整可通过施加PWM调光执行,同时电路以最大输入电压操作。
参考图15,描绘根据本发明的另一特定实例实施例的LED行驶信号灯的示意性正视图。图15展示可能的外壳形状及其中多个LED块单元500的放置。LED可位于光学扩散透镜1580后,其将开启LED的渐增强度光外观集成为一个视觉图像。LED块单元500可连同图5到7中所展示的其它电子组件一起被安装在印刷电路板(未展示)上。

Claims (23)

1.一种发光二极管LED行车灯,其包括:
多个串联耦合的LED块单元;
所述多个LED块单元中的每一者包括:
至少一个LED;及
旁路电路,其包括将所述至少一个LED的阴极与电流吸收器的输入端独立连接起来的开关,其中当所述至少一个LED的阳极处的电压大于特定电压值时,所述旁路电路使所述至少一个LED的所述阴极从所述电流吸收器解耦,其中每一旁路电路包括:
第一晶体管,其形成所述开关并耦合于所述至少一个LED的所述阴极与所述电流吸收器之间;
齐纳二极管,其耦合于所述至少一个LED的所述阳极与第一电阻器的一端之间,其中所述第一电阻器的另一端耦合到电力供应器公共端;及
第二晶体管,其具有耦合到所述齐纳二极管与所述第一电阻器接点的输入及耦合到所述第一电阻器的输入的输出,其中跨越所述第一电阻器的电压接通所述第二晶体管,其接着关断所述第一晶体管,借此使所述至少一个LED的所述阴极从所述电流吸收器解耦。
2.根据权利要求1所述的LED行车灯,其中第一LED的阳极被连接到电压源,且所述多个串联耦合的LED块单元的最后一个LED的阴极被连接到所述电流吸收器。
3.根据权利要求1所述的LED行车灯,其中所述电流吸收器是具有电压参考输入以确定吸收电流的可调整电流吸收器。
4.根据权利要求1所述的LED行车灯,其中由齐纳二极管击穿电压来确定所述特定电压值。
5.根据权利要求1所述的LED行车灯,其进一步包括分选电路,其经配置以提供某一值到所述电流吸收器以产生所述多个LED块单元中的每一者中的所述至少一个LED的特定总亮度。
6.根据权利要求1所述的LED行车灯,其中所述第一与第二晶体管是选自由双极结晶体管BJT与场效应晶体管FET组成的群组。
7.根据权利要求1所述的LED行车灯,其中所述电流吸收器是恒定电流吸收器。
8.根据权利要求1所述的LED行车灯,其进一步包括可控输出电压源,所述电压源具有耦合到所述多个串联耦合的LED块单元的输出电压。
9.根据权利要求8所述的LED行车灯,其中通过改变到所述可控输出电压源中的模拟反馈环路的误差放大器的参考电压来调整来自所述可控输出电压源的所述输出电压。
10.根据权利要求1所述的LED行车灯,其中所述电流吸收器包括晶体管,其中参考电压通过所述晶体管控制电流。
11.根据权利要求10所述的LED行车灯,其中所述晶体管选自由双极结晶体管BJT与场效应晶体管FET组成的群组。
12.一种车辆,其包括至少两个根据权利要求1所述的LED行车灯,其中所述LED行车灯提供转向信号指示器。
13.根据权利要求12所述的车辆,其中所述转向信号指示器包括多个线性布置的LED灯条。
14.根据权利要求12所述的车辆,其中所述转向信号指示器包括光学扩散透镜后的多个LED。
15.一种发光二极管LED行车灯,其包括:
多个串联耦合的LED块单元;
所述多个串联耦合的LED块单元中的每一者包括:
至少一个LED;及
旁路电路,其包括将所述至少一个LED的阴极与电流吸收器的输入端独立连接起来的开关,其中当所述至少一个LED的阳极处的电压大于特定电压值时,所述旁路电路使所述至少一个LED的所述阴极从所述电流吸收器解耦,及
分选电路,其经配置以提供某一值到所述电流吸收器以产生所述多个LED块单元中的每一者中的所述至少一个LED的特定总亮度。
16.一种发光二极管LED行车灯,其包括:
多个串联耦合的LED块单元;
所述多个LED块单元中的每一者包括:
至少一个LED;及
旁路电路,其包括将所述至少一个LED的阴极与电流吸收器的输入端独立连接起来的开关,其中当所述至少一个LED的阳极处的电压大于特定电压值时,所述旁路电路使所述至少一个LED的所述阴极从所述电流吸收器解耦,及
可控输出电压源,其具有耦合到所述多个串联耦合的LED块单元的输出电压,
其中通过将所期望值编程到用于所述可控输出电压源的切换模式电力供应器的数字补偿器中来调整来自所述可控输出电压源的所述输出电压。
17.一种发光二极管LED行车灯,其包括:
多个串联耦合的LED块单元;
所述多个LED块单元中的每一者包括:
至少一个LED;及
旁路电路,其包括将所述至少一个LED的阴极与电流吸收器的输入端独立连接起来的开关,其中当所述至少一个LED的阳极处的电压大于特定电压值时,所述旁路电路使所述至少一个LED的所述阴极从所述电流吸收器解耦,及
可控输出电压源,其具有耦合到所述多个串联耦合的LED块单元的输出电压,其进一步包括:
微控制器,其耦合到所述电流吸收器与所述可控输出电压源,其中
所述微控制器控制来自所述可控输出电压源的所述输出电压,
提供电压参考输入到所述电流吸收器,且
测量来自所述电流吸收器的LED电流。
18.根据权利要求17所述的LED行车灯,其中所述电流吸收器包括晶体管,其中参考电压控制通过所述晶体管的电流。
19.根据权利要求18所述的LED行车灯,其中所述晶体管选自由双极结晶体管BJT与场效应晶体管FET组成的群组。
20.一种车辆,其包括根据权利要求17所述发光二极管LED行车灯,其中所述LED行车灯提供转向信号指示器。
21.根据权利要求20所述的车辆,其中所述转向信号指示器包括多个线性布置的LED灯条。
22.根据权利要求20所述的车辆,其中所述转向信号指示器包括光学扩散透镜后的多个LED。
23.一种用于循序控制发光二极管LED行车灯的方法,所述方法包括下列步骤:
将多个LED块单元串联耦合,其中每一LED块单元包括布置于第一节点和第二节点之间的至少一个LED,且其中每一第二节点通过开关与电流吸收器独立连接,其中当关联的LED块单元的第一节点处的电压小于特定相应电压值时,所述开关闭合;
将可调整电压施加于所述多个LED块单元中的第一者的第一节点;
当相应LED块单元的输入处的电压超出所述特定相应电压值时,使所述相应LED块单元的第二节点从所述电流吸收器解耦;检测来自被连接到所述多个LED块单元的所述电流吸收器的波形的负转变边缘;及
将所检测到的负转变边缘用于时序控制环路的间隔触发。
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