CN108886854A - 故障安全led系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种故障安全LED系统，其包括LED电路装置。LED电路装置包括相对于彼此并联布置的多个LED串。LED电路装置从恒流电源供应电流。故障安全LED系统包括用于检测至少一个LED串中的故障的结构，该故障导致增加的电流通过多个LED串的其余操作LED串。故障安全LED系统还包括相对于多个LED串并联布置的电流校正串。当响应于检测到故障而被激活时，电流校正串容纳来自恒流电源的电流，使得通过每个操作LED串的电流减小到校正电流水平。

Description

故障安全LED系统

相关申请的交叉引用

本申请在2017年4月10日作为PCT国际专利申请提交，并且要求于2016年4月11日提交的第62/320,674号美国专利申请的权益，该美国专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本技术一般及发光二极管(“LED”)。更具体地，本技术涉及并联串LED系统。

背景技术

发光二极管(LED)利用电致发光现象将电转换为光。LED的核心结构元件是pn结。pn结是在半导体晶体内的两种类型的半导体材料(例如，p型和n型)之间限定的界面。pn结仅在一个方向上导电。因此，LED只在安装时具有正确的电极性才会发光。当在正确的方向上跨pn结施加电压时(即，阳极耦合到pn结的p侧而阴极耦合到pn结的n侧)，电流流过pn结并从LED发出光。如果在不正确的方向上跨越pn结施加电压(例如，阳极耦合到pn结的n侧并且阴极耦合到pn结的p侧)，几乎没有至没有电流流过pn结并且没有发光。另外，当LED发生故障时，pn结可能形成开路，电流不能从任一方向通过该开路。

LED技术日益融入主流照明系统设计。因此，LED灯具通常用于各种照明应用。示例照明应用包括住宅照明、工业照明、用于出口标志的照明、泛光灯、线性照明以及用于诸如防爆照明的危险应用的照明。与传统光源相比，LED灯具可以提供更长的使用寿命、增强的能源效率、更好的环保性、更强的抗振性、更低的维护要求以及相同或更好的光质量。LED灯具提供的另一个显著优点是LED灯具能够在相对低的温度下工作。低温操作对于诸如需要防爆照明的环境的危险环境中的照明应用特别有利。

发明内容

关于LED装置，在工业中通常用一个恒流电源驱动多个LED串。利用这种类型的电路布置，当并联串LED装置在其中一个LED串中发生故障时，高于正常电流水平被提供给其余的可操作LED串，因为由恒流电源提供的总恒定电流的更高百分比通过其余的可操作LED串。与LED在正常电流水平下操作时相比，通过操作LED串的附加电流在操作LED的透镜处产生额外的热量。这种增加的热量产生可以代表点火源，特别是在危险/防爆应用中，并且由于非危险应用中的材料故障，它还可能导致不安全的状况。各种工业标准要求验证透镜温度以证明不超过产品/组件的最大允许温度(例如，LED的硅透镜本身)。本公开的各方面涉及用于在一个或多个LED串发生故障时控制并联串LED装置中的电流水平的方法、系统、结构、配置和装置。

本公开的各方面涉及用于使并联串LED装置更可靠和故障安全的成本有效的方法、装置和系统。本公开的某些实例涉及具有电流校正串的并联串LED装置，该电流校正串被激活作为故障LED串的替代或代替，使得LED装置的操作并联LED串继续以正常电流水平操作，或者尽管存在发生故障的LED串，但接近正常电流水平。

本公开的各方面涉及一种LED系统，其具有由恒流电源(例如，恒流LED驱动器)驱动的多个并联LED串。LED系统还包括相对于多个LED串并联的电流校正串。当其中一个LED串发生故障时，将激活电流校正串，以用作故障LED串的替代或代替。当电流校正串被激活时，来自恒流电源的一部分电流通过电流校正串，因此不需要通过操作LED串。以这种方式，可以防止过量电流通过操作LED串。相反，通常将通过故障LED串的电流通过电流校正串，使得相同或接近相同量的电流在LED串之一发生故障之前和之后通过操作LED串。在某些实例中，电流校正串具有与故障LED串的电阻相当的有效电阻。在某些实例中，电流校正串可以包括当检测到LED串之一的故障时接合的开关。在某些实例中，LED系统可以包括监控电路，该监控电路监控LED系统的操作以确定何时发生一个或多个LED串的故障并且当检测到故障时激活电流校正串。

本公开的另一方面涉及一种故障安全LED系统，其包括恒流电源和LED电路装置。LED电路装置具有阳极侧和阴极侧。LED电路装置包括在LED电路装置的阳极侧和阴极侧之间延伸的多个LED串。LED串相对于彼此并联布置。每个LED串包括位于LED电路装置的阳极侧和阴极侧之间的至少一个LED(或多个串联布置的LED)。恒流电源耦合到LED电路装置的阳极侧，使得恒流电源适于向每个LED串提供电流，其中电流在LED串之间被分配。故障安全LED系统还包括在LED电路装置的阳极侧和阴极侧之间延伸的电流校正串。电流校正串相对于LED电路装置的每个LED串平行设置。电流校正串包括具有打开状态和接合状态的开关。在打开状态下，开关防止电流流过LED电路装置的阳极侧和阴极侧之间的电流校正串。在接合状态下，开关允许电流流过LED电路装置的阳极侧和阴极侧之间的电流校正串。故障安全LED系统还包括控制电路，该控制电路监控LED电路装置是在正常操作状态还是在故障操作状态时操作。控制电路与开关接口，使得开关是：a)当LED电路装置在正常操作状态下操作时处于打开状态；b)当LED电路装置在故障操作状态下操作时处于接合状态。在接合状态下，开关可以闭合(例如，开关可以以线性模式操作，其中开关的有效电阻可以取决于施加到开关的栅极偏压值)，或者可选地可以在开关状态/模式下操作，其中开关在打开和关闭位置之间调制/交替，以向电流校正串提供特定的有效电阻。在某些实例中，每个LED串具有正常LED串电阻值，其表示当LED串正常操作时一个LED串上的总电阻。在其中一个LED串发生故障的情况下，电流校正串可以具有对应于正常LED串电阻值的有效电阻值。

本公开的另一方面涉及一种故障安全LED系统，其包括相对于彼此并联布置的多个LED串。每个LED串包括至少一个LED或多个串联布置的LED。故障安全LED系统还包括相对于多个LED串并联布置的电流校正串，以及用于监控多个LED串的操作状态的监控电路。操作状态包括正常操作状态和故障操作状态。当多个LED串在正常操作状态下操作时，所有LED串都正常操作。当多个LED串在故障操作状态下操作时，至少一个LED串发生故障以具有开路。故障安全LED系统还包括由监控电路控制的开关。开关沿着电流校正串设置。当多个LED串的操作状态是正常操作状态时，开关打开。当多个LED串的操作状态是故障操作状态时，开关被接合。电流校正串具有有效电阻，其在故障操作状态期间控制通过电流校正串的电流，使得流过其余操作LED串的电流对应于在正常操作状态下流过LED串的电流。

本公开的进一步方面涉及一种故障安全LED系统，其包括LED电路装置，该LED电路装置具有相对于彼此并联布置的多个LED串。每个LED串包括至少一个LED或多个串联布置的LED。LED装置由恒流电源提供电流。故障安全LED系统还包括用于检测至少一个LED串中的故障的装置，该故障相对于正常操作引起增加的电流通过多个LED串的其余操作LED串。故障安全LED系统还包括相对于多个LED串并联布置的电流校正串。电流校正串包括用于在检测到故障时使通过每个操作LED串的电流减小到校正电流水平的装置。

本公开的又一方面涉及一种用于防止LED电路装置超过预定温度的方法。LED电路装置包括相对于彼此并联布置的多个LED串。每个LED串包括至少一个LED或多个串联布置的LED。LED装置由恒流电源提供电流。该方法包括检测至少一个LED串中的故障，该故障导致相对于正常操作的增加的电流通过多个LED串的其余操作LED串。该方法还包括激活相对于多个LED串并联布置的电流校正串，使得电流流过电流校正串。通过电流校正串的电流量足以使通过操作LED串的电流降低到操作LED串的LED不超过预定温度的水平。

本公开的又一方面涉及一种用于控制LED电路布置中的电流水平的方法。LED电路装置包括相对于彼此并联布置的多个LED串。每个LED串包括至少一个LED或多个串联布置的LED。LED装置由恒流电源提供电流。方法包括检测至少一个LED串中的故障，该故障导致相对于正常操作的增加的电流通过多个LED串的其余操作LED串。该方法还包括激活相对于多个LED串并联布置的电流校正串。电流校正串具有有效电阻，其允许足够的电流流过电流校正串，以使通过每个操作LED串的电流减小到校正的电流水平。

本公开的另一方面涉及用于控制多串LED系统中的电流水平的方法和系统。在某些实例中，多串LED系统包括相对于彼此并联布置的多个LED串，以及用于提供用于为LED串的LED供电的电流的恒流电源(例如，恒流LED驱动器)。在其中一个LED串发生故障的情况下，通常通过故障LED串的电流被迫通过其余的可操作LED串。因此，过量电流通过操作LED串，从而增加了LED温度升高的可能性。为了抵消通过操作LED串的从恒流电源引导的增加的电流，本公开的方面涉及将过量电流的至少一部分引导通过相对于多个LED串并联布置的电流校正串。在检测到一个或多个LED串的故障时激活电流校正串。由于来自恒流LED驱动器的过量电流的至少一部分由电流校正串调节，因此这种过量电流不会通过操作LED串。以这种方式，可以控制(即，限制)通过操作LED串的电流量。

在下面的描述中将设置各种另外的发明方面。本发明的方面可以涉及各个特征和特征的组合。应当理解，前面的一般性描述和下面的详细描述都只是示例性和说明性的，并不限制本文所公开的实例所基于的宽泛发明构思。

附图说明

图1是在正常状态下工作的现有技术LED系统的示意图；

图2是图1的现有技术LED系统在故障状态下工作的示意图，其中一个LED串发生故障；

图3是根据本公开原理在正常操作状态下操作的故障安全LED系统的示意图；

图4是图3的故障安全LED系统在实施校正动作之前在故障操作状态下操作的示意图；

图5是在故障操作状态下操作的图2和3的故障安全LED系统的示意图，在该图中已采取校正动作来限制流过LED系统的操作LED串的电流；和

图6是根据本公开原理的另一个故障安全LED系统的示意图。

具体实施方式

将参考附图详细描述各种实例，其中相同的附图标记在若干视图中表示相同的部件和组件。本公开中阐述的任何实例不旨在是限制性的，并且仅仅阐述了用于实现本文公开的宽泛发明方面的许多可能方式中的一些。

图1描绘了现有技术的LED系统20，其包括相对于彼此并联布置的四个LED串22a-22d(总称为LED串22)。LED串22在LED系统20的阳极侧24和阴极侧26之间延伸。恒流LED驱动器28(即，恒流电源)耦合到LED系统20的阳极侧24。每个LED串22包括至少一个LED 23，并且当LED串22包括多个LED 23时，LED 23相对于彼此串联布置。恒流LED驱动器28向LED串22a-22d提供恒定电流以为LED 23供电。

出于说明的目的，示出恒流LED驱动器28向LED串22a-22d提供一安培的恒定电流。电流在LED串22a-22d之间平均分配，使得250毫安流过LED串22a-22d的每个。因此，当LED系统20正常工作时，相等水平的电流流过LED系统20的LED串22a-22b的每个。应当理解，这里包括的电流幅度是出于说明目的而选择的，并不旨在代表实际LED系统中提供的电流电平。

图2示出了LED系统20在故障操作状态下操作。在所描绘的故障操作状态中，第四LED串22d已经发生故障以便用作开路。因此，很少至没有电流被允许通过LED系统20的阳极侧24和阴极侧26之间的第四LED串22d。在这种情况下，由恒流LED驱动器28传送的所有电流(例如，一安培)都需要通过可操作的三个其余LED串22a-22c。因此，与LED系统20正常操作时相比，过量电流通过其余的操作LED串22a-22c。例如，假设恒定电流LED驱动器28提供一安培电流，则其余的操作LED串22a-22c中的每一个携带大约333毫安的电流。因此，每个操作LED串22a-22c承载大约83毫安的过量电流，这表示与LED系统20正常操作时相比电流水平增加33％。增加的电流水平导致LED系统20的元件的显著增加的加热，这可能导致安全危险(例如，点火源)或元件的寿命缩短。

与危险(分类)场所使用的设备相关的有关标准和规定决定了温度规范应基于可能暴露于爆炸性气体的设备的最热部件。LED结通常是LED系统20中最热点，但它与环境密封隔离，因此不能成为点火源。因此，最热的部件通常是LED 23的表面温度(即，透镜)。当确定对相关标准的符合性时，通常在LED系统20中的所有LED 23完全起作用时进行测试。因此，这种测试不能解释可能导致在较高温度下操作的某些故障模式。关于图2描述了一个示例性故障模式，其中并联LED串装置中的LED串22发生故障，导致过量电流被引导通过其余的操作LED串22。由于LED故障，安装在给定位置(例如，危险或分类位置)的LED装置可以在超过由安装LED装置的给定位置的相关标准设定的温度阈值的温度下操作。在这种情况下，升高的温度可以代表点火源，并且LED装置对于给定的安装可能是不安全的。

具有LED灯具适用性或潜在适用性的示例标准可包括：UL 844(UnderwritersLaboratories Standard for use in hazardous(classified)locations(危险(分类)场所使用保险商实验室标准))；UL 8750(Underwriters Laboratories Standard for LightEmitting Diode Equipment(发光二极管设备的保险商实验室标准))；the NationalElectric Code(NEC)series of hazardous location standards(危险场所标准的国家电气规范(NEC)系列)；和the International Electrotechnical Commission(IEC)60079series of hazardous location standards(危险场所标准的国家电技术委员会(NEC)60079系列)。应当理解，本公开的各个方面适用于定级用于危险应用的设备(例如，NEC I类和II类，1级或2级)和未定级用于危险应用的设备。

本公开的各方面涉及用于防止多串LED系统中出现过量电流的系统、方法、装置、布置和配置。在某些实例中，多串LED系统包括由恒流LED驱动器122或其他类型的恒流电源驱动的相对于彼此并联布置的多个LED串130a-d(总称为LED串130)。为了防止来自恒流LED驱动器122的总电流的百分比增加在LED串130中的一个或多个发生故障时被引导通过操作LED串130，LED系统120包括电流校正串134，其容纳否则将流过一个或多个故障LED串130的电流。在一个或多个LED130发生故障时，电流校正串134被接合，使得否则将流过一个或多个故障LED130的电流流过电流校正串134。以这种方式，不需要过量电流通过操作LED串130。相反，该过量电流至少部分地由电流校正串134容纳。电流校正串134的激活允许操作LED串130携带LED串故障发生前这些LED串130所携带的大致相同电流量。由于流过操作LED串130的电流水平不会以有意义的方式增加，因此操作LED串130不会经历增加的加热。因此，即使在一个或多个LED串130发生故障的情况下，LED装置仍将符合适用标准所规定的任何操作温度要求。

图3示出了根据本公开原理的故障安全LED系统120。故障安全LED系统120包括恒流LED驱动器122或另一种类型的恒流电源。故障安全LED系统120还包括LED电路装置124，其具有阳极侧126和阴极侧128。LED电路装置124的阳极侧126也可以被称作LED电路装置124的前侧。LED电路装置124包括多个LED串130，其在LED电路装置124的阳极和阴极侧126、128之间延伸。LED串130相对于彼此并联布置。每个LED串130包括一个LED 132或位于LED电路装置124的阳极侧126和阴极侧128之间的多个串联布置的LED 132。恒流LED驱动器122耦合到LED电路装置124的阳极侧126，使得恒流LED驱动器122适于向每个LED串130提供电流，其中电流在LED串130之间被分配。在某些实例中，电流在LED串130之间平均分配。在一个实例中，LED电路装置包括电流平衡电路，用于均衡地平衡通过有效并联串的电流。在另一个实例中，LED电路装置不包括用于均衡地平衡通过有效并联串的电流的电流平衡电路。在某些实例中，LED串具有大致相等的电阻值，这导致大致相等的电流水平流过每个有效LED串。

故障安全LED系统120还包括在LED电路装置124的阳极侧126和阴极侧128之间延伸的电流校正串134(即，电流校正线或分支)。电流校正串134相对于LED电路装置124的LED串130平行设置。电流校正串134可包括具有打开状态(见图3)和接合状态(见图5)的开关136。在打开状态下，开关136防止电流流过LED电路装置124的阳极侧126和阴极侧128之间的电流校正串134。在接合状态下，开关136允许电流流过LED电路装置124的阳极侧126和阴极侧128之间的电流校正串134。

开关136可以是(例如，通过接合开关)用于激活电流校正串134的激活电路138的一部分。激活电路138还可以包括监控电路139，其监控LED电路装置124是在正常操作状态(例如，参见图3)还是在故障操作状态(例如，参见图4和5)下操作。监控电路139与开关136连接，使得开关是：a)当LED电路装置124在正常操作状态下操作时处于打开状态；b)当LED电路装置124在故障操作状态下操作时处于接合状态(包括开关状态或闭合状态)。激活电路138还可以包括电流控制电路，用于在电流校正串134被激活时控制流过电流校正串134的电流的速率。在某些实例中，电流校正电路可以改变电流校正串134的有效电阻。在某些实例中，开关136可以包括晶体管，该晶体管在被激活电路激活时闭合并以线性模式操作，其中可以通过改变施加到晶体管的栅极偏压来改变开关的有效电阻。在其他实例中，开关136可以包括晶体管，该晶体管在被激活电路激活时以开关模式操作，其中开关在打开和闭合状态之间调制/交替以向开关提供有效电阻。

电流校正串134的目的是当一个或多个LED串130发生故障时防止过量水平的电流通过操作LED串130。在这方面，电流校正串134可以具有有效电阻值，其允许电流校正串134在LED串故障期间容纳来自LED驱动器122的足够电流，以防止其余的操作LED串130内的电流水平超过预定阈值。电流校正串134的有效电阻是由电流校正串134在阳极侧126和阴极侧128之间提供的总电阻。有效电阻可以由沿着电流校正串134设置的一个或多个分立电阻器140提供。电阻器140可以各自具有恒定的电阻值。有效电阻也可以由开关136的电阻值提供。开关136的电阻值可以是固定的或可变的，这取决于开关136的类型及其操作方式。电流校正串134的有效电阻值可包括电阻器140的电阻和开关136的电阻之和。在某些实例中，电流校正串134可以具有固定或可变的有效电阻值。每个LED串130可以具有正常的LED串电阻值，其表示当LED串130正常操作时跨越LED串130之一的累积/总电阻。可以设计根据本公开的原理的系统的简化形式以弥补LED串130中仅一个的故障。这种类型的故障将导致并联LED串130之一形成开路。对于这种情况，电流校正串134可以具有固定的有效电阻，其对应于或接近正常的LED串电阻值。在系统的更复杂形式中，电流校正串134可以具有可变的有效电阻，使得如果只有一个LED串130发生故障，则电流校正串134可以具有第一有效电阻，并且如果两个或更多个附加LED串130发生故障，则可以具有更低的有效电阻。横跨电流校正串134使用可变有效电阻可以通过电流校正串134是否正提供用于单个故障LED串130或多个故障LED串130的电流水平补偿提供电流校正串134的更精确电流控制。

图3示出了在正常操作状态下操作的故障安全LED系统120。仅出于说明目的，示例电流已在图3-6上标记。如图所示，恒流LED驱动器122向LED电路装置124的阳极侧126提供一安培电流。电流在LED串130之间平均分配，使得250毫安显示通过每个LED串130。当LED电路装置124正常操作时，开关136处于打开状态，如图3所示。在开关136处于打开状态的情况下，没有有意义的电流通过电流校正串134。

在某些实例中，故障操作状态涉及至少一个LED串130中的故障，该故障导致增加的电流(例如，由恒流LED驱动器122提供的总恒定电流的百分比增加)通过其余的操作LED串130。例如，图4描绘了第四LED串130d已经发生故障以便用作开路的状态。在这种情况下，通常流过第四LED串130d的电流反而被引导通过LED串130a-130c。例如，来自恒流LED驱动器122的1安培电流通过操作LED串130a-130c被均等分配(例如333毫安)。因此，过量电流通过LED串130a-130c，这可导致增加的加热和更高的操作温度。

为了防止增加的电流通过LED串130A-130C延长的时间期间，控制电路138感测在LED电路装置124中的故障，并且移动开关136至接合状态(见图5)，这将导致电流流过电流校正串134。以这种方式，电流校正串134可以容纳通常由故障LED串130d承载的电流。因此，流过操作LED串130a-130c的临时增加的电流(例如，333毫安)减小到校正的电流水平(例如，250毫安)。优选地，校正的电流水平足够低，使得操作LED串130a-130c不会在可能超过相关安装标准设定的任何相关温度限制的升高温度下操作。

在某些实例中，电流校正串134的有效电阻值对应于故障LED串130d的正常操作电阻，使得在每个操作LED串130a-130c处建立的校正电流水平对应于在正常操作条件下通过每个LED串130a-130c的正常电流水平。在某些实例中，电流校正串134具有等于或近似等于故障LED串130d的正常操作电阻的电流校正电阻值，并且在每个操作LED串130a-130c处建立的校正电流水平等于或者近似等于在正常操作条件下通过每个LED串130的正常电流水平。

应当理解，图3-6本质上是示意性的，并且仅出于说明目的而提供。应当理解，沿给定LED串130提供的LED 132的数量可以根据预期的照明应用而变化。另外，并联LED串130的数量可以根据期望的照明应用而变化。在某些实例中，LED电路装置124可包括至少三个或四个平行LED串130。在其他实例中，LED电路布置124具有不多于四个并联的LED串130。在其他实例中，电路布置可包括五个或更多个并联LED串，或十个或更多个并联LED串。因此，应当理解，存在的LED串的数量可以变化很大并且取决于应用。

参考图3-6，在所描绘的实例中，应当理解，LED串130a-130d不包括对应于控制或限制通过LED串的电流的每个并联LED串130a-130d的单独的独立电流限制控制。另外，应当理解，在图3的正常操作状态中，来自恒流LED驱动器122的电流在多个并联LED串130a-130d之间被均等分配(在理解的制造公差内)，这可以通过具有相等阻抗的每个LED串130或通过电流平衡电路(未示出)实现。此外，在所描绘的实例中，为LED电路装置124的多个并联LED串130a-130d提供仅一个电流校正串134。另外，应当理解，接合开关136不会恢复故障LED串130d的操作。因此，如图5所示，将开关136移动到接合状态不会导致电流恢复流过故障LED串130d。而是，电流校正串134用作故障LED串130d的替代物，并且优选地具有等于或近似等于LED串130d的串联布置的LED 132的累积电阻值的电阻值。

应当理解，监控电路139可以相当快地检测故障，使得LED串130a-130c有限地暴露于增加的电流水平不会导致有意义的加热或温度升高。在某些实例中，可以检测到故障并且开关136在小于一秒、、或小于0.5秒、或小于或等于0.05秒内被激活。

在某些实例中，监控电路139通过感测对应于LED电路装置124的电压变化来监控LED电路装置124。在某些实例中，监控电路139通过感测LED电路装置124的阳极侧126和阴极侧128上的电压差来监控LED电路装置124。在某些实例中，监控电路139通过相对于参考电压比较在LED电路装置124的阳极侧的电压来监控LED电路装置124。在某些实例中，监控电路通过监控电压幅度、电压变化率或其他电压特性来监控LED电路装置124的状态。在其他实例中，监控电路可以监控电流相关参数，例如通过一条或多条给定线路的电流的变化率。例如，可以在每个LED串130处提供电流传感器。参考图5，一旦开关136闭合，电流就流过电流校正串134，从而减少了通过操作LED串130a-130c的过量电流。如图5所示，仅出于说明目的，恒流LED驱动器122提供一安培电流，并且操作LED串130a-130c以及电流校正串134各自承载250毫安的电流。因此，在操作LED串130a-130c和电流校正串134之间均等地分配电流。在所描绘的实例中，电流校正串134携带的电流量与LED串130d故障之前LED串130d携带的相同。类似地，LED串130a-130c承载与LED串130a-130c在LED串130d故障之前承载的相同的电流量。

当LED串130d发生故障时，如图4所示，可以理解，LED电路装置124的阳极侧126处的电压将增加。因此，LED电路装置124的阳极侧126处的电压是可以被监控的有效参数，以确定LED电路装置124中何时发生故障。阳极侧126处的电压水平也可用于计算或以其他方式确定通过各个并联LED串130的电流流速。

应当理解，开关136可以是适合于激活电流校正串134的任何类型的开关。在某些实例中，开关136可用于激活和去激活电流控制串134。在某些实例中，开关136可以是诸如场效应晶体管的晶体管(例如，诸如n型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的绝缘栅场效应晶体管，或p型MOSFET))、双极结型晶体管、继电器或其他通用开关装置。在一些实例中，开关可以是简单的开关装置。在其他实例中，开关可以提供对电流校正串134的电阻。在某些实例中，开关电阻是可变的。

恒流LED驱动器122可包括适于向LED电路装置124的阳极侧126提供恒定电流的任何类型的电源。在某些实例中，恒流LED驱动器122包括与恒流控制电路(如线性调节器)串联连接的电压源。应当理解，可以使用任何数量的已知恒流驱动器，其包括用于在变化的负载下输出恒定电流的电路。应当理解，恒流电源可以具有设置在不同电流水平的能力，但是包括允许电源在变化的负载下保持设定电流水平的电路。

在某些实例中，控制电路138连续地监控LED电路装置124的操作。在某些实例中，控制电路138连续监测对应于LED电路装置124的电压参数。参考图3-6，控制电路138被示出为包括电压比较器142，但是可以包括微处理器，该微处理器包括用于比较电压的指令或用于比较电压的逻辑门集合。电压比较器142具有耦合到LED电路装置124的阳极侧126的第一电压输入端142a和耦合到参考电压源144的第二电压输入端142b。电压比较器142具有耦合到开关控制器146的电压输出端142c。在某些实例中，开关控制器146可以是用于开关136的栅极驱动或控制电路。电压比较器142用于连续监测阳极侧126的电压并将其与参考电压进行比较。当电压比较产生超过预定阈值的电压差时，比较器142可以通过电压输出端142c将信号输出到开关控制器146。在接收到来自电压比较器142的电压输出时，开关控制器146可以使开关136从图3的打开位置移动到图5的闭合位置。在开关136闭合(处于闭合状态或开关状态)的情况下，电流可以通过电流校正串134和电阻器140。

应当理解，根据本公开的控制装置可以是模拟的或数字的。而且，根据本公开原理的控制系统可以是闭环或开环。图5的故障安全LED系统120包括反馈电路路径141，其向开关控制器146提供电压反馈信号，用于提供通过电流校正串134的电流的闭环控制。图6示出了另一个故障安全LED系统120a，其具有与图3-5的故障安全LED系统120相同的基本配置和组件，但具有开环电流控制而不是闭环电流控制。开环电流控制可以基于LED电路装置124的阳极侧126处的电压读数。

应当理解，开关136可用于改变电流控制串134的有效电阻，以便用作电流控制电路。例如，MOSFET可以以线性模式操作，其中在开关的源极和漏极端子之间提供的电阻随提供给MOSFET的栅极的电压信号的幅度而变化。因此，当以线性模式操作时，MOSFET开关可以用作可变电阻器。在其他实例中，MOSFET或类似装置可以在开关状态下以某一频率和占空比在开路和闭合位置之间(例如，通过数字控制)进行调制，以实现电流控制串134的可变有效电阻。

如本文所用，当值在目标值的±10％范围内时，值“对应”于目标值。如本文所用，当值在目标值的±5％范围内时，值与目标值“近似相等”。应当理解，根据本公开原理的由电流校正串提供的校正水平取决于集成了电流校正串的系统的特定操作特性。例如，对于从安全和/或操作角度来看小的电流和/或温度变化是不可接受的系统，根据本公开原理的电流校正串可以被配置为精确地将故障之后的通过操作LED串的电流与在故障之前通过LED串的电流进行匹配(例如在1、2、3、4、5、6、7、8、9或10％之内)。相反，对于具有更宽松的操作参数的系统，其中电流和温度的相当显著的变化将保持符合相关的安全和操作要求，根据本公开原理的电流校正串可以被配置为提供恰好足够的校正以确保系统保持符合安全和操作要求。因此，所提供的电流校正的精度可以取决于应用。在某些实例中，对于作为在给定的并联LED串布置的至少一个中发生故障的结果提供给操作LED的电流增加，电流校正可以提供其至少5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％的电流减少。

如本文所用，串是在电路装置的阳极侧和阴极侧之间延伸的电线或路径。如本文所用，LED串是包括至少一个LED并且通常包括多个串联布置的LED的串。

在第一方面，本公开实施为故障安全LED系统，其包括：恒流电源；LED电路装置，其具有阳极侧和阴极侧，所述LED电路装置包括在LED电路装置的阳极侧和阴极侧之间延伸的多个LED串，所述LED串相对于彼此并联布置，所述恒流电源耦合到所述LED电路装置的阳极侧，使得所述恒流电源适于向每个LED串提供电流，其中电流在LED串之间分配；以及在LED电路装置的阳极侧和阴极侧之间延伸的电流校正串，所述电流校正串相对于LED电路装置的每个LED串平行设置，所述电流校正串在所述多个LED串中的至少一个LED串发生故障时被激活，使得所述电流校正串容纳至少一些如果所述至少一个LED串未发生故障将通过所述至少一个LED串的电流。

在第二方面，本公开被实践为故障安全LED系统，其包括：LED电路装置，所述LED电路装置包括相对于彼此并联布置的多个LED串，所述LED布置被从恒流电源提供电流；用于在至少一个LED串中检测故障的装置，所述故障导致增加的电流通过多个LED串的其余操作LED串；以及相对于多个LED串并联布置的电流校正串，所述电流校正串包括用于在检测到故障时使通过每个操作LED串的电流减小到校正电流水平的装置。

在故障安全LED系统的各个方面，当被激活时，所述电流校正串具有的有效电阻允许通过电流校正串的足够电流流动，以使通过每个操作LED串的电流等于校正的电流水平，并且其中在至少一个LED串故障之后在每个操作LED串处建立的校正电流水平对应于在至少一个LED串故障之前在正常操作条件下通过每个LED串的正常电流水平。

在故障安全LED系统的另外方面，当被激活时，所述电流校正串具有的有效电阻允许通过电流校正串的足够电流流动，以使通过每个操作LED串的电流等于校正的电流水平，并且其中在至少一个LED串故障之后在每个操作LED串处建立的校正电流水平近似或等于在至少一个LED串故障之前在正常操作条件下通过每个LED串的正常电流水平。

在故障安全LED系统的进一步方面，电流校正串包括用于激活电流校正串的开关。在一些实例中，开关被配置为改变电流校正串的有效电阻。在其他实例中，电流校正串还包括与开关串联设置的电阻器。在某些方面，开关是场效应晶体管。

在故障安全LED系统的又另外的方面中，当在开关状态中操作时电流校正串具有影响可变电阻的占空比。在故障安全LED系统的又进一步方面，电流校正串具有可变的有效电阻。

此外，在一些方面，故障安全LED系统还包括激活电路，用于在至少一个LED串中的至少一个LED发生故障时激活电流校正串。在一些方面，激活电路包括用于监控LED电路装置是在正常操作状态还是在故障操作状态中操作的监控电路。在一些实例中，监控电路包括比较器，其在一些方面中包括电压比较器。在其他方面，激活电路通过感测对应于LED电路装置的电压变化来监控LED电路装置。在进一步的方面，激活电路通过感测LED电路装置的阳极侧和阴极侧上的电压差来监控LED电路装置。在另外的方面，激活电路通过相对于参考电压比较LED电路装置的阳极侧的电压来监控LED电路装置。在故障安全LED系统的进一步方面，电流校正串包括开关，并且其中开关是激活电路的一部分。

在故障安全LED系统的一些方面，LED电路装置的并联LED串包括至少两个并联LED串。在故障安全LED系统的各个方面，LED电路装置的并联LED串各自包括多个串联布置的LED。在故障安全LED系统的若干方面中，多个LED串不包括与每个并联LED串对应的并联的单独的独立电流控制。在故障安全LED系统的其他方面，在正常操作状态下，来自恒流电源的电流在多个并联LED串之间被均等地分配。

如将对于故障安全LED系统所理解的，激活电流校正串不会导致电流恢复流过发生故障的至少一个LED串。此外，在一些方面，其中为故障安全LED系统的LED电路装置提供仅一个电流校正串。

在第三方面，本公开被实践为用于防止LED电路装置超过预定温度的方法，所述LED电路装置包括相对于彼此并联布置的多个LED串，所述LED装置被从恒流电源提供电流，所述方法包括：检测至少一个LED串中的故障，该故障导致增加的电流通过所述多个LED串的其余操作LED串；以及接合相对于所述多个LED串并联布置的电流校正串，使得电流流过所述电流校正串，其中通过所述电流校正串的电流量足以使通过操作LED串的电流降低到操作LED串的LED不超过预定温度的水平。在该方法的一些方面，电流校正串具有防止LED电路装置的正向电压超过预定电压的有效电阻。在该方法的其他方面中，在至少一个LED串故障之后在每个操作LED串处建立的电流水平对应于至少一个LED串发生故障之前在正常操作条件下通过每个LED串的正常电流水平。

在第四方面，本公开实施为用于控制LED电路装置中的电流水平的方法，所述LED电路装置包括相对于彼此并联布置的多个LED串，所述LED装置被从恒流电源提供电流，所述方法包括：检测至少一个LED串中的故障，该故障导致增加的电流通过所述多个LED串的其余操作LED串；以及激活相对于所述多个LED串并联布置的电流校正串，电流校正串具有允许足够的电流流过电流校正串以使通过每个操作LED串的电流减小到校正电流水平的电阻。在该方法的一些方面中，在至少一个LED串故障之后在每个操作LED串处建立的校正电流水平对应于至少一个LED串发生故障之前在正常操作条件下通过每个LED串的正常电流水平。在该方法的其他方面，在至少一个LED串故障之后在每个操作LED串处建立的校正电流水平接近或等于至少一个LED串发生故障之前在正常操作条件下通过每个LED串的正常电流水平。

在不脱离本公开的范围和精神的情况下，本公开的各种修改和更改对于本领域技术人员将变得显而易见，并且应当理解，本公开的范围不应被不当地限制于本文阐述的说明性示例。

Claims (15)

1.一种故障安全LED系统，其包括：

恒流电源；

LED电路装置，其具有阳极侧和阴极侧，所述LED电路装置包括在LED电路装置的阳极侧和阴极侧之间延伸的多个LED串，所述LED串相对于彼此并联布置，所述恒流电源耦合到所述LED电路装置的阳极侧，使得所述恒流电源适于向每个LED串提供电流，其中电流在LED串之间分配；和

在LED电路装置的阳极侧和阴极侧之间延伸的电流校正串，所述电流校正串相对于LED电路装置的每个LED串平行设置，所述电流校正串在所述多个LED串中的至少一个LED串发生故障时被激活，使得所述电流校正串容纳至少一些如果所述至少一个LED串未发生故障将通过所述至少一个LED串的电流。

2.根据权利要求1所述的故障安全LED系统，其中当被激活时，所述电流校正串具有的有效电阻允许通过所述电流校正串的足够电流流动，以使通过每个操作LED串的电流等于校正的电流水平，并且其中在至少一个LED串故障之后在每个操作LED串处建立的校正电流水平对应于在至少一个LED串故障之前在正常操作条件下通过每个LED串的正常电流水平。

3.根据权利要求1所述的故障安全LED系统，其中所述电流校正串包括用于激活所述电流校正串的开关。

4.根据权利要求3所述的故障安全LED系统，其中所述电流校正串还包括与所述开关串联设置的电阻器。

5.根据权利要求3所述的故障安全LED系统，其中所述开关是场效应晶体管。

6.根据权利要求1所述的故障安全LED系统，其中在开关状态下操作时所述电流校正串具有影响可变电阻的占空比。

7.根据权利要求1所述的故障安全LED系统，其中所述电流校正串具有可变的有效电阻。

8.根据权利要求1所述的故障安全LED系统，还包括激活电路，用于在所述至少一个LED串中的至少一个LED发生故障时激活电流校正串。

9.根据权利要求8所述的故障安全LED系统，其中所述激活电路包括用于监控LED电路装置是在正常操作状态还是在故障操作状态中操作的监控电路。

10.根据权利要求9所述的故障安全LED系统，其中所述监控电路包括比较器。

11.根据权利要求10所述的故障安全LED系统，其中所述激活电路通过感测对应于LED电路装置的电压变化来监控LED电路装置。

12.根据权利要求11所述的故障安全LED系统，其中所述电流校正串包括开关，并且其中开关是激活电路的一部分。

13.根据权利要求1所述的故障安全LED系统，其中为故障安全LED系统的LED电路装置提供仅一个电流校正串。

14.一种用于防止LED电路装置超过预定温度的方法，所述LED电路装置包括相对于彼此并联布置的多个LED串，所述LED装置被从恒流电源提供电流，所述方法包括：

检测至少一个LED串中的故障，该故障导致增加的电流通过所述多个LED串的其余操作LED串；以及

接合相对于所述多个LED串并联布置的电流校正串，使得电流流过所述电流校正串，其中通过所述电流校正串的电流量足以使通过操作LED串的电流降低到操作LED串的LED不超过预定温度的水平。

15.一种用于控制LED电路装置中的电流水平的方法，所述LED电路装置包括相对于彼此并联布置的多个LED串，所述LED装置被从恒流电源提供电流，所述方法包括：

检测至少一个LED串中的故障，该故障导致增加的电流通过所述多个LED串的其余操作LED串；以及

激活相对于所述多个LED串并联布置的电流校正串，所述电流校正串具有允许足够的电流流过电流校正串以使通过每个操作LED串的电流减小到校正电流水平的电阻。