CN110831288A - Led照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED照明装置，包括：多组LED灯组，每一LED灯组均包括多个串联连接的LED芯片；多个电源模块，每个电源模块均向至少两组LED灯组供电；故障检测电路，包括多组电流检测电路和多组电压检测电路，多组电流检测电路和多组电压检测电路均与多组LED灯组对应设置；每一组电流检测电路包括连接至一组LED灯组低压端的电流检测电阻，电流放大器的两个输入端分别连接至电流检测电阻的两端，电流放大器向电流比较器件输出放大后的电流信号；每一组电压检测电路包括连接至一组LED灯组高压端的电压检测电阻，电压检测电阻的一端连接至电压比较器件。本发明能够检测并确定故障LED灯组的具体位置。

Description

LED照明装置

技术领域

本发明涉及LED照明领域；更具体地说，是涉及一种具有故障检测功能的LED照明装置。

背景技术

LED(发光二极管)具有使用寿命长、功耗低等优点，已经广泛应用在各种照明装置中。在一些特定的场景下，人们对照明亮度的需求较高，因此需要使用大功率的LED芯片，或者同时驱动多个LED芯片发光。通常，多个LED芯片相互串联连接形成一组LED灯组。

为了满足照明需求，一些照明装置使用多组LED灯组，以提供足够的照明亮度/强度。通常，多组LED灯组是相互并联的，且多组LED灯组由同一个电源模块供电，电源模块以及多组LED灯组构成了LED照明装置。由于同一个电源模块需要向大量的LED芯片供电，如果这些LED芯片中有故障的LED芯片，则会影响同一组灯组的工作，进而影响照明亮度。为此，需要及时发现并更换包括已损坏LED芯片的LED灯组。

但是，照明装置中通常集成大量的LED芯片及多个LED灯组，即使某一组LED灯组损坏不发光，人工观察有时也难以准确发现或者判断具体是哪一组LED灯组中的LED芯片损坏。因此，有必要设计一种能够自动对LED灯组是否出现故障的情况进行检测的LED照明装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种LED照明装置，其能够准确检测包括已损坏LED芯片的LED灯组的具体位置。

为了实现上述的主要目的，本发明所提供的LED照明装置包括：

多组LED灯组，每一组LED灯组均包括多个串联连接的LED芯片；

多个电源模块，每个电源模块均向至少两组LED灯组供电；

故障检测电路，包括多组电流检测电路和多组电压检测电路，多组电流检测电路和多组电压检测电路均与多组LED灯组对应设置；其中，每一组电流检测电路包括连接至一组LED灯组低压端的电流检测电阻，电流放大器的两个输入端分别连接至电流检测电阻的两端，电流放大器向电流比较器件输出放大后的电流信号；每一组电压检测电路包括连接至一组LED灯组高压端的电压检测电阻，电压检测电阻的一端连接至电压比较器件。

上述技术方案中，在LED照明装置内设置有故障检测电路，且故障检测电路包括电流检测电路以及电压检测电路，通过电流检测电路对每一组LED灯组的电流进行检测，并且通过电压检测电路对每一组LED灯组的电压进行检测，可以判断该组LED灯组中是否存在由损坏的LED芯片，从而及时发现有LED芯片损坏的灯组，以便及时更换损坏的LED灯组。

优选的，电流比较器件包括模数转换器以及控制器，模数转换器接收电流放大器输出的电流信号，模数转换器向控制器输出转换后的数字信号。

使用控制器作为电流比较器件，可以将转换后的数字信号与预先设定的基准电流值进行比较，从而判断出该组LED灯组的电流是否出现异常，如果异常即可以确认该组LED灯组存在损坏的LED芯片，使用控制器可以准确的判断出LED芯片损坏情况。

作为本发明的一种更优选实施方式，电压比较器件包括模数转换器以及控制器，模数转换器接收电压放大器输出的电压信号。模数转换器接收电流信号和电压信号，因此只需要使用一套模数转换器以及控制器，即可以实现电流信号、电压信号对比的功能，LED照明装置的生产成本低。

作为本发明的另一更优选实施方式，控制器具有可调节的电流阈值和电压阈值。这样的好处在于，电流阈值和电压阈值可以根据实际情况调整，当LED灯组的LED芯片数量改变的情况下，可以调节控制器所存储的电流阈值或者电压阈值，满足不同LED照明装置的使用需要。

作为本发明的一种具体实施方式，电流比较器件包括第一比较器，第一比较器的一个输入端连接至电流放大器的输出端。由于比较器的生产成本低，且体积小，可以满足照明装置低成本、小型化的需求。

作为本发明的一种具体实施方式，电压比较器件包括第二比较器，第二比较器的一个输入端连接至电压检测电阻的一端。使用比较器作为电压比较器件，可以降低LED照明装置的生产成本，也有利于LED照明装置的小型化。

作为本发明的一种具体实施方式，连接至同一电源模块的至少两组LED灯组之间相互并联；优选的，至少一组LED灯组连接至两个电源模块。

设置多个电源模块，且每一个电源模块向多组相互并联的LED灯组供电，例如使用大功率的电源模块向多组LED灯组供电，满足多组LED灯组工作的需求。

作为本发明的一种具体实施方式，该LED照明装置还包括故障提示模块，故障检测电路向故障提示模块输出故障信号。一旦故障检测电路检测到某一组LED灯组存在损坏的LED芯片，故障检测电路可以向故障提示模块输出故障信号，以便维修人员及时了解LED芯片的损坏情况，并及时更换损坏的LED灯组。

进一步的，故障提示模块包括上位机，上位机具有显示屏。

为了更清楚地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明LED照明装置第一实施例的结构框图；

图2是本发明LED照明装置第一实施例中多个电源模块与LED灯组的结构示意图；

图3是本发明LED照明装置第一实施例中一个电源模块与LED灯组的电原理图；

图4是本发明LED照明装置第一实施例中LED灯组与故障检测电路的电原理图；

图5是本发明LED照明装置第二实施例中LED灯组与故障检测电路的电原理图。

具体实施方式

LED照明装置第一实施例

参见图1，本实施例的LED照明装置包括交流开关K，交流开关K的一端连接交流电源，例如接收220V的市电，交流开关K的另一端连接至多个电源模块，例如连接至电源模块11、12、13，每一个电源模块11、12、13可以接收交流电并将交流电转换成低压直流电，并且向多组LED灯组供电。当然，每一个电源模块11、12、13还可以对转换后的直流电进行滤波、稳压等。

每一个电源模块均向至少两组LED灯组供电。具体地，如图2所示，电源模块11向LED灯组21、22、23、24供电，连接至同一模块11的多组LED灯组21、22、23、24之间相互并联。电源模块12向LED灯组24、25、26、27供电，其中LED灯组24同时接收电源模块11以及电源模块12输出的电流。其他的电源模块13、14、15、16也向多组LED灯组供电。

参见图3，每一组LED灯组包括有多个LED芯片，例如LED灯组21包括两条并联的LED支路，第一条LED支路包括多个串联连接的LED芯片，例如LED11、LED12、LED13等相互串联连接形成第一LED支路，第二LED支路包括多个串联连接的LED芯片，例如LED21、LED22、LED23等相互串联连接形成第二LED支路。可选的，第一LED支路中LED芯片的数量与第二LED支路中LED芯片的数量相等，每一条LED支路都包含24个串联的LED芯片。其中，LED灯组21、22、23、24的正极端均连接至电源模块11的正极端41，LED灯组21、22、23、24的负极端均连接至电源模块11的负极端42。

与此相同，LED灯组22、23、24也是分别包括两条相互并联的LED支路，且每一条LED支路都包括多个相互串联的LED芯片。优选的，由同一个电源模块供电的多个LED芯片规格相同，即具有相同的额定功率，这样，同一组LED灯组中，每一个LED芯片两端的电压差相等，且流经每一个LED芯片的电流也相同，每一个LED芯片的发光亮度也就相同，可以确保同一组LED灯组中各处发光亮度均衡。

继续参见图1，LED照明装置配置有控制器30、急停控制模块31、电源使能继电器控制模块32、电流调节模块33、电流输出监控模块34以及触摸屏35，为了检测每一组LED灯组中是否有损坏的LED芯片，本实施例还设置故障检测电路19，用于对每一组LED灯组的电压、电流进行检测。

控制器30作为LED照明装置的核心控制部件，与急停控制模块31、电源使能继电器控制模块32、电流调节模块33、电流输出监控模块34以及触摸屏35电连接，接收电流输出监控模块34、触摸屏35的信号，并且可以向急停控制模块31、电源使能继电器控制模块32、电流调节模块33输出控制信号。

急停控制模块31与交流开关K电连接，并且可以向交流开关K输出控制信号，一旦LED照明装置出现工作异常的情况，需要马上停止工作时，急停控制模块31接收控制器30输出的信号后驱动交流开关K断开，切断LED照明装置的电源。

电源使能继电器控制模块32用于控制各个电源模块的工作，例如控制某一个电源模块的通断，在需要更换某一组LED灯组时，可以通过电源使能继电器控制模块32来控制该组LED灯组对应的电源模块断开。电流调节模块33接收控制器30的信号后，对各个电源模块的输出电流进行调节，从而调节各组LED灯组的发光亮度。电流输出监控模块34接收故障检测电路19输出的信号，并判断流经各组LED灯组的电流是否出现异常，在出现异常情况时向控制器30输出信号。触摸屏35可以接收控制器30的信号并显示各种信息，例如各组LED灯组的电压值、电流值等，同时可以接收用户的触摸信号并将用户的触摸信号发送至控制器30。

急停控制模块31、电源使能继电器控制模块32、电流调节模块33、电流输出监控模块34以及触摸屏35均是已知的技术，在此不再赘述。

参见图4，故障检测电路19包括多个电压检测电路以及多个电流检测电路，其中，每一组LED灯组均对应设置有一个电压检测电路，且每一组LED灯组均对应设置有一个电流检测电路。以连接至LED灯组21的电压检测电路为例，本实施例的电压检测电路包括连接至LED灯组21高压端的电压检测电阻R1、R2，电阻R1、R2构成分压回路，在电阻R1与电阻R2之间形成电压检测点V1。LED灯组21的高压端即LED灯组21的正极端，如图4的LED1+。

电压检测电阻还包括电压比较器件，本实施例的电压比较器件包括模数转换器45以及控制器46，模数转换器45的一个引脚连接至电压检测点V1，并且将接收的电压信号转换成数字信号，将数字信号传输至控制器46，控制器46将所接收的数字信号与预先设定的基准电压值进行比较，从而判断LED灯组21的电压是否异常，例如电压过高或者电压过低。

电流检测电路包括连接至LED灯组21低压端的电流检测电阻R3，LED灯组21低压端为LED灯组的负极端，如图4的LED1-。电流检测电路还包括一个电流放大器INA1，优选的，电流放大器INA1采用仪表放大器，电流放大器INA1的两个输入端分别连接至电流检测电阻R3的两端，电流放大器INA1的输出端形成电流检测点I1，电流检测点I1连接至数模转换器45，并且将所接收到的电流信号转换成数字信号后输出至控制器46。

相同的，对于LED灯组22，同样设置电流检测电路以及电压检测电路，电流检测电路包括电流检测电阻R6以及电流放大器INA2，电流放大器INA2的两个输入端分别连接至电流检测电阻R6的两端，电流放大器INA2的输出端形成电流检测点I2，电流检测点I2连接至数模转换器45，并且将所接收到的电流信号转换成数字信号后输出至控制器46。

LED灯组22对应的电压检测电路包括电压检测电阻R4、R5，电阻R4、R5构成分压回路，在电阻R4与电阻R5之间形成电压检测点V2，电压检测点V2连接至数模转换器45。多组电流检测电路与多组电压检测电路共用数模转换电路45以及控制器46，可以降低LED照明装置的生产成本。

此外，由于控制器46所存储的电流阈值、电压阈值可以根据实际情况调整，当LED灯组的LED芯片数量改变的情况下，可以调节控制器46所存储的电流阈值或者电压阈值，满足不同LED照明装置的使用需要。

此外，LED照明装置还包括接收故障检测电路输出的故障信号的故障提示模块，例如，故障提示模块可以是一个上位机，优选的，该上位机具有一个显示屏，一旦某一组LED灯组的电流或者电压出现异常，故障检测电路19可以向故障提示模块输出故障信号，故障提示模块可以通过显示屏显示故障信息，维修人员可以马上知晓哪一组LED灯组出现故障，并及时更换出现故障的LED灯组。

LED照明装置第二实施例

本实施例的LED照明装置具有多个电源模块，每一个电源模块向多组LED灯组供电，且LED照明装置还设置有控制器、急停控制模块、电源使能继电器控制模块、电流调节模块、电流输出监控模块、触摸屏以及故障检测电路，其中控制器、急停控制模块、电源使能继电器控制模块、电流调节模块、电流输出监控模块以及触摸屏的结构与第一实施例相同，不再赘述。

参见图5，本实施例的故障检测电路包括个电压检测电路以及多个电流检测电路，具体的，每一组LED灯组均对应设置有一个电压检测电路，且每一组LED灯组均对应设置有一个电流检测电路。以连接至LED灯组21的电压检测电路为例，本实施例的电压检测电路包括连接至LED灯组21高压端的电压检测电阻R1、R2，其中，LED灯组21的高压端即LED灯组21的正极端，如图5的LED1+。电阻R1、R2构成分压回路，在电阻R1与电阻R2之间的连接点连接至一个比较器U1，比较器U1为电压比较器，其一个输入端连接至电阻R1与电阻R2之间的连接点，另一个输入端接收基准电压VREF1，比较器U1比较所接收的LED灯组的电压与基准电压VREF1的大小，从而输出比较结果，优选的，该比较结果输出至故障提示模块。

故障提示模块可以是一个上位机，优选的，该上位机具有一个显示屏，一旦某一组LED灯组的电流或者电压出现异常，故障检测电路19可以向故障提示模块输出故障信号，故障提示模块可以通过显示屏显示故障信息，维修人员可以马上知晓哪一组LED灯组出现故障，并及时更换出现故障的LED灯组。

电流检测电路包括连接至LED灯组21低压端的电流检测电阻R3，LED灯组21低压端为LED灯组21的负极端，如图5的LED1-。电流检测电路还包括一个电流放大器INA1，优选的，电流放大器INA1采用仪表放大器，电流放大器INA1的两个输入端分别连接至电流检测电阻R3的两端，电流放大器INA1的输出端连接至比较器U2的一个输入端，比较器U2的另一个输入端接收基准电流信号IREF1，并且输出比较结果至故障提示模块。当然，基准电流信号IREF1实际上是一个电压值，是基准电流值对应的基准电压值。

相同的，对于LED灯组22，电压检测电路包括连接至LED灯组22高压端的电压检测电阻R4、R5，电阻R4、R5构成分压回路，在电阻R4与电阻R5之间的连接点连接至一个比较器U3，比较器U3为电压比较器，其一个输入端连接至电阻R4与电阻R5之间的连接点，另一个输入端接收基准电压VREF2，比较器U3比较所LED灯组的电压与基准电压VREF2的大小，从而输出比较结果，优选的，该比较结果输出至故障提示模块。

电流检测电路包括连接至LED灯组22低压端的电流检测电阻R6以及电流放大器INA2，电流放大器INA2的两个输入端分别连接至电流检测电阻R6的两端，电流放大器INA2的输出端连接至比较器U4的一个输入端，比较器U4的另一个输入端接收基准电流信号IREF2，并且输出比较结果至故障提示模块。本实施例采用多个比较器实现电压信号与电流信号的比较，可以降低LED照明装置的生产成本，减少故障检测电路的体积，并有利于LED照明装置的小型化。

虽然以上通过优选实施例描绘了本发明，但应当理解的是，本领域普通技术人员在不脱离本发明的发明范围内，凡依照本发明所作的同等改进，如故障检测电路具体电路结构的改变，或者故障提示电路所使用的器件的改变等变化，应为本发明的保护范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种LED照明装置，包括：

多组LED灯组，每一组所述LED灯组均包括多个串联连接的LED芯片；

多个电源模块，每个所述电源模块均向至少两组所述LED灯组供电；

故障检测电路，所述故障检测电路包括多组电流检测电路和多组电压检测电路，所述多组电流检测电路和所述多组电压检测电路均与所述多组LED灯组对应设置；其中，每一组所述电流检测电路包括连接至一组所述LED灯组低压端的电流检测电阻，电流放大器的两个输入端分别连接至所述电流检测电阻的两端，所述电流放大器向电流比较器件输出放大后的电流信号；每一组所述电压检测电路包括连接至一组所述LED灯组高压端的电压检测电阻，所述电压检测电阻的一端连接至电压比较器件。

2.根据权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于：所述电流比较器件包括模数转换器以及控制器，所述模数转换器接收所述电流放大器输出的电流信号，所述模数转换器向所述控制器输出转换后的数字信号。

3.根据权利要求2所述的LED照明装置，其特征在于：所述电压比较器件包括所述模数转换器以及所述控制器，所述模数转换器接收所述电压放大器输出的电压信号。

4.根据权利要求2所述的LED照明装置，其特征在于：所述控制器具有可调节的电流阈值和电压阈值。

5.根据权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于：所述电流比较器件包括第一比较器，所述第一比较器的一个输入端连接至所述电流放大器的输出端。

6.根据权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于：所述电压比较器件包括第二比较器，所述第二比较器的一个输入端连接至所述电压检测电阻的一端。

7.根据权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于：连接至同一电源模块的所述至少两组LED灯组之间相互并联。

8.根据权利要求7所述的LED照明装置，其特征在于：至少一组所述LED灯组连接至两个所述电源模块。

9.如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于：该LED照明装置还包括故障提示模块，所述故障检测电路向所述故障提示模块输出故障信号。

10.如权利要求9所述的LED照明装置，其特征在于：所述故障提示模块包括上位机，所述上位机具有显示屏。

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