CZ305640B6

CZ305640B6 - Detektor poruchy v řetězci světlo emitujících diod

Info

Publication number: CZ305640B6
Application number: CZ2013-55A
Authority: CZ
Inventors: Jaroslav Jezerský; Matěj Smrek
Original assignee: Varroc Lighting Systems, s.r.o.
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2016-01-20
Also published as: US20140210507A1; US9341664B2; CZ201355A3; DE102014100738A1; DE102014100738B4; DE102014100738A8

Abstract

Detektor poruchy v řetězci světlo emitujících diod obsahující komparující operační zesilovače jako vyhodnocovací členy, má na zdroj (SOURCE) napájecího napětí zapojený řetězec, který je složený ze světloemitujících diod (D1) až (Dc), je rozdělen na tři sekce, které jsou složené z diod (D1) až (Da), dále z diod (D2) až (Db) a nakonec (D3) až (Dc), přičemž společný bod mezi katodou poslední diody (Da) první sekce a anodou první diody (D2) druhé sekce je připojen na neinvertující vstup prvního komparujícího operačního zesilovače (IC1), dále společný bod mezi katodou poslední diody (Db) druhé sekce a anodou první diody (D3) třetí sekce je připojen na neinvertující vstup druhého operačního zesilovače (IC2), přičemž k řetězci složenému ze sekcí obsahující diody (D1) až (Db) je paralelně připojen dělič složený z prvního a druhého rezistoru (R1) a (R2), dále k řetězci složenému ze sekcí obsahující diody (D2 až Dc) je paralelně připojen dělič složený z třetího a čtvrtého rezistoru (R3) a (R4), přičemž společný bod prvního a druhého rezistoru (R1) a (R2) je propojen na invertující vstup prvního komparujícího operačního zesilovače (IC1) a společný bod třetího a čtvrtého rezistoru (R3) a (R4) je propojen na invertující vstup druhého komparujícího operačního zesilovače (IC2), přičemž výstup každého z obou komparujících operačních zesilovačů (IC1), (IC2) je propojen na bázi odpovídajících tranzistorů (T1), (T2), jejichž emitory jsou propojeny na zem a kolektory jsou propojeny na zdroj napětí a zároveň na výstupní svorku (OUT).

Description

(54) Název vynálezu:

Detektor poruchy v řetězci světlo emitujících diod (57) Anotace:

Detektor poruchy v řetězci světlo emitujících diod obsahující komparující operační zesilovače jako vyhodnocovací členy, má na zdroj (SOURCE) napájecího napětí zapojený řetězec, který je složený ze světloemitujících diod (Dl) až (Dc), je rozdělen na tři sekce, které jsou složené z diod (Dl) až (Da), dále z diod (D2) až (Db) a nakonec (D3) až (Dc), přičemž společný bod mezi katodou poslední diody (Da) první sekce a anodou první diody (D2) druhé sekce je připojen na neinvertující vstup prvního komparujícího operačního zesilovače (IC 1), dále společný bod mezi katodou poslední diody (Db) druhé sekce a anodou první diody (D3) třetí sekce je připojen na neinvertující vstup druhého operačního zesilovače (IC2), přičemž k řetězci složenému ze sekcí obsahující diody (Dl) až (Db) je paralelně připojen dělič složený z prvního a druhého rezistoru (Rl) a (R2), dále k řetězci složenému ze sekcí obsahující diody (D2 až Dc) je paralelně připojen dělič složený z třetího a čtvrtého rezistoru (R3) a (R4), přičemž společný bod prvního a druhého rezistoru (Rl) a (R2) je propojen na invertující vstup prvního komparujícího operačního zesilovače (IC1) a společný bod třetího a čtvrtého rezistoru (R3) a (R4) je propojen na invertující vstup druhého komparujícího operačního zesilovače (IC2), přičemž výstup každého z obou komparujících operačních zesilovačů (IC 1), (IC2) je propojen na bázi odpovídajících tranzistorů (TI), (T2), jejichž emitory jsou propojeny na zem a kolektory jsou propojeny na zdroj napětí a zároveň na výstupní svorku (OUT).

Detektor poruchy v řetězci světlo emitujících diod

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká obvodu zařízení pro poruchy detekci světloemitujících diod (tzv. LED diod) u vnějších svítidel motorových vozidel, která obsahuje alespoň jeden řetězec složený z LED diod.

Dosavadní stav techniky

V současné době, kdy se používají u motorových vozidel jako vnější zdroj světla nejen klasická žárovková svítidla či halogenová svítidla, ale ve stále větší míře i svítidla na bázi světlo emitujících diod, existuje i řada zapojení indikace poruch v řetězcích zapojených LED diod. Tato zapojení, která jsou řešena jako elektronické obvody na bázi polovodičové součástkové základny, jsou vesměs chráněna ochrannými dokumenty.

Zapojení dle DE 10131824 Al pro detekci selhání jednotlivých diod v LED matici ve vozidle je založeno na srovnání potenciálů s referenčními údaji týkajících se potenciálu hlavního napájení pomocí komparátorů.

Zapojení dle US 2006/170287 Al používá pro detekci rovněž komparátorů snímajících napětí na řetězci LED diod, rozděleném na dvě části, kde jedna sekce řetězce obsahuje jednu LED diodu.

Zapojení dle EP 2487998 Al je řešení pro identifikaci alespoň jedné vadné LED diody v řetězci, kde kontrolní jednotka je propojena na středy paralelních řetězců LED diod a odporového děliče.

Zapojení dle WO 2008/141384A1 je zařízení pro stanovení podílu vadných světelných diod využívající diferenciálního zesilovače, kde řetězce diod jsou propojeny přes odporový dělič na tento zesilovač.

U těchto řešení jsou jejich vlastnosti a tím využití a výhody či nevýhody a omezení v podstatě určeny použitými elektronickými prvky a jejich vzájemným propojením pro danou konkrétní aplikaci využití, na počtu LED diod, atd.

Podstata vynálezu

Možné nevýhody stávajících i výše uvedených zapojení řeší zapojení detektoru poruchy v řetězci světloemitujících diod, jehož podstata je v tom, že na zdroj napájecího proudu zapojený řetězec, který je složený ze světloemitujících diod, je rozdělen na tři sekce, které jsou složené ze tří skupiny diod, přičemž společný bod mezi katodou poslední diody první sekce a anodou první diody druhé sekce je připojen na vstup prvního vyhodnocovacího členu, dále společný bod mezi katodou poslední diody druhé sekce a anodou první diody třetí sekce je připojen na vstup druhého vyhodnocujícího členu, přičemž k řetězci složenému z prvních dvou sekcí obsahujících světlo emitující diody je paralelně připojen dělič složený z prvního a druhého rezistoru, dále k řetězci složenému ze druhé a třetí sekce obsahující světlo emitující diody je paralelně připojen dělič složený z třetího a čtvrtého rezistoru, přičemž společný bod prvního a druhého rezistoru je propojen na vstup prvního vyhodnocovacího členu a společný bod třetího a čtvrtého rezistoru je propojen na vstup druhého vyhodnocovacího členu, přičemž výstup každého z obou vyhodnocovacích členů je propojen na vstup sčítacího bloku tvořeného tranzistory, jejichž emitory jsou propojeny na zem a kolektory jsou propojeny na zdroj napětí a zároveň na výstupní svorku. Výhodné dále je, když první vyhodnocovací člen a druhý vyhodnocovací člen jsou uzpůsobeny k testování rozsahu pracovního napětí světlo emitujících diod.

- 1 CZ 305640 B6

Výhodné dále je, když první vyhodnocovací člen a druhý vyhodnocovací člen jsou uzpůsobeny k porovnávání napěťové hodnoty ze středního bodu prvního a druhého rezistoru a středního bodu mezi první a druhou sekcí světlo emitujících diod.

Výhodné dále je, když první vyhodnocovací člen a druhý vyhodnocovací člen jsou tvořeny komparujícími operačními zesilovači.

Toto řešení má výhody oproti stávajícím v detekci pro různý počet LED diod, jednoduchý hardware pro indikaci a pracovní napětí až do 60 V.

Objasnění výkresu

Na obr. 1 je elektrické schéma zapojení detektor poruchy v řetězci světlo emitujících diod.

Příklady uskutečnění vynálezu

Na obr. 1 je schéma řešení detektoru poruchy v řetězci světlo emitujících diod, kde je ke zdroji SOURCE napájecího proudu zapojen řetězec složený ze světloemitujících diod Dl až Dc rozdělený na tři sekce, a to složené z Dl až Da, dále složené z D2 až Db a nakonec D3 až Dc, přičemž společný bod mezi katodou poslední diody Da první sekce a anodou první diody D2 druhé sekce je připojen na neinvertující vstup prvního vyhodnocovacího členu IC 1, například komparujícího operačního zesilovače, dále společný bod mezi katodou poslední diody Db druhé sekce a anodou první diody D3 třetí sekce je připojen na neinvertující vstup druhého vyhodnocovacího členu IC2, například operačního zesilovače, přičemž k řetězci složenému z diod Dl až Db je paralelně připojen dělič společný bod prvního a druhého rezistoru Rl a R2 je propojen na invertující vstup prvního vyhodnocovacího členu ICL například komparujícího operačního zesilovače, a společný bod třetího a čtvrtého rezistoru R3 a R4 je propojen na invertující vstup druhého vyhodnocovacího členu 1C2, například komparujícího operačního zesilovače IC2, přičemž výstup každého zobou komparujících vyhodnocovacích členů IC 1, IC2, například operačních zesilovačů, je propojen na bázi odpovídajících tranzistorů TI, T2, jejichž emitory jsou propojeny na zem a kolektory jsou propojeny na zdroj napětí a zároveň na výstupní svorku OUT.

Toto řešení obsahuje obecně zařízení pro testování rozsahu pracovního napětí světlo emitujících diod (zkráceně LED diod), které indikuje problémové diody. Tento detektor pracuje s různým počtem LED diod v řadě. Silový zdroj pro napájení LED diod je konstantní zdroj proudu, ale lze použít i zdroj napětí. Citlivost detekce je různá podle počtu LED diod mezi sekcemi řetězce. Maximální počet LED diod v jedné sekci řetězce závisí na napětí v propustném směru. Všechny LED diody musí být řazeny podle napětí v propustném směru. Pro správnou činnost zařízení je nutné dostatečné odfiltrování nežádoucích impulzů - např. prostřednictvím spínání PWM (pulzně-šířková modulace), apod. Výsledkem je při chybné LED diodě, že dojde ke snížení impedance na výstupu a zablokování měniče.

V zásadě jde o řešení o porovnání řetězce LED diod s rezistorovou děličkou na vstupu zesilovače. První vyhodnocovací člen ICL například komparující operační zesilovač, porovnává napěťové hodnoty ze středního bodu rezistorů Rl a R2 a středního bodu mezi první sekcí diod Dl až Da a dále druhou sekcí diod D2 až Db. Druhý vyhodnocovací člen IC2, například komparující operační zesilovač, provádí analogicky tutéž činnost u děliče R3, R4 a sekcí složených z diod D2 až Db a D3 až Dc. Druhá sekce složená z diod D2 až Db je porovnávána dvakrát přes komparátory ve formě vyhodnocovacích členů ICL 1C2.

Toto řešení zvyšuje přesnost detekce vady, protože se použije střední sekce LED diod s dvojí kontrolou. Lze použít pro detekci různého počtu LED diod. Pro stejný počet řad použijeme pouze

-2CZ 305640 B6 dvou středních bodů mezi řadou LED diod a odporovým děličem. Vada u LED diod znamená změnu stavu na výstupu tranzistoru TL T2 a výsledkem je vypnutí napájení řetězce LED diod.

Průmyslová využitelnost

Zapojení detektoru poruchy v řetězci světlo emitujících diod je použitelné v řadě aplikací využívajících moderní nízkoenergetická osvětlovací tělesa, např. u vnějších svítilen motorových vozi del.

Claims

1. Detektor poruchy v řetězci světlo emitujících diod, vyznačující se tím, že obsahuje první vyhodnocovací člen (IC1) a druhý vyhodnocovací člen (IC2), kdy na zdroj (SOURCE) napájecího proudu zapojený řetězec, který je složený ze světloemitujících diod (Dl) až (Dc), je rozdělen na tři sekce, které jsou složené z diod (Dl) až (Da), dále z diod (D2) až (Db) a nakonec (D3) až (Dc), přičemž společný bod mezi katodou poslední diody (Da) první sekce a anodou první diody (D2) druhé sekce je připojen na vstup prvního vyhodnocovacího členu (IC 1), dále společný bod mezi katodou poslední diody (Db) druhé sekce a anodou první diody (D3) třetí sekce je připojen na vstup druhého vyhodnocujícího členu (IC2), přičemž k řetězci složenému ze sekcí obsahující diody (Dl) až (Db) je paralelně připojen dělič složený z prvního a druhého rezistoru (RI) a (R2), dále k řetězci složenému ze sekcí obsahující diody (D2 až Dc) je paralelně připojen dělič složený z třetího a čtvrtého rezistoru (R3) a (R4), přičemž společný bod prvního a druhého rezistoru (RI) a (R2) je propojen na vstup prvního vyhodnocujícího členu (IC 1) a společný bod třetího a čtvrtého rezistoru (R3) a (R4) je propojen na vstup druhého vyhodnocovacího členu (IC2), přičemž výstup každého z obou vyhodnocovacích členů (IC1), (IC2) je propojen na vstup sčítacího bloku tvořeného tranzistory (TI), (T2), jejichž emitory jsou propojeny na zem a kolektory jsou propojeny na zdroj napětí a zároveň na výstupní svorku (OUT).

2. Detektor poruchy v řetězci světlo emitujících diod podle nároku 1, vyznačující se tím, že první vyhodnocovací člen (IC 1) a druhý vyhodnocovací člen (IC2) jsou uzpůsobeny k testování rozsahu pracovního napětí světlo emitujících diod (Dl, Da, D2, Db, D3, Dc).

3. Detektor poruchy v řetězci světlo emitujících diod podle nároků I a 2, vyznačující se tím, že první vyhodnocovací člen (IC 1) a druhý vyhodnocovací člen (IC2)jsou uzpůsobeny k porovnávání napěťové hodnoty ze středního bodu rezistoru (RI), (R2) a středního bodu mezi první sekcí diod (Dl) až (Da) a druhou sekcí diod (D2) až (Db).

4. Detektor poruchy v řetězci světlo emitujících diod podle některého z nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že první vyhodnocovací člen (IC 1) a druhý vyhodnocovací člen (IC2) jsou tvořeny komparujícími operačními zesilovači.