DE102016101549A1

DE102016101549A1 - Automatische Leuchtdioden-Kurzschlussdetektierung für eine Last aus Leuchtdioden-Arrays

Info

Publication number: DE102016101549A1
Application number: DE102016101549.0A
Authority: DE
Inventors: Maurizio Galvano; Marco Pamato; Damiano Sartori
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2016-08-04
Anticipated expiration: 2036-01-29
Also published as: US20160226373A1; DE102016101549B4; US9502958B2; CN105848329B; CN105848329A

Abstract

Während einer Einschaltphase wird jeder entsprechende Prüfstrom zu einer entsprechenden Lastkette einer Vielzahl von Lastketten zugeführt. Jede Lastkette ist zwischen einem gemeinsamen Knoten und einem entsprechenden Ausgangsknoten gekoppelt. Jede Lastkette umfasst N in Reihe gekoppelte Lasten, wobei N eine ganze Zahl größer eins ist. Eine Maximalspannung wird aus den Ausgangsspannungen bestimmt, wobei die Ausgangsspannungen die Spannungen an den Ausgangsknoten sind. Ebenso wird eine Minimalspannung aus den Ausgangsspannungen bestimmt. Die Maximalspannung aus den Ausgangsspannungen wird mit der Minimalspannung aus den Ausgangsspannungen verglichen, um eine Bestimmung darüber durchzuführen, ob die Maximalspannung die Minimalspannung um einen Schwellenwert übersteigt. Eine Angabe wird auf Basis eines Ergebnisses der Bestimmung ausgegeben.

Description

Technisches Gebiet
Diese Offenbarung betrifft elektronische Schaltkreise, und insbesondere die Detektierung von Ausfällen in Ketten aus elektronischen Lasten wie z. B. in Leuchtdioden (LEDs).
Hintergrund
Beleuchtungsvorrichtungen (z. B. Lampen), welche Leuchtdioden (LEDs) als lumineszierende Komponenten umfassen, können üblicherweise einfach mit einer Spannungsversorgung verbunden werden, müssen aber von speziellen Treiberschaltkreisen (oder Steuerschaltkreisen) angesteuert werden, die den LEDs einen definierten Laststrom bereitstellen, um eine gewünschte Strahlungsleistung (einen Strahlungsfluss) bereitzustellen. Da eine einzelne LED im Vergleich zu häufig verwendeten Versorgungsspannungen (zum Beispiel 12 V, 24 V und 42 V bei Automobilanwendungen) lediglich kleine Durchlassspannungen aufweist (von etwa 1,5 V bei Infrarot-GaAs-LEDs bis zu 4 V bei Violett- und Ultraviolett-InGaN-LEDs), werden mehrere LEDs in Reihe verbunden, um sogenannte LED-Ketten auszubilden.
Bei vielen Anwendungen ist es erwünscht, dass eine Fehlerdetektierung in den Treiberschaltkreisen (oder Steuerschaltkreisen) umfasst ist, die es erlaubt, defekte LEDs in den mit dem Treiberschaltkreis verbundenen LED-Ketten zu detektieren. Eine LED kann als ein Netzwerk mit zwei Anschlüssen aufgefasst werden. Eine defekte LED kann sich entweder in einem offenen Schaltkreis oder einem Kurzschluss zwischen den beiden Anschlüssen manifestieren. Wenn eine LED einer LED-Kette als offener Schaltkreis ausfällt, ist dies relativ einfach zu detektieren, weil die defekte LED den Strom in der gesamten LED-Kette unterbricht. Wenn eine LED einer LED-Kette als Kurschluss ausfällt, hört jedoch nur die defekte LED zu leuchten auf, was schwieriger zu detektieren sein kann. Es ist daher eine Aufgabe, Möglichkeiten bereitzustellen, wie eine derartige Detektion verbessert werden kann.
Zusammenfassung
Es werden ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Vorrichtung nach Anspruch 12 sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 19 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.
In einigen Beispielen umfasst ein Verfahren Folgendes: während einer Einschaltphase: Zuführen jedes zugeordneten Stroms einer Vielzahl von Strömen zu einer zugeordneten Lastkette einer Vielzahl von Lastketten, wobei jede Lastkette der Vielzahl von Lastketten zwischen einen gemeinsamen Knoten und einen jeweils zugeordneten Ausgangsknoten einer Vielzahl von Ausgangsknoten gekoppelt ist, wobei jede Lastkette N in Reihe gekoppelte Lasten umfasst, und wobei N eine ganze Zahl größer eins ist; Bestimmen einer Maximalspannung aus einer Vielzahl von Ausgangsspannungen, wobei jede der Vielzahl von Ausgangsspannungen einem Separaten der Vielzahl von Ausgangsknoten zugeordnet ist; Bestimmen einer Minimalspannung aus der Vielzahl von Ausgangsspannungen; und Vergleichen der Maximalspannung mit der Minimalspannung, um zu bestimmen, ob die Maximalspannung die Minimalspannung um einen Schwellenwert übersteigt; und Ausgeben einer Angabe auf Basis eines Ergebnisses des Bestimmens.
In einigen Beispielen umfasst eine Vorrichtung: eine Vielzahl von Lastketten, wobei jede Lastkette der Vielzahl von Lastketten zwischen einen gemeinsamen Knoten und einen jeweils zugeordneten Ausgangsknoten einer Vielzahl von Ausgangsknoten gekoppelt ist, wobei jede Lastkette N in Reihe gekoppelte Lasten umfasst, und wobei N eine ganze Zahl größer eins ist; eine Stromquellenschaltung, die eingerichtet ist, um während einer Einschaltphase jeden zugeordneten Strom einer Vielzahl von Strömen zu einer jeweils zugeordneten Lastkette der Vielzahl von Lastketten zuzuführen; und eine Detektionseinrichtung, die eingerichtet ist, während der Einschaltphase: eine Maximalspannung aus einer Vielzahl von Ausgangsspannungen zu bestimmen, wobei jede zugeordnete Ausgangsspannung eine Spannung an einem zugeordneten Ausgangsknoten der Vielzahl von Ausgangsknoten ist; eine Minimalspannung aus der Vielzahl von Ausgangsspannungen zu bestimmen; die Maximalspannung mit der Minimalspannung zu vergleichen, um zu bestimmen, ob die Maximalspannung die Minimalspannung um einen Schwellenwert übersteigt; und eine Angabe auf Basis eines Ergebnisses des Bestimmens auszugeben.
In einigen Beispielen umfasst eine Vorrichtung: Mittel zum Bereitstellen jedes zugeordneten Stromes einer Vielzahl von Strömen für eine zugeordnete Lastkette einer Vielzahl von Lastketten während einer Einschaltphase, wobei jede Lastkette der Vielzahl von Lastketten zwischen einen gemeinsamen Knoten und einen jeweils zugeordneten Ausgangsknoten einer Vielzahl von Ausgangsknoten gekoppelt ist, wobei jede Lastkette N in Reihe gekoppelte Lasten umfasst, und wobei N eine ganze Zahl größer eins ist; Mittel zum Bestimmen einer Maximalspannung aus einer Vielzahl von Ausgangsspannungen während der Einschaltphase, wobei jede Ausgangsspannung eine Spannung an einem zugeordneten Ausgangsknoten der Vielzahl von Ausgangsknoten ist; Mittel zum Bestimmen einer Minimalspannung aus der Vielzahl von Ausgangsspannungen während der Einschaltphase; und Mittel zum Vergleichen der Maximalspannung mit der Minimalspannung während der Einschaltphase, um zu bestimmen, ob die Maximalspannung die Minimalspannung um einen Schwellenwert übersteigt; und Mittel zum Bereitstellen einer Angabe auf Basis eines Ergebnisses des Bestimmens während der Einschaltphase.
Die Einzelheiten eines oder mehrerer Beispiele der Offenbarung werden in den beiliegenden Zeichnungen und der unten stehenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Objekte und Vorteile der Offenbarung werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Patentansprüchen offensichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nicht beschränkende und nicht vollständige Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel eines Schaltkreises zur Detektierung von Ausfällen in Ketten aus elektronischen Lasten darstellt.
2 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel eines Prozesses zur Detektierung von Ausfällen in Ketten aus elektronischen Lasten darstellt.
3 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel des Schaltkreises aus 1 darstellt.
4 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel des Schaltkreises aus 3 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Detailbeschreibung
Verschiedene Beispiele dieser Offenbarung werden detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Bauteile und Anordnungen in den etlichen Ansichten darstellen. Der Bezug auf verschiedene Beispiele beschränkt den Schutzumfang dieser Offenbarung nicht, welche lediglich vom Schutzumfang der hierzu beigefügten Patentansprüche beschränkt wird. Darüber hinaus sind alle Beispiele, die in dieser Beschreibung dargelegt werden, nicht als beschränkend beabsichtigt und legen lediglich einige der vielen möglichen Beispiele dieser Offenbarung dar.
In der gesamten Beschreibung und den Patentansprüchen nehmen die folgenden Begriffe die ihnen hier explizit zugewiesene Bedeutung an, solange der Kontext nichts anderes vorschreibt. Die unten ermittelten Bedeutungen beschränkten die Begriffe nicht notwendigerweise, sondern stellen lediglich veranschaulichende Beispiele für die Begriffe bereit. Die Bedeutung von „ein/e/s“ und „der/die/das“ umfasst einen Pluralbezug, und die Bedeutung von „in“ umfasst „in“ und „auf“. Die Phrase „in einer Ausführungsform“ oder „in einem Beispiel“ betrifft, wie hier verwendet, nicht notwendigerweise dieselbe Ausführungsform oder dasselbe Beispiel, obwohl dies der Fall sein kann. Auf ähnliche Weise betrifft die Phrase „in einigen Ausführungsformen“ oder „in einigen Beispielen“, wie hier verwendet, nicht notwendigerweise dieselben Ausführungsformen oder Beispiele, obwohl dies so sein kann. Wie hier verwendet, ist der Begriff „oder“ ein inklusiver „oder“-Operator und ist äquivalent zum Begriff „und/oder“, solange der Kontext nicht klar etwas Anderes vorgibt. Der Begriff „zum Teil basierend auf“, „zumindest zum Teil basierend auf“ oder „basierend auf“ ist nicht exklusiv und erlaubt es, auf zusätzlichen, nicht beschriebenen Faktoren zu basieren, solange der Kontext nicht klar etwas Anderes vorgibt. Wo dies passend ist, ist der Begriff „Gate“ als generischer Begriff beabsichtigt, der sowohl „Gate“ als auch „Basis“ umfasst; der Begriff „Source“ ist als generischer Begriff beabsichtigt, der sowohl „Source“ als auch „Emitter“ umfasst; und der Begriff „Drain“ ist als generischer Begriff beabsichtigt, der sowohl „Drain“ als auch „Kollektor“ umfasst. Der Begriff „gekoppelt“ bedeutet zumindest entweder eine direkte elektrische Verbindung zwischen den verbundenen Objekten, oder eine indirekte Verbindung über eine oder mehrere passive oder aktive Zwischenvorrichtungen. Der Begriff „Signal“ bedeutet zumindest einen Strom, eine Spannung, eine Ladung, eine Temperatur, Daten oder ein anderes Signal. Das Verb „ausgeben“ sowie Formen des Verbs „ausgeben“ einschließlich „ausgebend“ bedeutet, dass irgendeine Komponente, Subkomponente und/oder etwas Ähnliches das Signal (oder etwas Ähnliches) an einem Knoten (oder etwas Ähnlichem) ausgibt. „Ausgeben“ sollte nicht notwendigerweise so interpretiert werden, dass es die letzte Ausgabe bedeutet, sodass zum Beispiel ein internes Signal, das von einer bestimmten Subkomponente ausgegeben wird, immer noch als von dieser Subkomponente „ausgegeben“ erachtet wird.
Dass ein Signal „zugesichert“ (englisch „asserted“) ist, kann bedeuten, dass das Signal einen ersten, insbesondere hohen, Wert annimmt. „Nicht zugesichert“ ist das Signal dann, wenn es einen zweiten, insbesondere niedrigen, Wert annimmt. Hoch und niedrig sind hier relativ zueinander zu verstehen.
1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel eines Schaltkreises (100) darstellt, der dazu fähig ist, eine Detektierung von Ausfällen für Ketten aus elektronischen Lasten 110 zu implementieren. Der Schaltkreis 100 umfasst eine Vielzahl von Lastketten 110, eine Stromquellenschaltung 120 sowie eine Detektionseinheit 130.
Die Vielzahl der Lastketten 110 umfasst M Lastketten 111–11M. Jede Lastkette (111–11M) ist zwischen einem gemeinsamen Knoten (Nc) und einem entsprechenden Ausgangsknoten (V1–VM) gekoppelt. Jede Lastkette (111–11M) umfasst N in Reihe gekoppelte Lasten (LOAD1–LOADN), wobei N eine ganze Zahl größer eins ist.
Die Stromquellenschaltung 120 ist angeordnet, um während einer Einschaltphase jeden entsprechenden Prüfstrom (Itest1–ItestM) zu einer entsprechenden Lastkette (111–11M) zuzuführen. In Reaktion auf den Prüfstrom stellt die Vielzahl von Lastketten 110 Ausgangsspannungen V1–VM jeweils an den Knoten N1–NM bereit.
Die Detektionseinheit 130 ist angeordnet, um während der Einschaltphase eine Maximalspannung aus Ausgangsspannungen V1–VM zu bestimmen, eine Minimalspannung aus den Ausgangsspannungen V1–VM zu bestimmen und die Maximalspannung aus den Ausgangsspannungen V1–VM mit der Minimalspannung aus den Ausgangsspannungen V1–VM zu vergleichen, um eine Bestimmung durchzuführen, ob die Maximalspannung die Minimalspannung um einen Schwellenwert übersteigt (d. h. ob eine Differenz zwischen der Maximalspannung und der Minimalspannung einen Schwellenwert übersteigt); und einen Hinweis auf Basis eines Ergebnisses der Bestimmung auszugeben.
2 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel eines Prozesses (240) zur Detektierung von Ausfällen für Ketten aus elektronischen Lasten darstellt. Das folgende ist ein Beispiel des Prozesses 240, der vom Schaltkreis 100 durchgeführt wird. Diese Offenbarung ist jedoch nicht in dieser Hinsicht beschränkt, und andere geeignete Vorrichtungen und/oder Schaltkreise können den Prozess in 2 in anderen Beispielen innerhalb des Schutzumfanges und Sinnes der Offenbarung implementieren.
Nach einem Startblock führt eine Stromquellenschaltung (z. B. die Stromquellenschaltung 120 in 1) jeden entsprechenden Prüfstrom (z. B. Itest1–ItestM) einer entsprechenden Lastkette (z. B. 111–11M) einer Vielzahl von Lastketten (z. B. 110) zu (250). Jede Lastkette (z. B. 111–11M) der Vielzahl von Lastketten (z. B. 110) ist zwischen einem gemeinsamen Knoten (z. B. Nc) und einem entsprechenden Ausgangsknoten (z. B. N1–NM) gekoppelt. Jede Lastkette (z. B. 111–11M) umfasst N in Reihe gekoppelte Lasten (z. B. LOAD1–LOADN), wobei N eine ganze Zahl größer eins ist.
Danach bestimmt eine Detektionseinheit (z. B. 130) eine Maximalspannung aus den Ausgangsspannungen (z. B. V1–VM) (251). Jede entsprechende Ausgangsspannung ist eine Spannung am entsprechenden Ausgangsknoten (z. B. N1–NM). Als nächstes bestimmt die Detektionseinheit die Minimalspannung aus den Ausgangsspannungen (z. B. V1–VM) (252). Danach vergleicht die Detektionseinheit die Maximalspannung mit der Minimalspannung, um eine Bestimmung durchzuführen, ob die Maximalspannung aus der Vielzahl von Ausgangsspannungen die Minimalspannung aus der Vielzahl von Ausgangsspannungen um einen Schwellenwert übersteigt (253). Als nächstes gibt die Detektionseinheit einen Hinweis auf Basis eines Ergebnisses der Bestimmung aus (254). Der Prozess wird dann bei einem Rückführ-Block fortgesetzt, wo eine weitere Verarbeitung wieder aufgenommen wird.
3 ist ein Blockdiagramm, welches die Vorrichtung 300 darstellt, die als ein Beispiel der Vorrichtung 100 in 1 eingesetzt werden kann. In einigen Beispielen umfasst die Vorrichtung 300 ferner einen LED-Treiberschaltkreis 360, einen Low-Side-Schalterblock 370 und einen SPI-Block 380. In einigen Beispielen ist jede Last in der Vielzahl der Ketten aus Lasten 310 eine LED. Der Low-Side-Schalterblock 370 kann unter Anderem ein Beispiel der Stromquellenschaltung 120 aus 1 umfassen.
In einigen Beispielen ist der LED-Treiberschaltkreis 360 angeordnet, um einen Strom ILED am Ausgang des LED-Treiberschaltkreises 360 während des Normbetriebs (der nach der Einschaltphase eintritt) zuzuführen, sodass der LED-Treiberschaltkreis 360 dem Knoten Nc Strom ILED zuführt. In einigen Beispielen ist der LED-Treiberschaltkreis 360 ein Gleichstrom-/Gleichstromregler, der den Strom ILED mit einem geregelten Wert zuführt. In einigen Beispielen ist der LED-Treiberschaltkreis 360 ein linearer Regler oder ein anderer Reglertyp, der angeordnet ist, um den Strom ILED zu regeln.
In anderen Beispielen gibt der LED-Treiberschaltkreis 360 den Strom ILED aus, um die LEDs in der Vielzahl von Ketten aus Lasten 310 anzusteuern, führt aber keine Regelung durch. In einigen Beispielen ist ein Nebenwiderstand (nicht gezeigt) mit der Last (310) in Reihe geschaltet, wobei die Spannung am Nebenwiderstand vom LED-Treiberschaltkreis 360 als Rückkopplungssignal empfangen wird, das dazu verwendet werden soll, um den Strom ILED zu regeln, weil der Nebenwiderstand den Strom ILED am Nebenwiderstand aufweist und deshalb eine Spannung am Nebenwiderstand aufweist, die proportional zum Strom ILED ist.
Die Vorrichtung 300 kann die frühe Detektierung eines einzelnen Kurzschlusses (oder mehr als eines Kurzschlusses) in einem Modul aus einer Kette mehrerer LED-Arrays, in einem LED-Modul mit einer einzelnen Anode und mehreren Kathoden, ermöglichen. Eine Vielzahl von Ketten aus LED-Lasten 310 kann ein Beispiel eines solchen LED-Moduls sein. Die Vorrichtung 300 kann Ausfallbedingungen auf eine Weise detektieren, die gegenüber Massepegelverschiebungen unempfindlich und im Wesentlichen unabhängig von Temperaturschwankungen in einer Vielzahl von Ketten aus LED-Lasten 310 ist.
Der Low-Side-Schalterblock 370 kann mehrere Schalter umfassen (nicht in 3 gezeigt), die jeden der Knoten N1 bis NM mit Masse verbinden, wenn sie geschlossen sind. Während der Einschaltphase ist jeder der Schalter im Low-Side-Schalterblock 370 offen, und Prüfströme Itest1 bis ItestM werden zu jedem der Low-Side-Schalter parallel zugeführt. Während des Normalbetriebs (nach der Einschaltphase) sind die Low-Side-Schalter geschlossen, die Prüfströme werden nicht zugeführt, und der Strom ILED wird gleichmäßig auf die LED-Lastketten als die Ströme Istring1 bis IstringM in der Vielzahl von Ketten aus LED-Lasten 310 aufgeteilt.
In einigen Beispielen empfängt, wie in 3 dargestellt, die Detektionseinheit 330 die Referenzspannung Vref. In einigen Beispielen ist die Detektionseinheit 330 dazu fähig, auf Basis der Spannungen V1 bis VM, die an den Knoten N1 bis NM empfangen werden, zu bestimmen, wann eine Ausfallbedingung in einer oder mehreren LEDs in der Vielzahl von Ketten aus LED-Lasten 310 auftritt.
Wenn ein Ausfall von der Detektionseinheit 330 detektiert wird, kommuniziert der SPI-Block 380 in einigen Beispielen dem LED-Treiberschaltkreis 360, dass ein Fehler detektiert wurde. In einigen Beispielen ist der SPI-Block 380 angeordnet, um Zeiteinstellungsinformationen an den Low-Side-Schalterblock 370 zu kommunizieren, einschließlich zum Beispiel Informationen darüber, wann die Einschaltphase beginnt und endet. In verschiedenen anderen Beispielen innerhalb des Schutzumfanges und Sinns der Offenbarung, kann der SPI-Block 380 durch irgendeine andere Kommunikationsform als SPI ersetzt werden.
Beispiele der Detektionseinheit 330 können eine frühe Detektierung (z. B. vor dem Einschalten der Anwendung) eines oder mehrerer Kurzschlüsse (einschließlich eines einzelnen Kurzschlusses) einer LED in einer Kette aus mehreren LED-Arrays mit einer einzelnen Anode und mehreren Kathoden wie z. B. der Vielzahl von Ketten aus LED-Lasten 310 durchführen. Diese Art von Last kann aufgrund der niedrigen Herstellungskosten für die Anwendung beliebt sein (es wird nur ein Draht verwendet, um den LED-Treiber und das LED-Modul zu verbinden), und diese Art von Last kann besonders im Automobilbereich häufig verwendet werden.
4 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Vorrichtung 400 darstellt, die als ein Beispiel der Vorrichtung 300 aus 3 verwendet werden kann. Das Modul 410 ist ein Beispiel einer Vielzahl von Ketten aus LED-Lasten 310 aus 3. In dem dargestellten Beispiel umfasst das Modul 410 die LEDs LD1–LD9. Im dargestellten Beispiel umfasst der Low-Side-Schaltblock 470 die Schalter SW1–SW3 und die Stromquellen CS1–CS3. In einigen Beispielen umfasst die Detektionseinheit 430 einen Maximumselektorschaltkreis 431, einen Minimumselektorschaltkreis 432 und einen Komparator 433.
In einigen Beispielen sind die Schalter SW1–SW3 Low-Side-Schalter. In dem dargestellten Beispiel ist der Schalter SW1 zwischen dem Knoten N1 und der Masse gekoppelt, der Schalter SW2 ist zwischen dem Knoten N2 und der Masse gekoppelt, und der Schalter S3 ist zwischen dem Knoten N3 und der Masse gekoppelt. In diesen Beispielen sind die Schalter SW1–SW3 so angeordnet, um während der Einschaltphase offen zu sein und während des Normalbetriebs geschlossen zu sein.
In einigen Beispielen ist der Low-Side-Schalterblock 470 wie folgt angeordnet. Die Stromquellen CS1–CS3 sind parallel mit den jeweiligen Schaltern SW1–SW3 gekoppelt. Die Stromquelle CS1 ist angeordnet, um den Strom Itest1 während der Einschaltphase zuzuführen, die Stromquelle CS2 ist angeordnet, um den Strom Itest2 während der Einschaltphase zuzuführen, und die Stromquelle CS3 ist angeordnet, um den Strom Itest3 während der Einschaltphase zuzuführen.
In einigen Beispielen ist jede Stromquelle CS1 bis CS3 angeordnet, um während der Einschaltphase einen entsprechenden Prüfstrom von weniger als 200 µA zuzuführen. Zum Beispiel ist jede Stromquelle CS1 bis CS3 in einigen Beispielen angeordnet, um während der Einschaltphase den entsprechenden Prüfstrom im Bereich von 10–100 µA zuzuführen. In einigen Beispielen können die Stromquellen CS1–CS3 jeweils eine Bandlückenspannung mit einem Stromspiegel und einem Widerstand umfassen. In anderen Beispielen können die Stromquellen CS1–CS3 auf andere geeignete Weisen implementiert sein.
Das Modul 410 ist in einigen Beispielen wie folgt angeordnet. Die LEDs LD1 bis LD3 sind miteinander in Reihe gekoppelt, wobei die LED LD1 mit dem Knoten Nc und die LED LD3 mit dem Knoten N1 gekoppelt ist. Die LEDs LD4 bis LD6 sind miteinander in Reihe gekoppelt, wobei die LED LD4 mit dem Knoten Nc und die LED LD6 mit dem Knoten N2 gekoppelt ist. Die LEDs LD7 bis LD9 sind miteinander in Reihe gekoppelt, wobei die LED7 mit dem Knoten Nc gekoppelt ist, und wobei die LED LD9 mit dem Knoten N3 gekoppelt ist. Alle LEDs LD1 bis LD9 sind auf demselben Modul 410.
Jede der LEDs LD1 bis LD9 ist so gewählt, dass sie denselben erwarteten Durchlassspannungsabfall VLED aufweist. Zum Beispiel kann jede der LEDs LD1 bis LD9 dieselbe Farbe und Binning-Klasse aufweisen, wobei LEDs derselben Farbe und Binning-Klasse denselben erwarteten Durchlassspannungsabfall VLED aufweisen. Obwohl die LEDs denselben erwarteten Spannungsabfall VLED aufweisen, kann der tatsächliche Spannungsabfall der unterschiedlichen LEDs von Bauteil zu Bauteil variieren. Zum Beispiel kann eine rote LED der Binning-Klasse 3B einen erwarteten Durchlassspannungsabfall von 2,125 V aufweisen, aber der tatsächliche Spannungsabfall variiert üblicherweise von 2,05 V bis 2,20 V. Die Schwellenspannung Vthresh ist ausreichend groß, um sicherzustellen, dass ein Fehler nicht fälschlicherweise als eine Folge der Schwankung des tatsächlichen Durchlassspannungsabfalls der LEDs von Bauteil zu Bauteil detektiert wird.
4 zeigt ein spezielles Beispiel, in welchem das Modul 410 drei in Reihe gekoppelte LED-Ketten umfasst, wobei jede in Reihe gekoppelte LED-Kette drei in Reihe gekoppelte LEDs im Modul 410 aus einer Vielzahl von LED-Arrays umfasst. Wie jedoch oben genauer unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, gibt es im Allgemeinen M in Reihe gekoppelte LED-Ketten, wobei jede in Reihe gekoppelte LED-Kette N in Reihe gekoppelte LEDs umfasst, wobei N und M beide ganze Zahlen größer eins sind. In dem in 3 dargestellten, speziellen Beispiel ist beispielsweise N = 3 und M = 3.
In einigen Beispielen kann die Kurzschlussdetektierung wie folgt erzielt werden. Wenn der Strom ILED während der Einschaltphase größer ist als die Summe der Stromquellen (Itest1 + ... ItestM), wird die Spannung am Knoten Nc ansteigen. Die entsprechende Kathodenspannung jeder LED-Kette wird folgen, sobald die Spannung an der Kathode höher ist als die Summe des einzelnen LED-Schwellenwertes. Ein einzelner (oder mehrere) Kurzschlussausfall(-ausfälle) wird/werden von der Detektionseinheit 430 detektiert, indem die Ergebnisse des Maximumselektors 431 und des Minimumselektors 432 über die Spannung an der Kathode jedes Kanals verglichen werden (d. h. indem das Maximum aus den Spannungen V1–VM mit dem Minimum aus den Spannungen V1–VM verglichen wird).
Ebenso können, obwohl der Maximumselektorschaltkreis 431 und der Minimumselektorschaltkreis 432 als separate Schaltkreise gezeigt werden, der Maximumselektorschaltkreis 431 und der Minimumselektorschaltkreis 432 in einigen Beispielen manche Schaltungen gemeinsam haben, sodass ein Abschnitt des Maximumselektorschaltkreises 431 in diesen Beispielen ein Abschnitt des Minimumselektorschaltkreises 432 ist.
Der Maximumselektorschaltkreis 431 kann angeordnet sein, um die Spannungen V1 bis VM zu empfangen, und um am Ausgang des Maximumselektorschaltkreises 431 die Spannung Vmaxselout auszugeben, eine Spannung, die gleich der Maximalspannung aus den Spannungen V1 bis VM abzüglich VLED/2 ist. Der Minimumselektorschaltkreis 432 kann angeordnet sein, um die Spannung V1 bis VM zu empfangen, und um am Ausgang des Minimumselektorschaltkreises 430 die Spannung Vminselout auszugeben, eine Spannung, die gleich der Minimalspannung aus den Spannungen V1 bis VM ist.
Der Komparator 433 kann angeordnet sein, um die Spannung Vmaxselout mit der Spannung Vminselout zu vergleichen und die Spannung Vcomp am Ausgang des Komparators 433 auf Basis des Vergleiches auszugeben.
In einigen Beispielen, wenn die Spannung Vmax–Vthresh geringer als Vmin ist, gibt der Komparator 433 Vcomp aus, sodass Vcomp nicht zugesichert ist, was angibt, dass kein Ausfall detektiert wird. Umgekehrt, wenn die Spannung Vmax–Vthresh in diesen Beispielen größer ist als Vmin, sichert der Komparator 433 Vcomp zu, was angibt, dass ein Ausfall wie z. B. eine Kurzschlussbedingung in einer oder mehreren der LEDs LD1 bis LD9 detektiert wird. Vthresh ist in einigen Beispielen VLED/2, wobei VLED der erwartete Durchlassspannungsabfall jeder der LEDs ist. Die Vorrichtung 400 ist dazu fähig, einen einzelnen Kurzschluss (unter den LEDs LD1 bis LD9) zu detektieren, und wenn ein einzelner Kurzschluss detektiert wird, wird Vcomp zugesichert. Der einzelne Kurzschluss wird detektiert, sobald Vmax–VLED/2 größer ist als Vmin.
In einigen Beispielen kann die Spannung Vcomp als ein Zustandssignal fungieren, das über einen Zustands-Kontaktstift (nicht dargestellt) ausgegeben wird, sodass der Komparator 433 die Spannung Vcomp als Zustandssignal erzeugt. In verschiedenen Beispielen können andere Schaltungen auf verschiedene Weisen reagieren, wenn die Spannung Vcomp zugesichert ist. In einigen Beispielen wird das Modul 410 ausgeschaltet, wenn die Spannung Vcomp zugesichert ist, und alle der LEDs LD1 bis LD9 werden dementsprechend ausgeschaltet. Ebenso hört der LED-Treiberschaltkreis 460 damit auf, Strom zuzuführen, wenn ein Kurzschluss detektiert wird, sodass ein Schaden an den LEDs auf der Kette verhindert wird.
In einigen Beispielen hört der LED-Treiberschaltkreis 460 in Reaktion auf die Detektierung eines Kurzschlusses damit auf, irgendeinen Strom zuzuführen. In anderen Beispielen wird lediglich die Kette, die den Kurzschluss aufweist, in Reaktion auf die Detektierung eines einzelnen Kurzschlusses ausgeschaltet. In einigen Beispielen der Vorrichtung 400 ist die Vorrichtung 400 dazu fähig zu bestimmen, welche Kette den Kurzschluss aufweist, und in diesen Beispielen ist es möglich, lediglich die Kette auszuschalten, die den Kurzschluss aufweist – in diesen Beispielen kann eine entsprechende Anpassung der Spannung an der Anode sowie der zugeführten Strommenge vorgenommen werden. In anderen Beispielen der Vorrichtung 400 ist die Vorrichtung 400 dazu fähig zu bestimmen, ob ein Kurzschluss in einer der LEDs LD1–LD9 vorliegt, kann aber nicht bestimmen, in welcher LED oder in welcher Kette der Kurzschluss vorhanden ist, sondern lediglich, dass eine der LEDs kurzgeschlossen ist.
Der Maximumselektorschaltkreis 431 und der Minimumselektorschaltkreis 432 können in verschiedenen Beispielen auf verschiedene Weisen implementiert sein. In einigen Beispielen bestehen der Maximumselektorschaltkreis 431 und der Minimumselektorschaltkreis 432 jeweils aus M Dioden, wobei die M Dioden im Maximumselektorschaltkreis eine gemeinsame Kathode aufweisen, um die Maximalspannung auszugeben, und jede separate Anode mit einer separaten einen der Spannungen V1 bis VM gekoppelt ist, und wobei die M Dioden im Minimumselektorschaltkreis eine gemeinsame Anode aufweisen, um die Minimumspannung auszugeben, und jede separate Kathode mit einer separaten einen der Spannungen V1 bis VM gekoppelt ist. In anderen Beispielen können der Maximumselektorschaltkreis 431 und/oder der Minimumselektorschaltkreis 432 einen Mehreingangskomparator und einen Multiplexer umfassen. In anderen Beispielen können der Maximumselektorschaltkreis 431 und/oder der Minimumselektorschaltkreis 432 die Spannungen V1 und VM mit einem Analog-Digital-Wandler in digitale Werte umwandeln, digitale Logik oder Ähnliches verwenden, um zu bestimmen, welcher Wert das Maximum und/oder das Minimum ist, das Ergebnis als digitalen Wert ausgeben und danach einen Digital-Analog-Wandler verwende, um den digitalen Ausgabewert in eine Spannung umzuwandeln, oder in anderen Beispielen stattdessen den digitalen Ausgabewert verwenden, um einen Multiplexer zu steuern, um das bestimmte Maximum oder Minimum aus V1 bis VM am Ausgang des Maximumselektors 431 und/oder Minimumselektors 432 auszuwählen.
In einigen Beispielen kann ein Teil oder die gesamte Schaltung des Maximumselektorschaltkreises 431 und des Minimumselektorschaltkreises 432 kombiniert sein. In einigen Beispielen kann die Vorrichtung 400, anstatt separate Schaltkreise für den Maximumselektorschaltkreis 431 und den Minimumselektorschaltkreis 432 einzusetzen, einen einzigen Maximum-/Minimumselektorschaltkreis einsetzen, der sowohl eine Maximalspannung Vmaxselout als das Maximum aus den Spannungen V1 bis VM als Vmaxselout als auch eine Minimalspannung aus V1 bis VM als Vminselout ausgibt. In diesen Beispielen kann der kombinierte Schaltkreis jedoch immer noch als ein Maximumselektorschaltkreis und ein Minimumselektorschaltkreis aufgefasst werden, wobei diejenigen Abschnitte des Schaltkreises, welche die Maximalspannung aus V1 bis VM bestimmen und ausgeben, als Maximumselektorschaltkreis und diejenigen Abschnitte des Schaltkreises, welche die Minimalspannung aus V1 bis VM bestimmen und ausgeben, als Minimumselektorschaltkreis angesehen werden können; sogar dann, wenn der Maximumselektorschaltkreis und der Minimumselektorschaltkreis einige Schaltungen gemeinsam nutzen, können sie immer noch als ein Maximumselektorschaltkreis und ein Minimumselektorschaltkreis angesehen werden.
In einigen Beispielen kann der Maximumselektorschaltkreis 431 als Mittel zum Bestimmen einer Maximalspannung aus einer Vielzahl von Ausgangsspannungen (z. B. OUT1–OUT3) während einer Einschaltphase betrieben werden. In einigen Beispielen kann der Minimumselektorschaltkreis 432 während der Einschaltphase als Mittel zum Bestimmen einer Minimalspannung aus der Vielzahl von Ausgangsspannungen betrieben werden. In einigen Beispielen kann der Komparator 433 als Mittel zum Vergleichen der Maximalspannung aus der Vielzahl von Ausgangsspannungen mit der Minimalspannung aus der Vielzahl von Ausgangsspannungen während der Einschaltphase betrieben werden, um eine Bestimmung darüber durchzuführen, ob die Maximalspannung aus der Vielzahl von Ausgangsspannungen das Minimum aus der Vielzahl von Ausgangsspannungen um eine Schwellenspannung übersteigt. In einigen Beispielen kann der Komparator 433 (in Verbindung mit anderen Komponenten der Detektionseinheit 430) als Mittel zum Bereitstellen einer Angabe während der Einschaltphase auf Basis eines Ergebnisses der Bestimmung betrieben werden.
Ebenso zeigt 4 ein spezielles Beispiel der Vorrichtung 400, in welchem das Modul 410 Ketten aus in Reihe gekoppelten LEDs umfasst. Wie oben in Bezug auf Anspruch 1 genauer beschrieben, können in verschiedenen Beispielen verschiedene andere Lasttypen anstelle von LEDs eingesetzt werden. Ketten aus in Reihe gekoppelten LEDs sind ein Beispiel von Ketten aus in Reihe gekoppelten Lasten, die für das Modul 410 verwendet werden; andere Beispiele können innerhalb des Schutzumfanges und Sinns der Offenbarung verwendet werden.
Ebenso zeigt 4 ein spezielles Beispiel, in welchem die Schwellenspannung Vthresh einen festen, im Wesentlichen konstanten Wert VLED/2 aufweist, wobei VLED der erwartete Durchlassspannungsabfall jeder der LEDs ist. Wie oben in Bezug auf 1 beschrieben wurde, können in anderen Beispielen andere geeignete Werte für die Schwellenspannung Vthresh eingesetzt werden, und in einigen Beispielen kann die Schwellenspannung Vthresh vom Benutzer eingestellt und/oder angepasst werden. Die Schwellenspannung Vthresh ist ausreichend hoch, um sicherzustellen, dass nicht in Folge von Schwankungen des tatsächlichen Durchlassspannungsabfalls der LEDs von Bauteil zu Bauteil fälschlicherweise ein Fehler detektiert wird. In einigen Beispielen ist Vthresh eine Konstante, die intern definiert wird, und in anderen Beispielen basiert Vthresh auf Informationen, die von einem externen Kontaktstift bereitgestellt werden. Diese Beispiele und andere sind innerhalb des Schutzumfanges und Sinns der Offenbarung.
Ein Beispiel für die Detektierung eines einzelnen Kurzschlusses mit N = 3 und M = 3 ist wie folgt. Zu Beginn des Einschaltvorganges sind alle Schalter (SW1–SW3) ausgeschaltet, und da ∑ItestM < ILED, steigt die Spannung am Knoten Nc. Sobald die Spannung am Knoten Nc die dreifache erwartete LED-Einzelspannung erreicht, beginnt die Spannung der Kathoden der LEDs im Modul 410 anzusteigen.
In diesem Beispiel werden, wenn kein Fehler vorliegt, alle Kathoden der LED im Modul 410 zur gleichen Zeit ansteigen, und das Ausgangssignal des Komparators 433 wird niedrig bleiben (das Ausgangssignal des Komparators 433 wird in diesem Beispiel als hoch zugesichert). Der Vorgang wird, sobald Min{VOUT_i} > Vthresh angehalten, und an diesem Punkt wird, um die LEDs LD1–LD9 sowie die Schalter SW1–SW3 sicher einzuschalten, der LED-Treiber 460 ausgeschaltet, bis Max{OUT_i} < 100 mV – an diesem Punkt können die Schalter SW1–SW3 eingeschaltet werden, und der LED-Treiber 460 kann neu gestartet werden, um den Ausgangsstrom ILED zuzuführen.
Umgekehrt, wenn in diesem Beispiel ein Fehler vorliegt (z. B. ein Kurzschluss einer einzelnen LED auf der Kette 1), wird das Maximum aus den Spannungen V1 bis VM abzüglich Vthresh das Minimum aus den Spannungen V1 bis VM übersteigen. An diesem Punkt wird das Ausgangssignal des Komparators 433 hoch, was den Fehler angibt.
In einigen Beispielen kann der Block 470 als Mittel zum Bereitstellen jedes entsprechenden Prüfstroms einer Vielzahl von Prüfströmen für eine entsprechende Lastkette aus einer Vielzahl von Lastketten während der Einschaltphase betrieben werden.
Es wurden verschiedene Beispiele beschrieben. Viele Einzelheiten von Techniken dieser Offenbarung wurden im Kontext einer Vorrichtung beschrieben, die eine einzelne Mehrkanal-LED umfasst. Die Technik kann aber auch in Bezug auf andere Arten von Halbleiterlichtquellen oder in anderen Situationen oder Vorrichtungen angewendet werden, die eine Vielzahl von in Reihe gekoppelten Lastspannungen definieren. Diese und andere Beispiele sind innerhalb des Schutzumfanges der folgenden Patentansprüche.

Claims

Verfahren, umfassend: während einer Einschaltphase: Zuführen jedes zugeordneten Stromes einer Vielzahl von Strömen zu einer zugeordneten Lastkette einer Vielzahl von Lastketten, wobei jede Lastkette der Vielzahl von Lastketten zwischen einen gemeinsamen Knoten und einen jeweils zugeordneten Ausgangsknoten einer Vielzahl von Ausgangsknoten gekoppelt ist, wobei jede Lastkette N in Reihe gekoppelte Lasten umfasst und wobei N eine ganze Zahl größer eins ist; Bestimmen einer Maximalspannung aus einer Vielzahl von Ausgangsspannungen, wobei jede der Vielzahl von Ausgangsspannungen einem Separaten der Vielzahl von Ausgangsknoten zugeordnet ist; Bestimmen einer Minimalspannung aus der Vielzahl von Ausgangsspannungen; und Vergleichen der Maximalspannung mit der Minimalspannung, um zu bestimmen, ob die Maximalspannung die Minimalspannung um einen Schwellenwert übersteigt; und Ausgeben einer Angabe auf Basis eines Ergebnisses des Bestimmens.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Zuführen eines geregelten Stromes zum gemeinsamen Knoten nach der Einschaltphase.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder entsprechende Strom geringer als 200 µA ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei das Vergleichen der Maximalspannung mit der Minimalspannung derart durchgeführt wird, dass der Schwellenwert im Wesentlichen gleich einem halben erwarteten Spannungsabfall an jeder Last der N in Reihe gekoppelten Lasten jeder Lastkette ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei das Vergleichen der Maximalspannung mit der Minimalspannung derart durchgeführt wird, dass der Schwellenwert eine im Wesentlichen feste, konstante Spannung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, welches ferner ein Anpassen des Schwellenwertes auf Basis von Benutzereingaben umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, wobei das Ausgeben der Angabe derart durchgeführt wird, dass die Angabe als ein Zustandssignal bereitgestellt wird, sodass das Zustandssignal einen ersten, insbesondere hohen, Wert annimmt, wenn bestimmt wird, dass die Maximalspannung die Minimalspannung um den Schwellenwert übersteigt, und sodass das Zustandssignal sonst einen zweiten, insbesondere niedrigen, Wert annimmt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Vergleichen der Maximalspannung mit der Minimalspannung derart durchgeführt wird, dass der Schwellenwert derart ist, dass das Zustandssignal den ersten Wert annimmt, wenn eine einzelne Kurzschlussbedingung unter beliebigen der N in Reihe gekoppelten Lasten jeder Lastkette auftritt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, wobei jede Last der N in Reihe gekoppelten Lasten jeder Lastkette eine Leuchtdiode ist.
Verfahren nach Anspruch 9 und Anspruch 7 oder 8, welches ferner ein Deaktivieren eines Moduls umfasst, welches jede Last der N in Reihe gekoppelten Lasten jeder Lastkette umfasst, wenn das Zustandssignal den ersten Wert annimmt.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Schwellenwert im Wesentlichen gleich dem halben Durchlassspannungsabfall jeder der Leuchtdioden ist.
Vorrichtung, umfassend: eine Vielzahl von Lastketten, wobei jede Lastkette der Vielzahl von Lastketten zwischen einen gemeinsamen Knoten und einen jeweils zugeordneten Ausgangsknoten einer Vielzahl von Ausgangsknoten gekoppelt ist, wobei jede Lastkette N in Reihe gekoppelte Lasten umfasst, und wobei N eine ganze Zahl größer eins ist; eine Stromquellenschaltung, die eingerichtet ist, um während einer Einschaltphase jeden zugeordneten Strom einer Vielzahl von Strömen zu einer jeweils zugeordneten Lastkette der Vielzahl von Lastketten zuzuführen; und eine Detektionseinrichtung, die eingerichtet ist, während der Einschaltphase: eine Maximalspannung aus einer Vielzahl von Ausgangsspannungen zu bestimmen, wobei jede zugeordnete Ausgangsspannung eine Spannung an einem zugeordneten Ausgangsknoten der Vielzahl von Ausgangsknoten ist; eine Minimalspannung aus der Vielzahl von Ausgangsspannungen zu bestimmen; die Maximalspannung mit der Minimalspannung zu vergleichen, um zu bestimmen, ob die Maximalspannung die Minimalspannung um einen Schwellenwert übersteigt; und eine Angabe auf Basis eines Ergebnisses des Bestimmens auszugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 12, welche ferner eine Treiberschaltung umfasst, die eingerichtet ist, nach der Einschaltphase einen geregelten Strom zum gemeinsamen Knoten zuzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Detektionseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass der Schwellenwert im Wesentlichen gleich einem halben erwarteten Spannungsabfall an jeder Last der N in Reihe gekoppelten Lasten jeder Lastkette ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12–14, wobei die Stromquellenschaltung Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Stromquellen, wobei jede Stromquelle eingerichtet ist, den jeweils zugeordneten Strom zur zugeordneten Lastkette der Vielzahl von Lastketten zuzuführen; und eine Vielzahl von Schaltern, wobei jeder Schalter mit einer jeweils zugeordneten Stromquelle der Vielzahl von Stromquellen parallel gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12–15, wobei jede Last der N in Reihe gekoppelten Lasten jeder Lastkette eine Leuchtdiode ist, und wobei die Detektionseinrichtung so eingerichtet ist, dass der Schwellenwert im Wesentlichen gleich einem halben Durchlassspannungsabfall jeder der Leuchtdioden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12–15, wobei die Detektionseinrichtung derart eingerichtet ist, dass der Schwellenwert ein fester, konstanter Wert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12–17, wobei die Detektionseinrichtung derart eingerichtet ist, dass der Schwellenwert auf Basis von Benutzereingaben anpassbar ist.
Vorrichtung, umfassend: Mittel zum Bereitstellen jedes zugeordneten Stromes einer Vielzahl von Strömen für eine zugeordnete Lastkette einer Vielzahl von Lastketten während einer Einschaltphase, wobei jede Lastkette der Vielzahl von Lastketten zwischen einen gemeinsamen Knoten und einen jeweils zugeordneten Ausgangsknoten einer Vielzahl von Ausgangsknoten gekoppelt ist, wobei jede Lastkette N in Reihe gekoppelte Lasten umfasst, und wobei N eine ganze Zahl größer eins ist; Mittel zum Bestimmen einer Maximalspannung aus einer Vielzahl von Ausgangsspannungen während der Einschaltphase, wobei jede Ausgangsspannung eine Spannung an einem zugeordneten Ausgangsknoten der Vielzahl von Ausgangsknoten ist; Mittel zum Bestimmen einer Minimalspannung aus der Vielzahl von Ausgangsspannungen während der Einschaltphase; und Mittel zum Vergleichen der Maximalspannung mit der Minimalspannung während der Einschaltphase, um zu bestimmen, ob die Maximalspannung die Minimalspannung um einen Schwellenwert übersteigt; und Mittel zum Bereitstellen einer Angabe auf Basis eines Ergebnisses des Bestimmens während der Einschaltphase.
Vorrichtung nach Anspruch 19, ferner umfassend: Mittel zum Bereitstellen eines geregelten Stromes für den gemeinsamen Knoten nach der Einschaltphase.