用于发光二极管装置的馈电和监控的电路装置的制作方法

本发明涉及一种用于发光二极管装置的馈电和监控的方法，该发光二极管装置具有至少两个发光二极管的串联电路，在所述方法中，所述至少一个串联电路由电源馈给电流，测量所述串联电路上的总电压并且反复与阈值电压进行比较，并且如果当前的总电压低于所述阈值电压，就表明至少一个发光二极管的短路，在初始化阶段，在正常的发光二极管的情况下测量所述至少一个由至少两个发光二极管构成的串联电路的总电压并且保存所测得的电压值，由所保存的电压值通过与系数k相乘算出所述阈值电压，这一用于在运行中反复比较的阈值电压被保存，并且系数k根据所测得的、表示所述发光二极管的当前温度的温度来选择，其中，所述与温度相关的系数随着温度的升高，考虑到所述发光二极管的正向电压的温度相关性，而变得更小。

本发明同样还涉及一种用于发光二极管装置的馈电和监控的电路装置。

背景技术：

自从提供了高亮度的发光二极管LED以来，这些LED越来越多地在汽车工业中被应用在照明装置中。因为这些LED要作为与安全相关的因素进行分级，所以它们必须尽可能地关于其规定的功能被监控，或应该通过向驾驶员报警表明故障功能或失灵。尽管能够简单地通过测量所述LED的串联电路上的总电压来确定LED的断开，但困难的是识别单个LED的短路。如果例如在一个LED中出现短路，则该LED就不再照明，并且所述串联电路上的总电压减少这一发光二极管的正向电压的值。在LED的串联电路中，通过测量总电压，不再能够足够可靠地侦测单个短路，因为发光二极管的正向电压由于公差而具有相对宽的电压范围并且由此与静态的比较值的比较可能是不可靠的。

由DE 10 2014 112 176 A1已知一种开头所述类型的方法以及电路装置。根据该文献，串联电路的当前总电压与根据正向电压的总和所确定的阈值电压进行比较。所述正向电压，也被称作通流电压或阈值电压，通常从所使用的LED的参数单得知，但这些值绝不必须对应于当前所安装的发光二极管的值，这就导致在识别单个短路时的如上面所提到的不可靠性。系数k的引入也是在结合考虑到温度相关性的情况下源自DE 102006049291 A1。

技术实现要素：

本发明的任务在于提供一种方法和一种相应的电路装置，该方法容许非常可靠地识别单个短路。

该任务通过一种开头所述类型的方法来解决，在该方法中，根据本发明，也依据所测量的、通过所述串联电路的当前电流来选择系数k。通过这种对于电流相关性的考虑，可以在识别故障性能时进一步提高可靠性。

所提出的任务也通过一种开头所述类型的用于发光二极管装置的馈电和监控的电路装置来解决，该发光二极管装置具有至少两个发光二极管的串联电路，该电路装置具有：电源；用于所述串联电路上的总电压的测量装置以及分析装置，所述分析装置被设置用于将当前的总电压与阈值电压进行反复比较，以及如果当前的总电压低于所述阈值电压，则用于表明至少一个发光二极管的短路；和用于保存在初始化阶段所测得的总电压的第一存储器；用于在运行状态下反复所测量的当前总电压与系数k相乘的乘法器；用于保存这样算出的阈值电压的值的第二存储器以及用于保存所反复测量的当前总电压的第三存储器，其中所述第二和所述第三存储器的值被输送给所述分析装置以用于当前存储值的反复比较；以及函数表，所述函数表被设置用于根据借助至少一个温度传感器所测量的、表示所述发光二极管的当前温度的温度来确定所述系数k，其中k随着温度的升高、考虑到所述发光二极管的正向电压的温度相关性、而变得更小在，并且该电路装置中，函数表根据本发明被设置为，附加地也依据借助电流传感器所测得的、通过所述串联电路的当前电流来确定系数k。

附图说明

下面借助示例性的、在附图中被予以展示的实施方式进一步阐述本发明连同其他优点。其中：

图1示出根据本发明的电路装置的第一优选的实施方式的框图的示意图；

图2示出LED的一种示例性的、典型的I/U图；

图3借助图形示出了LED的正向电压相对于参考温度下的值的温度相关性；

图4以示例性的图形示出了系数k与温度和电流的相关性；

图5示出用于说明根据本发明的方法的第一优选实施方式的流程图；

图6以示意图示出根据本发明的电路装置的第二优选的实施方式的框图；以及

图7示出用于说明根据本发明的方法的第二优选实施方式的流程图。

具体实施方式

现借助图1来说明根据本发明的方法或一种相应工作的电路装置的第一实施方式，其中应该明白的是，在此涉及示例性的实施方式，其是-以相关技术人员的知识为前提-被示意性地示出以及加以阐述的。

本发明的出发点是一种发光二极管装置，尤其是一种由电源2馈电的多个发光二极管D₁、D₂......D_n的串联电路1。在应用于汽车的情况下，这种电源通常是、但并非必须是电子的电压转换器，其例如按照可用的车载电压或在串联电路中的二极管的数量而被构造为升压或降压转换器。于是，所述发光二级管是汽车照明装置、例如前照灯的集成化组成部分，其中当然LED的多个串联电路也可以属于一个照明装置并且必要时也可设置串联电路和并联电路的组合。通过所述串联电路的电流根据需要也可发生改变（变暗），既包括模拟式的，但也包括数字式的（脉宽调制）。

首先，在详细讨论本发明之前，应该借助数例来阐述开头所述的识别单个短路的问题。

由于LED正向电压的公差（通常为2.75V至3.75V，下面以U_LEDmin或U_LEDmax表示），在大于三个LED的串联电路中，不能可靠地识别具有短路的LED的失灵，因为所安装的LED的正向电压实际上有多高并不是已知的。

例如假设有四个LED的串联电路：

4 × U_LEDmin = 4× 2.75V = 11V具有4个LED在正常运行状态下的总电压

因此，监控阈值调至＜11V。

3 ×U_LEDmax = 3 × 3.75V = 11.25V

在一个LED短路时的故障情况下的总电压，将不会识别到短路，因为所述串联电路的总电压＞11V。

因此，与基于参数表值的固定设定的下限响应阈值的比较并不会识别出一个LED的短路，因为在故障情况下三个具有最大正向电压的LED的情况下的电压高于四个具有最小正向电压的LED的正常运行状态下的电压。

也如上已经提及的那样，正向电压还另外根据LED的温度发生改变，该正向电压就像在所有的半导体二极管中那样，随着温度的升高而下降，这在电压比较法中带来了额外的不可靠性。此外，还存在正向电压与LED电流的根据二极管的U/I图的相关性。

再回到图1，所述串联电路1上存在的总电压U_G被输送给至少用于所述串联电路上的电压的测量装置3。在初始化阶段、例如在前照灯的工厂验收时，在正常的发光二极管的情况下测量所述至少一个由至少两个发光二极管D₁、D₂......D_n组成的串联电路1的总电压U_G，并且所测得的电压值U_Gi被保存在非易失性的第一存储器4（“保存初始值”）内，为了该目的，触发信号s_i可被输送给该存储器。

为了由所测得的电压值U_Gi推导出可用于稍后的比较的阈值电压，电压值U_Gi被输送给乘法器5并且在此与系数k相乘，所述系数来自存储器-或者如在当前情况中那样-来自函数表6。这一函数表6被设置用于依据借助至少一个温度传感器7所测得的、表示所述发光二极管当前温度的温度θ确定所述系数k或“乘数”，其中k（θ）随着温度的升高、考虑到所述发光二极管的正向电压的温度相关性、而变得更小并且在温度升高时变得更大。

在正向电压的电流相关性方面，可附加地规定，也依据借助电流传感器11所测量的、通过所述串联电路的当前电流I_S来选择所述系数k作为k（θ，I_S）。

在所述函数表6的下方形象地画出了两幅图，其应该参考正向电压与电流或者温度的相关性。而且，这种相关性在图2或3中被示出，图2或3表明，通过在正向方向上运行的发光二极管的电流随着其正向电压比例过大地增加，或者正向电压在确定的电流值、例如1000mA下相对于参考温度值、通常为室温25℃而言在温度上升时减小并且相应地在温度返回时升高。

图4借助一个示例示出了系数k与温度和电流的相关性，其中在此假设，初始化阶段在室温条件（25℃）下进行。该类型的图是函数表6的基础。还看得出，k可取1以上的值。这是因为校正系数应该跟踪被考虑用于比较过程的总电压由于电流改变（变暗、过电流）以及尤其是温度而相对于在工厂中的校准过程中（在大约25℃的室温条件下）所确定的总电压（初始化阶段）的改变。因此，在电流保持相同的情况下，在温度相对于校准过程而言较小时，系数k就已经大于1，在温度和电流与校准过程中相同的情况下，k等于1，其中由于老化决定的二极管值的改变被忽略不计。

因此，阈值电压U_S的“实际”值可以从所述乘法器输送给第二存储器8并且被保存在其内作为动态的极限值。

另一方面，设置第三存储器9，在该存储器内反复地、例如周期性地以通过触发信号S_a触发的方式来保存LED的串联电路1上的所测量的当前的总电压U_GA，作为当前测量值。现仅仍必须将来自所述第三存储器9的所测量的当前总电压U_GA的值和来自所述第二存储器8的阈值电压U_S相互比较，这可在分析装置10内进行，上述值被输送给该分析装置，并且该分析装置被设置用于当前总电压U_GA与阈值电压U_S的反复比较，以及如果当前总电压低于阈值电压U_S，表明至少一个发光二极管的所推测的短路。周期性地触发比较的触发信号S_W例如可以被输送给该分析装置。

上述电路装置的主要元件，可能除了例如可位于所述发光二极管的冷却体上的温度传感器以外，均被符合目的地包含在照明装置的镇流器内，该镇流器也可被设置用于确定和监控其他故障状态、如串联电路的断开、过热等等。

在图5中再次以流程图示出了上面已经从原理上予以说明的方法，其中利用了在上面已经使用的术语。看得出，在所述方法的最终，存在故障信号形式的故障报警，该故障信号提示一个或至少一个发光二极管短路。

在上面的说明中已经表明，电压的当前测量值存储在存储器9内并且动态极限值存储在存储器8内，但本发明的一种实施方式也是可以的，该实施方式并不规定这样的存储，并且因此没有图1的存储器8和9也够用。这作为第二实施例在图6（与图1类似）和图7（与图2类似）中予以示出。根据对图1和5以及所属说明的了解，所述图6和7不言自明，因此详细的重复成为多余。仅仅要注意，在图6中缺少了图1的存储器8和9，并且为了执行所述方法，始终使用温度、电压和电流的当前所测量的值。

正向电压的电流相关性的考虑改进了识别故障性能时的可靠性。因为阈值电压因此不是静态的、并未考虑到实际正向电压的值，而是基于测量值所计算并加以保存的值，其中该测量值例如在前照灯或者其他照明装置的最终检验时被确定，所以识别单个短路-或者甚至多个单个短路-时的可靠性明显更高。在发光二极管的正向电压的温度相关性方面，特别有利的是，依据所测量的、表示所述发光二极管的当前温度的温度来确定所述系数k，其中温度相关的系数k（θ）随着温度的升高、考虑到所述发光二极管的正向电压的温度相关性、而变得更小。