[發(fā)明專利]檢測LED故障的方法、用于檢測LED故障的控制器、照明單元和照明系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310451250.2
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103716972A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 帕斯卡爾·貝思肯;菲特·恩古耶恩;拉杜·蘇爾代亞努
• 申請（專利權(quán)）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H05B37/03
• 分類號: H05B37/03
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 閆曄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及檢測LED串中的LED故障的方法。被本發(fā)明還涉及配置用于檢測LED串中的LED故障的控制器、包括這種控制器的LED照明單元，并且涉及包括一個或者多個這種LED照明單元的照明子系統(tǒng)，例如汽車照明子系統(tǒng)。

背景技術(shù)

今天LED用作光源用于高性能照明器材(lighting?fixture)。存在LED作為光源的已知優(yōu)勢，諸如在每瓦流明方面的高效能、小形狀因子(form?factor)和耐久性。此外，LED壽命會顯著地長于白熾燈泡。例如，據(jù)報道LED的平均壽命近似地是50000小時，而不是白熾燈泡的2000小時。因此，LED逐漸變成難以更換照明器材(諸如路燈和交通信號燈)和要求更高可靠性的器材(諸如汽車燈，為了安全起見)中的優(yōu)選光源。

盡管如此，壽命的延長不是可以忽略的，并且這會在使用LED串的應(yīng)用中導致問題或者挑戰(zhàn)，因為LED串只和它最差的LED一樣好。因此在許多應(yīng)用中，期望或者必要的是檢測LED串中單個LED何時故障，使得所述系統(tǒng)可以以合適的方式反應(yīng)。在利用不同顏色LED串提供白色光源的應(yīng)用(甚至可能是可調(diào)諧的或者可調(diào)光的)中，LED故障會意味著所述系統(tǒng)的總體顏色的偏移。在其他應(yīng)用中，其中LED串中每一個LED都是獨立可見的(諸如在汽車行業(yè)中的日間行車燈(DRL))，可能存在單個LED的故障的美觀影響。

LED串中LED的故障通常會以兩種方式其中之一發(fā)生：首先，所述LED會開路故障，在這種情況下整個LED串變成開路，這通常容易檢測；替代地，所述LED會按照閉路模式故障。這種故障可能不那么容易檢測。

LED串通常按照恒定電流模式或者脈沖寬度調(diào)制(PWM)模式操作，在所述脈沖寬度調(diào)制模式中通過所述串提供脈沖電流，所述電流在脈沖之間關(guān)斷并且存在預定的脈沖占空比(mark-space?ratio)。所述PWM可以典型地操作用于提供恒定的平均電流或者恒定的接通電流。在所述接通狀態(tài)期間，可以利用所述串兩端電壓的減小檢測LED的短路故障，具有與所述LED就在其故障之前的正向電壓(在接通狀態(tài)下)相對應(yīng)的減小。然而，正在操作的LED兩端的正向電壓不僅依賴于通過它的電流，還依賴于結(jié)溫度(junction?temperature)。因此，例如不可以辨別完全可操作的20個LED串(每一個LED都在第一結(jié)溫度下操作)與在低于所述第一溫度30°的第二溫度下的19個LED串(具有已經(jīng)按照短路模式故障的一個LED)。此外，如果所述故障發(fā)生在啟動階段期間，可能就在所述故障之前在所述串兩端不存在唯一確定的或者穩(wěn)定的正向電壓，因此可能不能檢測電壓中的變化，并且LED故障可能因此未檢測到。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供用于檢測LED串中LED故障的替代方法和設(shè)備。

根據(jù)第一方面，提供了一種利用參數(shù)檢測串聯(lián)連接的LED串中LED故障的方法，所述參數(shù)表示在預定的相對高的電流下所述串兩端的電壓與在預定相對低的電流下所述串兩端的電壓之間的電壓差，其中在相對低的電流和相對高的電流等級下通過無故障LED的電流均由少數(shù)載流子擴散電流占主導地位(dominated)，所述方法包括：在首次啟動階段期間確定所述參數(shù)的校準值(calibration?value)；在存儲器中存儲所述校準值；在后續(xù)的測量階段期間確定所述參數(shù)的后續(xù)值；以及響應(yīng)于所述校準值與所述后續(xù)值之間的差異超過閾值，確定已經(jīng)發(fā)生了LED故障。

當與實體一起使用時，短語“由......占主導地位”應(yīng)當理解為其自然意義，并且為了避免懷疑起見，確認所述實體在可能的實體范圍中從質(zhì)量上或者數(shù)量上是最顯著的。很好理解的是，在任何具體的電壓下，通過LED的電流受少數(shù)載流子擴散電流、復合電流、并聯(lián)電阻和串聯(lián)電阻的影響。因此，短語“由少數(shù)載流子擴散電流占主導地位”將理解為意味著由所述少數(shù)載流子的擴散提供的電流貢獻大于來自復合電流，或者來自所述并聯(lián)電阻或串聯(lián)電阻的電流貢獻。

在實施例中，所述相對高的電流使得與具有零串聯(lián)電阻的理想化無故障LED相比，在所述相對高的電流下操作的無故障LED的串聯(lián)電阻的作用是使所述電流降低不超過10％、5％、或者甚至1％。因此，可以造成LED的I-V電流-電壓響應(yīng)特性的四舍五入(rounding-off)的串聯(lián)電阻作用是可以忽略的，因為它們對通過所述LED的電流沒有任何顯著作用。