CN100539780C - Led温度相关电源系统和方法 - Google Patents
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Abstract
基于LED的照明系统(20)采用：LED负载温度传感器(40)，用于生成表示LED负载(10)的工作温度的温度检测信号(TSS)；LED电流检测器(50)，用于生成表示通过LED负载(10)的LED电流(ILED)的流量的电流检测信号(CSS)；和LED驱动器(30)，用于作为电流检测信号(CSS)和温度检测信号(TSS)的混合的函数，调整通过LED负载(10)的LED电流(ILED)的流量。该系统(20)还可以采用驱动器禁止通知器(80)和LED驱动器禁止器(90)，或者可选择地，采用熔丝网络(100)，用于在检测到系统(20)的故障状态时禁止LED驱动器(30)。
Description
技术领域
本发明一般涉及发光二极管(“LED”)光源。本发明尤其涉及用于在照明设备(例如，交通信号灯)内使用的LED光源的电源系统。
背景技术
大多数的常规交通照明系统使用白炽灯作为光源。典型地，利用电源禁止通知系统来检测灯泡故障。不幸地，白炽灯系统的能耗和维护是不受欢迎地高。结果，LED正在快速地替代白炽灯作为交通信号的光源。典型地，当提供相同的光输出时，LED消耗白炽灯消耗的功率的10％(例如，15瓦-150瓦)。此外，与白炽灯相比，LED的有用寿命更长，这导致维护费用的降低。
发明内容
将LED用作交通信号的光源已经导致了LED电源的研发，LED电源将交流(AC)电压输入(例如，120VAC)转换成直流(DC)电压输入。本发明将电源技术改进到LED交通照明系统。
本发明的一种形式是LED温度相关电源系统，其包括LED驱动器模块和温度相关电流控制模块。该LED驱动器模块作为温度相关反馈信号的函数调整通过LED负载的LED电流的流量。该温度相关电流控制模块作为通过LED负载的LED电流的流量和LED负载的工作温度的函数生成温度相关反馈信号。该温度相关电流控制模块与电源进行电通信，以便将温度相关反馈信号传送给LED驱动器模块。
在此，术语“电通信(electrical communication)”被定义为电连接、电耦合或者将用于一个设备(例如，温度相关电流控制模块)的输出电提供给另一个设备(例如，LED驱动器模块)的输入的任何其它技术。
本发明的第二种形式是LED温度相关电源方法，涉及：生成表示通过LED负载的LED电流的流量的电流检测信号；生成表示LED负载的工作温度的温度检测信号；以及作为电流检测信号和温度检测信号的混合的函数，调整通过LED负载的LED电流的流量。
在此，术语“混合(mixture)”被定义为生成与每个输入信号(例如，电流检测信号和温度检测信号)具有算术关系的输出信号(例如，温度相关反馈信号)。
附图说明
根据下文结合附图阅读时对当前优选实施例的详细描述，本发明的上述形式以及其它形式、特征和优点将变得显而易见。这些详细的描述和附图仅仅是说明本发明，而不是限制本发明，本发明的保护范围由所附的权利要求书及其等同物来定义。
图1图示根据本发明第一实施例的LED温度相关电源系统的方框图；
图2图示图1所示的LED温度相关电源系统的根据本发明的一种实施例；
图3图示图2所示的LED电流和负温度系数网络的示例性图形关系；
图4图示列出由图2所示的温度相关电源系统采用的晶体管的各种操作状态的表格；
图5图示根据本发明第二实施例的LED温度相关电源系统的方框图；
图6图示图5所示的LED温度相关电源系统的根据本发明的一种实施例；和
图7图示列出由图5所示的温度相关电源系统采用的晶体管的各种操作状态的表格。
具体实施方式
响应于或“ON(通)”状态输入电压VON或“OFF(断)”状态输入电压VOFF形式的输入电压，图1所示的基于LED的照明系统20(例如，交通信号灯)控制通过一个或多个LED的LED负载(“LL”)10的LED电流ILED的流量。为此，系统20采用LED驱动器(“LD”)30、LED负载温度传感器(“LLTS”)40、LED电流传感器(“LCS”)50、温度相关电流控制器(“TDCC”)60、故障检测器(“FD”)70、驱动器禁止通知器(“DDN”)80和LED驱动器禁止器(“LDD”)90。
LED驱动器30是一种电子模块，在结构上被配置为将LED电压VLED提供给LED负载10，并作为如由控制控制器60传送给LED驱动器30的温度相关反馈信号TDFS所表示的LED负载10的工作温度和通过LED负载10的LED电流ILED的流量的函数调整通过LED负载10的LED电流ILED的流量。每当将“ON”状态输入电压VON提供给LED驱动器30时，LED电流ILED的电流强度电平将超过用于驱动LED负载10发光的最低正向电流阈值。每当将“OFF”状态输入电压VOFF提供给LED驱动器30时，LED电流ILED的电流强度电平低于驱动LED负载10发光的最低正向电流阈值。
LED驱动器30调整通过LED负载10的LED电流ILED的流量的方式是没有限制的。在一种实施例中，在调整通过LED负载10的LED电流ILED的流量时，LED驱动器30执行脉宽调制技术，其中该脉宽调制技术的执行基于温度相关反馈信号TDFS。
LED驱动器30还在结构上被配置为每当LED负载10工作为短路时生成短路条件故障信号SCFS。LED驱动器30与故障检测器70电通信，以便在LED驱动器30生成短路条件故障信号SCFS时，将短路条件故障信号SCFS传送给故障检测器70。在一种实施例中，工作为短路的LED负载10的操作包括低LED电压状态，由此在将“ON”状态输入电压VON提供给LED驱动器30时，LED电压VLED的电压电平不足以驱动LED负载10发光。
LED驱动器30生成短路条件故障信号SCFS的方式没有限制。在一种实施例中，将LED电压VLED传送给故障检测器70，由此低于短路条件故障阈值的LED电压VLED构成短路条件故障信号SCFS的生成。
传感器40是一种电子模块，在结构上被配置为检测LED负载10的工作温度，和生成表示由传感器40检测的LED负载10的工作温度的温度检测信号TSS。传感器40与LED负载10热传递，以便从而检测LED负载10的工作温度，并与电流控制器60电通信，以便将温度检测信号TSS传送给电流控制器60。在此，术语“热传递(thermalcommunication)”定义为热耦合、空间配置或者用于促进从一个设备(例如，LED负载10)到另一个设备(例如，传感器40)的热量传送的任何其它技术。
传感器40检测LED负载10的工作温度和生成温度检测信号的方式是没有限制的。在一种实施例中，传感器40采用阻抗网络，其具有在支撑LED负载10的LED板上装配的正或负的温度系数电阻器，由此该温度系数电阻器与LED负载10进行热传递。
传感器50是一种电子模块，在结构上被配置为检测通过LED负载10的LED电流ILED的流量，和生成表示由传感器40检测的通过LED负载10的LED电流ILED的流量的电流检测信号CSS。传感器50与电流控制器60电通信，以便将电流检测信号CSS传送给电流控制器60。
传感器50检测通过LED负载10的LED电流ILED的流量和生成电流检测信号CSS的方式是没有限制的。在一种实施例中，传感器50与LED负载10电通信，以牵引(pull)来自如图1所示的LED负载10的检测电流Iss，由此传感器50根据检测电流Iss生成电流检测信号CSS。
电流控制器60是一种电子模块，在结构上被配置为作为利用温度检测信号TSS表示的LED负载10的工作温度和利用电流检测信号CSS表示的通过LED负载10的LED电流ILED的流量的函数而生成温度相关反馈信号TDFS。电流控制器60与LED驱动器30电通信，由此如以前在此所描述的，LED驱动器30调整通过LED负载10的LED电流ILED的流量。
电流控制器60生成温度相关反馈信号TDFS的方式没有限制。在一种实施例中，电流控制器60混合温度检测信号TSS和电流检测信号CSS，以产生温度相关反馈信号TDFS。
电流控制器60还在结构上被配置为每当电流检测信号CSS表示LED负载10工作为开路时生成开路条件故障信号OCFS。电流控制器60与故障检测器70电通信，以便一旦由电流控制器60生成开路条件故障信号OCFS时将开路条件故障信号OCFS传送给故障检测器70。
电流控制器60生成开路条件故障信号OCFS是没有限制的。在一种实施例中，电流控制器60响应于电流检测信号CSS低于开路状态故障阈值而生成开路条件故障信号OCFS。
故障检测器70是一种电子模块，在结构上被配置为作为由LED驱动器30生成短路条件信号SCFS或者由电流控制器60生成开路条件故障信号OCFS的指示而生成故障检测信号FDS。故障检测器70与驱动器禁止通知器80电通信，以便一旦由故障检测器70生成故障检测信号FDS时将故障检测信号FDS传送给驱动器禁止通知器80。
故障检测器70生成故障检测信号FDS的方式没有限制。在一种实施例中，故障检测器70采用一个或多个电子开关，这些开关响应于分别由LED驱动器30或者电流控制器60传送给故障检测器70的短路条件信号SCFS或开路条件信号OCFS而从第一状态(例如，“OPEN(断开)”开关状态)切换到第二状态(例如，“CLOSED(闭合)”开关状态)。
驱动器禁止通知器80是一种电子模块，在结构上被配置为响应于由故障检测器70生成故障检测信号FDS而从LED驱动器30汲取故障检测电流IFD，以及一旦故障检测电流IFD的电流强度超过故障检测阈值时生成禁止通知信号DNS。驱动器禁止通知器80与LED驱动器禁止器90通信，以便一旦由驱动器禁止通知器80生成禁止通知信号DNS时将禁止通知信号DNS传送给LED驱动器禁止器90。
驱动器禁止通知器80生成禁止通知信号DNS的方式是没有限制的。在一种实施例中，驱动器禁止通知器80使用一个或多个电子开关，这些开关响应于由故障检测器70传送给驱动器禁止通知器80的故障检测信号FDS而从第一状态(例如，“OPEN”开关状态)切换到第二状态(例如，“CLOSED”开关状态)，以便从LED驱动器30牵引故障检测电流IFD。该实施例还采用熔丝组件(例如，可熔电阻(fusistor))，由此故障检测电流IFD将熔断可熔电阻，以生成禁止通知信号DNS。
LED驱动器禁止器90是一种电子模块，在结构上被配置为作为由驱动器禁止通知器80生成禁止通知信号DNS的指示而生成LED驱动器禁止信号LDDS。LED驱动器禁止器90与LED驱动器30电通信，以便一旦由LED驱动器禁止器90生成LED驱动器禁止信号LDDS而将LED驱动器禁止信号LDDS传送给LED驱动器30。
LED驱动器禁止器90生成LED驱动器禁止信号LDDS的方式是没有限制的。在一种实施例中，LED驱动器禁止器90使用一个或多个电子开关，这些开关响应于由驱动器禁止通知器80传送给LED驱动器禁止器90的禁止通知信号DNS而从第一状态(例如，“OPEN”开关状态)切换到第二状态(例如“CLOSED”开关状态)。
现在，在此将描述系统20的“ON”状态操作和“OFF”状态操作。
系统20的“ON”状态操作涉及将“ON”状态输入电压VON施加给LED驱动器30，由此LED驱动器30调整通过LED负载10的LED电流ILED的流量，从而驱动LED负载10发光。由LED驱动器30执行的这种电流调整将根据所检测的LED负载10的工作温度和所检测的通过LED负载10的LED电流ILED的流量而在LED电流ILED的上限和下限之间变化。利用LED负载10进行的这种电流调整将是连续的，直到这样的时间，即，(1)将“OFF”状态输入电压VOFF施加给LED驱动器30，(2)LED负载10工作为开路，或(3)LED负载10工作为短路，如在此先前所描述的，这包括低LED电压条件，由此在将“ON”状态输入电压VON施加给LED驱动器30的过程期间，LED电压VLED的电压电平不足以驱动LED负载10发光。在一种实施例中，如果在“ON”状态操作期间检测到故障条件，则故障检测电流IFS流过驱动器禁止通知器80的熔丝组件，直到该熔丝组件熔断，从而禁止LED驱动器30。
系统20的“OFF”状态操作涉及通过高阻抗网络(未图示)(例如，20千欧姆)施加输入电压(未图示)。使用常规的冲突监视器(未图示)来测量在LED驱动器30的输入端上的电压。在一种实施例中，如果在“ON”状态操作期间，作为系统20的故障条件的指示，驱动器禁止通知器80的熔丝组件已熔断，则在LED驱动器30的输入端上测量的电压将超过冲突监视器电压阈值，以有助于由冲突监视器检测故障条件。相反地，如果驱动器禁止通知器80的熔丝组件在“ON”状态操作期间尚未熔断，则在LED驱动器30的输入端上测量的电压将低于冲突监视器电压阈值，由此冲突监视器检测到系统20的非故障操作状态。
实际上，LED驱动器30、传感器40、传感器50、温度相关电流控制器60、故障检测器70、驱动器禁止通知器80和LED驱动器禁止器90的结构配置取决于系统20的具体商业实施方式。
图2图示作为系统200的系统20(图1)的一种实施例，它采用LED驱动器300、传感器400、传感器500、温度相关电流控制器600、故障检测器700、驱动器禁止通知器800和LED驱动器禁止器900。
LED驱动器300使用所图示的结构配置，即具有常规的电磁滤波器(“EMI”)301、常规的功率转换器(“AC/DC”)302、电容器C1-C5、变压器的绕组PW1-PW3和SW1、二极管D1-D3、齐纳二极管Z1、电阻器R1-R4、N通道MOSFET形式的电子开关Q1、NPN双极性晶体管形式的电子开关Q2和常规的功率因数校正集成电路(“PFC IC”)303(例如，由ST微电子公司制造的模型L.6561)。
电路303具有电连接到MOSFET Q1的栅极的门驱动器输出GD，以控制MOSFET Q1操作为开关。重置线圈PW2电连接到电路303的重置输入ZCD，以便常规地将重置信号(未图示)提供给电路303。晶体管Q2的发射极端子经二极管D3电连接到电路303的电源输入VCC以便常规地将电源信号(未图示)提供给电路303。电容器C5电连接在电路303的反馈输入VFB和补偿输入C+之间，从而有助于以温度相关反馈电压VTDFS的形式施加到温度相关反馈信号TDFS的反馈输入VFB(图1)。
传感器400采用所图示的电阻器R5-R9、齐纳二极管Z2和负温度系数电阻器RNTC的结构配置。在电阻器RNTC和LED负载100之间的热传递有助于以温度检测电压VTS形式生成温度检测信号TSS(图1)。在一种实施例中，在支撑LED负载100的LED板上形成电阻器RNTC，从而在电阻RNTC和LED负载100之间建立热传递。
所图示的传感器400的结构配置允许选择在电阻器RNTC的电阻值和通过LED负载100的LED电流ILED的流量之间的多种LED操作关系之一。图3图示一对示例曲线，图示在电阻RNTC的电阻值和通过LED负载100的LED电流ILED的流量之间的操作关系。第一条曲线图示为具有上限UL1和下限LL1。第二条曲线图示为具有上限UL2和下限LL2。本领域的普通技术人员将理解到，所需要的LED负载100的光输出确定在电阻RNTC的电阻值和通过LED负载100的LED电流ILED的流量之间所希望的操作关系。
传感器500常规上使用传感电阻器R10来有助于生成电流检测电压VCS形式的电流检测信号CSS(图1)。
电流控制器600使用运算放大器U1、运算放大器U2、电阻器R11-R14和二极管D4。运算放大器U1的非反相输入电连接到传感器400，从而将温度检测电压VTS施加到运算放大器U1的非反相输入。运算放大器U2的非反相输入电连接到传感器500，从而将电流检测电压VCS施加给运算放大器U2的非反相输入。作为由运算放大器U1生成的温度反馈电压VTF和由运算放大器U2生成的电流反馈电压VCF的混合，生成温度相关反馈电压VTDF。
在一种实施例中，电路303的内部基准信号是2.5伏特，并且设计所图示的电流控制器600的结构配置，以便将温度相关反馈电压VTDF强制为2.5伏特。在设计中，在LED负载100的工作温度范围的低端上，设计运算放大器U1，以生成大约2.5伏特的温度检测电压VTS，并调整在生成电流检测电压VCS中运算放大器U2的输出的设计，以实现较低的LED电流限制，例如，图3所示的下限LL1和LL2。在操作中，温度检测电压VTS和电流检测电压VCS的生成依据数学关系[1]：
(VCF-2.5伏)/R12＝(2.5伏-VTF)/R11 [1]
其中温度检测信号VTS的最低电平实现合适的LED电流上限，例如图3所示的上限UL1和UL2。
故障检测器700使用所图示的结构配置，即，具有电阻R15-R21、电容器C7-C10、二极管D6、一对齐纳二极管Z3和Z4、PNP双极性晶体管Q3形式的电子开关和NPN双极性晶体管Q4形式的电子开关。
电阻R20电连接到运算放大器U2的输出，以便在电流控制器600和故障检测器700之间建立电通信。每当LED负载100工作为短路时，电流检测电压VCS低于开路条件故障阈值OCFT(例如，0伏)。因此，一旦电流检测电压VCF低于开路条件故障阈值，电流检测电压VCF构成开路条件故障信号OCFS(图1)。
齐纳二极管Z3通过二极管D5和电容器C6电连接到LED驱动器300的输出，以便在LED驱动器300和故障检测器700之间建立电通信。每当LED电压VLED低于短路条件故障阈值SCFT(例如，4伏)时，例如，每当LED负载操作为短路时，LED电压VLED构成短路故障信号SCFS(图1)。
驱动器禁止通知器800使用所图示的结构配置，即，具有可熔电阻F1、电阻器R22和R23、齐纳二极管Z5和N通道MOSFET Q5形式的电子开关。可熔电阻F1电连接到LED驱动器300，从而在LED驱动器300和驱动器禁止通知器800之间建立电通信。MOSFET Q5的栅极端子电连接到故障检测器700，以便在故障检测器700和驱动器禁止通知器800之间建立电通信。
每当MOSFET Q5接通(ON)时，故障检测电流IFD从LED驱动器300流动通过可熔电阻F1。可熔电阻F1设计为每当故障检测电流IFD的流量达到规定的电流强度电平时熔断。根据可熔电阻F1的熔断，生成禁止通知电压VDN形式的禁止通知信号DNS(图1)。
LED驱动器禁止器900采用所图示的结构配置，即，具有电阻R24-R26、电容器C11、一对二极管D7和D8以及PNP双极性晶体管Q6形式的电子开关。二极管D7电连接到可熔电阻F1，从而在驱动器禁止通知器800和LED驱动器禁止器900之间建立电通信。晶体管Q6的发射极端子和二极管D8电连接到晶体管Q2的基极端子，而二极管D8进一步电连接到电路303的电源输入VCC，以便在LED驱动器300和LED驱动器禁止器900之间建立电通信。一旦由驱动器禁止通知器800生成禁止通知电压VDN，则在晶体管Q2的基极端上生成电源禁止电压VPD形式的电源禁止信号PDS(图1)。
现在，在此将参考图4描述系统200的“ON”状态操作。
系统200的“ON”状态操作涉及将“ON”状态输入电压VON施加给EMI滤波器301，由此LED驱动器300调整通过LED负载100的LED电流ILED的流量，从而驱动LED负载100发光。大于开路条件故障阈值电压VOCFT的电流反馈电压VCF表示不存在操作为开路的LED负载100。大于短路条件故障阈值电压VSCTF的LED电压VLED表示不存在操作在低LED电压条件中(具体而言，操作为短路)的LED负载100。因此，接通MOSFET Q1和晶体管Q2，由此电路303控制施加给MOSFET Q1的门信号的脉宽调制的执行。
等于开路条件故障阈值电压VOCFT的电流反馈电压VCF表示工作为开路的LED负载100的存在。在这种情况下，晶体管Q3被接通，这又关断晶体管Q4。这确保MOSFET Q5完全被接通。结果，故障检测电流IFD将流过可熔电阻F1，直到可熔电阻F1被熔断。一旦可熔电阻F1被熔断，则晶体管Q6被接通，从而将晶体管Q2的基极端和电容C4拉入低电压状态，由此禁止LED驱动器300和关断MOSFET Q1。
低于或等于短路状态故障阈值电压VSCFT的LED电压VLED表示工作在低LED电压状态，具体而言即短路，内的LED负载100的存在。在这种情况下，晶体管Q4关闭，以便将MOSFET Q5完全接通。因此，故障检测电流IFD将流过可熔电阻F1，直到可熔电阻F1熔断。再次，一旦可熔电阻F1熔断，则晶体管Q6接通，从而将晶体管Q2的基极端子和电容C4拉到低电压状态，由此LED驱动器300被禁止并且MOSFET Q1被关闭。
如果在“ON”状态操作期间检测到故障条件，则可熔电阻F1被熔断并且LED驱动器30被禁止。具体地，通过保持MOSFET Q5被接通，由此故障检测电流IFD增加，直到可熔电阻F1熔断，使可熔电阻F1熔断。
系统200的“OFF”状态操作涉及通过高阻抗网络(未图示)(例如20欧姆)施加输入电压(未图示)。使用常规的冲突监视器(未图示)来测量LED驱动器300的输入端上的电压。如果可熔电阻F1在“ON”状态操作期间已熔断作为系统200的故障条件的指示，则在LED驱动器300的输入端上测量的电压将超过冲突监视器电压阈值，以便于由冲突监视器检测故障条件。如果可熔电阻F1在“ON”状态操作过程中并未熔断，则在LED驱动器300的输入端上测量的冲突监视器电压将低于电压阈值，由此冲突监视器检测到系统200的非故障操作状态。
响应于“ON”状态电压VON或者“OFF”状态电压VOFF形式的输入电压，如图5所示的基于LED的照明系统21(例如，交通信号灯)控制流过LED负载(“LL”)10的LED电流ILED的流量。为此，系统20使用电源(“PS”)30、LED负载温度传感器(“LLTS”)40、LED电流传感器(“LCS”)50、温度相关电流控制器(“TDCC”)60、故障检测器(“FD”)70和熔丝网络(“FD”)100。
除了故障检测器70与LED驱动器30电通信，以便将故障检测信号FDS传送给LED驱动器30之外，LED驱动器30、传感器40、传感器50、电流控制器60和故障检测器70如先前结合图1所描述地进行操作。响应于故障检测信号FDS，LED驱动器30用于增加输入电流IIN的电流强度电平，由此熔丝网络100熔断以禁止LED驱动器30，其中熔丝网络100是在结构上被配置为包括一个或多个熔丝组件(例如，可熔电阻)的电子模块。
现在，在此将描述系统21的“ON”状态操作和“OFF”状态操作。
系统20的“ON”状态操作涉及通过熔丝网络100将“ON”状态输入电压VON施加给LED驱动器30，由此LED驱动器30调整通过LED负载10的LED电流ILED的流量，从而驱动LED负载10发光。这种由LED驱动器30执行的电流调整将根据所检测的LED负载10的工作温度和所检测的通过LED负载10的LED电流ILED的流量而在LED电流ILED的上限和下限之间变化。这种由LED负载10执行的电流调整将是连续的，直到这样的时间，即(1)将“OFF”状态输入电压VOFF施加给LED驱动器30，(2)LED负载10工作为开路，或(3)LED负载10工作为短路，如在此先前所描述的，这涉及低的LED电压条件，由此在将“ON”状态输入电压VON施加给LED驱动器30的过程中，LED电压VLED的电压电平不足以驱动LED负载10发光。
系统21的“OFF”状态操作涉及通过高阻抗网络(未图示)(例如20千欧姆)施加输入电压(未图示)。使用常规的冲突监视器(未图示)来测量LED驱动器30的输入端上的电压。在一种实施例中，如果在“ON”状态操作期间，作为系统21的故障条件的指示，熔丝网络100已经熔断，则在LED驱动器30的输入端上测量的电压将超过冲突监视器电压阈值，以便于冲突监视器检测故障条件。相反地，如果熔丝网络100在“ON”状态操作过程中尚未熔断，则在LED驱动器30的输入端上测量的电压将低于冲突监视器电压阈值，由此冲突监视器检测到系统21的非故障操作状态。
可选择地，冲突监视器可以测量“ON”状态输入线路电流IIN，以检测系统21的任一故障条件。在这种情况下，如果在“ON”状态操作过程中熔丝网络100熔断，则“ON”状态输入线路电流IIN将低于冲突监视器电流阈值，以便于由冲突监视器检测故障条件。相反地，如果熔丝网络100在“ON”状态操作过程中尚未熔断，则“ON”状态输入线路电流IIN将高于冲突监视器电流阈值，由此冲突监视器检测系统21的非故障操作状态。
实际上，LED驱动器30、传感器40、传感器50、温度相关电流控制器60、故障检测器70和熔丝网络100的结构配置取决于系统20的具体商业实施方式。
图6图示作为系统201的系统21(图5)的一种实施例，其采用LED驱动器300、传感器400、传感器500、温度相关电流控制器600、故障检测器700和熔丝网络1000。LED驱动器300、传感器400、传感器500、电流控制器600和故障检测器700如先前结合图2描述地操作。熔丝网络1000包括在输入端和EMI滤波器301之间串行电连接的可熔电阻F2。
现在，将参考图7描述系统201的“ON”状态操作。
系统201的“ON”状态操作涉及将“ON”状态输入电压VON通过可熔电阻F2施加给EMI滤波器301，由此LED驱动器300调整通过LED负载100的LED电流ILED的流量，从而驱动LED负载100发光。大于开路条件故障阈值电压VOCFT的电流反馈电压VCF表示不存在操作为开路的LED负载100。大于短路条件故障阈值电压VSCTF的LED电压VLED表示不存在工作在低LED电压状态中(具体而言，操作为短路)的LED负载100。因此，MOSFET Q1和晶体管Q2被接通，由此电路303控制施加给MOSFET Q1的门信号的脉宽调制的执行。
等于开路条件故障阈值电压VOCFT的电流反馈电压VCF表示工作为开路的LED负载100的存在。在这种情况下，晶体管Q3被接通，这又断开晶体管Q4。结果，故障检测电压VFD被施加到MOSFET Q1的栅极，从而将输入电流IIN拉到足以熔断可熔电阻F2的电流强度电平上。
低于或等于短路条件故障阈值电压VSCFT的LED电压VLED表示工作在低LED电压状态中(具体而言，工作为短路)的LED负载100的存在。在这种情况下，晶体管Q4被断开，以便将故障检测电压VFD施加到MOSFET Q1的栅极端，由此LED驱动器300将输入电流IIN拉到足以熔断可熔电阻F2的电流强度电平上。
系统201的“OFF”状态操作涉及通过高阻抗网络(未图示)(例如20千欧姆)施加输入电压(未图示)。使用常规的冲突监视器(未图示)测量LED驱动器300的输入端上的电压。在一种实施例中，如果可熔电阻F2在“ON”状态操作过程中已经熔断作为系统201的故障状态的指示，则在LED驱动器300的输入端上测量的电压将超过冲突监视器电压阈值，以便于由冲突监视器检测故障条件。相反地，如果可熔电阻F2在“ON”状态操作过程中并未熔断，则在LED驱动器300的输入端上测量的电压将低于冲突监视器电压阈值，由此冲突监视器检测系统201的非故障操作状态。
可选择地，冲突监视器可以测量“ON”状态输入线路电流IIN以检测系统201的任一故障状态。在这种情况下，如果在“ON”状态操作过程中可熔电阻F2熔断，则“ON”状态输入线路电流IIN将低于冲突监视器电流阈值，以便于由冲突监视器检测故障状态。相反地，如果可熔电阻F2在“ON”状态操作过程中尚未熔断，则“ON”状态输入线路电流IIN将高于冲突监视器电流阈值，由此冲突监视器检测系统201的非故障操作状态。
虽然在此所公开的本发明的实施例当前被视为优选的，但是在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。本发明的保护范围将在所附的权利要求书中进行阐述，并且落入等同物的意义与范围之内的所有改变预定包含在其中。
Claims (16)
1.一种用于提供电源给LED负载(10)的系统(20)，该系统(20)包括：
LED驱动器模块(30)，可用于作为温度相关反馈信号(TDFS)的函数来调整通过LED负载(10)的LED电流(ILED)的流量；和
电流控制器模块(60)，与所述LED驱动器模块(30)电通信，以便将温度相关反馈信号(TDFS)传送给所述LED驱动器模块(10)，
其中所述电流控制器模块(60)可用于作为LED负载(10)的工作温度和通过LED负载(10)的LED电流(ILED)的流量的函数来生成温度相关反馈信号(TDFS)，
其中该系统(20)还包括：
故障检测器模块(70)，可用于生成故障检测信号(FDS)，以响应于LED负载(10)工作为开路；
驱动器禁止通知器(80)，与所述故障检测器模块(70)电通信，以便从所述故障检测器模块(70)接收故障检测信号(FDS)的通信，所述驱动器禁止通知器(80)包括可熔电阻(F1)，可用于响应于由所述驱动器禁止通知器(80)接收到故障检测信号(FDS)而熔断；和
LED驱动器禁止器模块(90)，可用于响应于所述可熔电阻(F1)的熔断而禁止所述LED驱动器模块(30)。
2.权利要求1的系统(20)，其中所述电流控制器模块(600)包括：
用于作为所检测的LED负载(10)的工作温度的函数来生成温度反馈电压(VTF)的装置；
用于作为所检测的通过LED负载(10)的LED电流(ILED)的流量的函数来生成电流反馈电压(VCF)的装置；和
用于混合温度反馈电压(VTF)和电流反馈电压(VCF)以生成温度相关反馈信号(TDFS)的装置。
3.权利要求1的系统(20)，其中所述电流控制器模块(600)包括：
运算放大器(U1)，可用于作为LED负载(10)的工作温度的函数来生成温度反馈电压(VTF)。
4.权利要求3的系统(20)，还包括：
LED温度传感器模块(40)，可用于检测LED负载(10)的工作温度和生成表示由所述LED温度传感器模块(40)检测的LED负载(10)的工作温度的温度检测信号(TSS)，
其中所述LED温度传感器(40)与所述电流控制器模块(60)电通信，以便将温度检测信号(TSS)传送给所述运算放大器(U1)，由此所述运算放大器(U1)作为LED负载(10)的工作温度的函数生成温度反馈电压(VTF)。
5.权利要求4的系统(20)，其中所述温度传感器模块(40)包括：
温度系数电阻(RNTC)，与LED负载(10)热传递，以便从而检测LED负载的工作温度。
6.权利要求1的系统(20)，其中所述电流控制器模块(60)包括：
运算放大器(U2)，可用于作为通过LED负载(10)的LED电流(ILED)的流量的函数来生成电流反馈电压(VCF)。
7.权利要求6的系统(20)，还包括：
LED电流传感器模块(50)，可用于检测通过LED负载(10)的LED电流(ILED)的流量和生成表示由所述LED电流传感器模块(50)检测的通过LED负载(10)的LED电流(ILED)的流量的电流检测信号(CSS)，
其中所述LED电流传感器模块(50)与所述电流控制器模块(60)电通信，以便将电流检测信号(CSS)传送给所述运算放大器(U2)，由此所述运算放大器(U2)作为通过LED负载(10)的LED电流(ILED)的流量的函数来生成电流反馈电压(VCF)。
8.一种用于提供电源给LED负载(10)的系统(20)，该系统(20)包括：
LED驱动器模块(30)，可用于作为温度相关反馈信号(TDFS)的函数来调整通过LED负载(10)的LED电流(ILED)的流量；和
电流控制器模块(60)，与所述LED驱动器模块(30)电通信，以便将温度相关反馈信号(TDFS)传送给所述LED驱动器模块(10)，
其中所述电流控制器模块(60)可用于作为LED负载(10)的工作温度和通过LED负载(10)的LED电流(ILED)的流量的函数来生成温度相关反馈信号(TDFS)，
其中该系统(20)还包括：
故障检测器模块(70)，可用于响应于LED负载(10)工作为短路而生成故障检测信号(FDS)；
驱动器禁止通知器(80)，与所述故障检测器模块(70)电通信，以接收所述故障检测器模块(70)的故障检测信号(FDS)的传送，所述驱动器禁止通知器(80)包括可熔电阻(F1)，可用于响应于由所述驱动器禁止通知器(80)接收故障检测信号(FDS)而熔断；和
LED驱动器禁止器模块(90)，可用于响应于所述可熔电阻(F1)的熔断而禁止所述LED驱动器模块(30)。
9.权利要求8的系统(20)，其中所述电流控制器模块(600)包括：
用于作为所检测的LED负载(10)的工作温度的函数来生成温度反馈电压(VTF)的装置；
用于作为所检测的通过LED负载(10)的LED电流(ILED)的流量的函数来生成电流反馈电压(VCF)的装置；和
用于混合温度反馈电压(VTF)和电流反馈电压(VCF)以生成温度相关反馈信号(TDFS)的装置。
10.权利要求8的系统(20)，其中所述电流控制器模块(600)包括：
运算放大器(U1)，可用于作为LED负载(10)的工作温度的函数来生成温度反馈电压(VTF)。
11.权利要求10的系统(20)，还包括：
LED温度传感器模块(40)，可用于检测LED负载(10)的工作温度和生成表示由所述LED温度传感器模块(40)检测的LED负载(10)的工作温度的温度检测信号(TSS)，
其中所述LED温度传感器(40)与所述电流控制器模块(60)电通信，以便将温度检测信号(TSS)传送给所述运算放大器(U1)，由此所述运算放大器(U1)作为LED负载(10)的工作温度的函数生成温度反馈电压(VTF)。
12.权利要求11的系统(20)，其中所述温度传感器模块(40)包括：
温度系数电阻(RNTC)，与LED负载(10)热传递，以便从而检测LED负载的工作温度。
13.权利要求8的系统(20)，其中所述电流控制器模块(60)包括：
运算放大器(U2)，可用于作为通过LED负载(10)的LED电流(ILED)的流量的函数来生成电流反馈电压(VCF)。
14.权利要求13的系统(20)，还包括：
LED电流传感器模块(50)，可用于检测通过LED负载(10)的LED电流(ILED)的流量和生成表示由所述LED电流传感器模块(50)检测的通过LED负载(10)的LED电流(ILED)的流量的电流检测信号(CSS)，
其中所述LED电流传感器模块(50)与所述电流控制器模块(60)电通信，以便将电流检测信号(CSS)传送给所述运算放大器(U2)，由此所述运算放大器(U2)作为通过LED负载(10)的LED电流(ILED)的流量的函数来生成电流反馈电压(VCF)。
15.一种用于提供电源给LED负载(10)的方法，该方法包括：
生成表示通过LED负载(10)的LED电流(ILED)的流量的电流检测信号(CSS)；
生成表示LED负载(10)的工作温度的温度检测信号(TSS)；
作为电流检测信号(CSS)和温度检测信号(TSS)的混合的函数，调整通过LED负载(10)的LED电流(ILED)的流量；
监视LED负载(10)；和
响应于在LED负载(10)上检测到开路或短路之一，禁止驱动器模块(30)通过LED负载(10)提供LED电流(ILED)。
16.权利要求15的方法，还包括：
响应于LED负载(10)工作为开路或短路之一，熔断可熔电阻(F1，F2)；和
响应于可熔电阻(F1，F2)被熔断，停止LED电流(ILED)通过LED负载(10)的流动。
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