ЛАМПОВЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО (ВАРИАНТЫ)
LAMP ASSEMBLY FOR VEHICLES AND CORRESPONDING VEHICLES (OPTIONS)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение в общем относится к системам освещения транспортных средств и, в частности, к обнаружению отказов в светодиодном ламповом узле.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В последнее время все чаще транспортные средства оснащаются ламповыми узлами, которые содержат множество светоизлучающих диодов (LED, светодиодов) вместо традиционных ламп накаливания или галогеновых ламп. Как правило, светодиодные ламповые узлы более энергоэффективны и имеют больший срок службы. В некоторых регионах необходим индикатор отказа одного или более светоизлучающих диодов в фаре, вызывающего уменьшение излучаемого света ниже нормативного уровня (смотри Единообразные предписания, касающиеся утверждения транспортных средств в отношении установки устройств освещения и световой сигнализации, Правила 48 ЕЭК).
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Приложенная формула изобретения определяет настоящую заявку. Настоящее раскрытие обобщает аспекты вариантов осуществления и не должно использоваться для ограничения формулы изобретения. Другие реализации рассматриваются в соответствии с описанными в настоящем документе технологиями, которые станут понятны специалисту в области техники при изучении следующих далее чертежей и подробного описания, и такие реализации находятся в пределах объема охраны настоящей заявки.
[0004] Раскрыты примерные варианты осуществления обнаружения отказов в светодиодном ламповом узле. Примерный раскрытый ламповый узел включает в себя множество светодиодных цепей, последовательно соединенных вместе. Светодиодные цепи включают в себя светоизлучающий диод, первый резистор и оптопару. Примерный раскрытый ламповый узел также включает в себя линию определения, электрически соединенную с одной из светодиодных цепей. Линия определения имеет первое значение напряжения, когда все светоизлучающие диоды в этом множестве светодиодных цепей находятся в рабочем состоянии, и второе значение напряжения, когда по меньшей мере один из светоизлучающих диодов вышел из строя.
[0005] Примерное транспортное средство включает в себя устройство управления питанием фары, модуль управления кузовным оборудованием и ламповый узел. Ламповый узел включает в себя линию определения. Линия определения имеет первое значение напряжения, когда все из множества светодиодов в ламповом узле находятся в рабочем состоянии, и второе значение напряжения, когда по меньшей мере один из множества светоизлучающих диодов вышел из строя.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0006] Для лучшего понимания изобретения можно обратиться к вариантам осуществления, показанным на следующих далее чертежах. Компоненты на чертежах необязательно выполнены в масштабе, и связанные элементы могут быть опущены, или в некоторых примерах пропорции могут быть преувеличены так, чтобы подчеркнуть и наглядно проиллюстрировать новые описанные в настоящем документе признаки. Кроме того, компоненты системы могут быть расположены различным образом, известным в уровне техники. Дополнительно на чертежах одинаковые ссылочные позиции обозначают соответствующие части на различных видах.
[0007] Фиг. 1A и 1B представляют собой схемы системы обнаружения отказов в светодиодном ламповом узле в соответствии с замыслами настоящего изобретения.
[0008] Фиг. 2 представляет собой структурную схему гибридного светодиодного лампового узла.
[0009] Фиг. 3 представляет собой блок-схему способа обнаружения отказов в светодиодном ламповом узле.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] Хотя изобретение может быть выполнено в различных формах, на чертежах показаны и далее будут описаны некоторые примерные и неограничивающие варианты осуществления с пониманием, что настоящее раскрытие следует рассматривать как иллюстративный пример изобретения, а не как ограничение изобретения конкретными проиллюстрированными вариантами осуществления.
[0011] Для получения светового выхода светоизлучающие диоды (светодиоды) соединены последовательно. Например, фара транспортного средства может включать в себя от шести до двенадцати последовательно соединенных светоизлучающих диодов для получения от 700 люмен до 1200 люмен. Эти последовательно соединенные светоизлучающие диоды приводятся в действие источником постоянного тока, который изменяет напряжение смещения цепи для получения постоянного тока, текущего через светоизлучающие диоды. Изменение напряжения смещения зависит от срока эксплуатации светоизлучающих диодов, рабочей температуры светоизлучающих диодов и допусков характеристик светоизлучающих диодов. В результате сложно определить текущую нагрузку последовательно соединенных светоизлучающих диодов.
Rdet
[0012] При выходе из строя светоизлучающего диода он выходит из строя (a) в виде разомкнутой цепи, (b) в виде короткого замыкания или (c) в виде резистивного короткого замыкания. Как раскрыто ниже, последовательно соединенные цепи обнаружения обнаруживают выход из строя по меньшей мере одного из светоизлучающих диодов в цепи последовательно соединенных светоизлучающих диодов. Одна из цепей обнаружения электрически параллельно соединена с соответствующим одним из светоизлучающих диодов. Дополнительно цепи обнаружения электрически соединены с линией определения, которая указывает вход из строя одного из более светоизлучающих диодов. Цепь обнаружения включает в себя резистор () и оптопару. Оптопара включает в себя входной светоизлучающий диод и фототранзистор. Когда соответствующий светоизлучающий диод фары активен, входной светоизлучающий диод оптопары также активен, и фототранзистор проводит ток. При выходе из строя соответствующего светоизлучающего диода фары в виде разомкнутой цепи, прямое напряжение последовательности светоизлучающих диодов вызывает высокое напряжение на входном светоизлучающем диоде оптопары, которое приводит к повреждению входного светоизлучающего диода. В результате фототранзистор не проводит ток. При выходе из строя соответствующего светоизлучающего диода фары в виде короткого замыкания, прямое напряжение светоизлучающего диода фары вызывает низкое напряжение на входном светоизлучающем диоде оптопары. В результате фототранзистор не проводит ток. При выходе из строя соответствующего светоизлучающего диода фары в виде резистивного короткого замыкания напряжение на входном светоизлучающем диоде падает. В результате фототранзистор ограничивает течение тока на линии определения. При прекращении тока (вследствие того, что фототранзистор одной из оптопар не проводит ток) или уменьшении тока (вследствие того, что фототранзистор одной из оптопар ограничивает ток) на линии определения, выходное напряжение цепи определения опускается ниже порогового значения.
[0013] Фиг. 1A и 1B представляют собой схемы системы обнаружения отказов в светодиодном ламповом узле 100 в соответствии с замыслами настоящего изобретения. В проиллюстрированном примере система включает в себя цепь 102 управления фарой, светодиодный ламповый узел 100, модуль 104 управления кузовным оборудованием, человеко-машинный интерфейс (HMI) 106 и шину 108 передачи данных транспортного средства. Цепь 102 управления фарой электрически соединена с шиной 110 питания транспортного средства. Цепь 102 управления фарой включает в себя компоненты (например, резисторы, конденсаторы, индукторы, преобразователи постоянного тока, интегральные схемы и т.д.) для обеспечения постоянного тока для светодиодного лампового узла 100. В проиллюстрированном примере цепь 102 управления фарой находится под управлением модуля 104 управления кузовным оборудованием для активации и отключения светодиодного лампового узла 100.
Rdetbias
Rdetsense
Rdet
Rdet
Rdet
[0014] Светодиодный ламповый узел 100 включает в себя светодиодные цепи 112 обнаружения, резистор () 114 смещения и резистор () 116 определения. Светодиодные цепи 112 обнаружения электрически последовательно соединены. В проиллюстрированном примере светодиодные цепи 112 обнаружения включают в себя светоизлучающий диод 118 фары, резистор () 120 обнаружения и оптопару 122. При приеме тока от цепи 102 управления фарой светоизлучающий диод 118 фары излучает свет. Например, светоизлучающий диод 118 фары может излучать 300 люмен света. Светоизлучающий диод 118 фары имеет анодный вывод 124 и катодный вывод 126. Резистор () 120 обнаружения имеет первый вывод 128 и второй вывод 130. Значение (в Омах) резистора () 120 обнаружения выбрано так, чтобы соответствовать характеристикам светоизлучающего диода 118 фары так, что при резистивном коротком замыкании светоизлучающего диода 118 фары входное напряжение на оптопаре 122 уменьшается.
[0015] Оптопара 122 электрически соединена со светоизлучающим диодом 118 фары. Оптопара 122 имеет анодный вывод 132, катодный вывод 134, вывод 136 коллектора и вывод 138 эмиттера. Анодный вывод 132 и катодный вывод 134 электрически соединены с входным светоизлучающим диодом оптопары 122. Вывод 136 коллектора и вывод 138 эмиттера электрически соединены с фототранзистором оптопары 122. Если напряжение на анодном выводе 132 и катодном выводе 134 удовлетворяет (например, больше или равно) пороговому напряжению, входной светоизлучающий диод излучает свет (например, инфракрасный свет), и фототранзистор позволяет течение тока между выводом 136 коллектора и выводом 138 эмиттера. При выходе из строя светоизлучающего диода 118 фары в виде короткого замыкания, входной светоизлучающий диод не активен, и ток не течет между выводом 136 коллектора и выводом 138 эмиттера.
Rdet
[0016] Оптопара 122 выбрана так, чтобы пороговое напряжение входного светоизлучающего диода было меньше напряжения, которое вызывает излучение света светоизлучающим диодом 118 фары. Например, напряжение, которое активирует светоизлучающий диод 118 фары, может составлять 3,25 В, а напряжение для активации оптопары 122 может составлять 2,2 В. Оптопара 122 и резистор () 120 обнаружения также выбраны так, что при выходе из строя светоизлучающего диода 118 фары в виде разомкнутой цепи, ток через входной светоизлучающий диод является достаточно высоким для повреждения входного светоизлучающего диода. Например, входной светоизлучающий диод может выходить из строя в ответ на ток, превышающий 60 мА.
Rdetbias
Rdet
Rdet
Rdetbias
Rdetsense
[0017] В проиллюстрированном примере на Фиг. 1B, анодный вывод 124 светоизлучающего диода 118 фары электрически соединен с (i) первым выводом 140 резистора () 114 смещения и цепью 102 управления фарой (например, светодиодная цепь 112 обнаружения является первой), или (ii) катодным выводом 126 предыдущей светодиодной цепи 112 обнаружения. Катодный вывод 126 светоизлучающего диода 118 фары электрически соединен с (i) анодным выводом 124 следующей светодиодной цепи 112 обнаружения или (ii) землей. Первый вывод 128 резистора 120 обнаружения () электрически соединен с анодным выводом 124 светоизлучающего диода 118 фары. Второй вывод 130 резистора () 120 обнаружения электрически соединен с анодным выводом 132 оптопары 122. Катодный вывод 134 оптопары 122 электрически соединен с катодным выводом 126 светоизлучающего диода 118 фары. Дополнительно вывод 136 коллектора оптопары 122 электрически соединен со (i) вторым выводом 142 резистора 114 () смещения (например, светодиодная цепь 112 обнаружения является первой) или (ii) выводом 138 эмиттера следующей светодиодной цепи 112 обнаружения. Вывод 138 эмиттера оптопары 122 электрически соединен с (i) выводом 136 коллектора следующей светодиодной цепи 112 обнаружения или (ii) первым выводом 144 резистора () 116 определения и линией 146 определения.
Rdetbias
Rdetsense
Rdetbias
Rdetsense
[0018] Резистор () 114 смещения и резистор () 116 определения выбраны так, что (a) если любая из оптопар 122 светодиодных цепей 112 обнаружения не позволяет течение тока между соответственным выводом 138 эмиттера и выводом 136 коллектора, напряжение на линии 146 определения является нулевым, и (b) если все оптопары 122 светодиодных цепей 112 обнаружения позволяют течение тока между выводами 138 эмиттеров и выводами 136 коллекторов, напряжение на линии 146 определения выше порогового напряжения. Например, пороговое напряжение может составлять 0,5 В. Пороговое напряжение выбрано так, чтобы (a) быть выше предполагаемого переходного напряжения линии 146 определения и (b) учитывать (i) переменное напряжение делителя напряжения, образованное резистором () 114 смещения и резистором () 116 определения вследствие переменного напряжения, подаваемого цепью 102 управления фарой, и (ii) допустимое отклонение напряжения на входе в модуль 104 управления кузовным оборудованием. Таким образом, линия 146 определения светодиодного лампового узла 100 выдает первое напряжение при выходе из строя одного или более светоизлучающих диодов 118 фары и второе напряжение при работе всех светоизлучающих диодов 118 фары.
[0019] Модуль 104 управления кузовным оборудованием управляет различными подсистемами транспортного средства. Например, модуль 104 управления кузовным оборудованием может управлять электрическими стеклоподъемниками, электрическими замками, системой иммобилайзера и/или электрическими зеркалами и т.д. Модуль 104 управления кузовным оборудованием включает в себя процессор/процессоры и цепи, например, для приведения в действие реле (например, для управления стеклоочистительной жидкостью и т.д.), для приведения в действие коллекторных электродвигателей постоянного тока (DC) (например, для управления сиденьями с электроприводом, электрическими замками, электрическими стеклоподъемниками, стеклоочистителями и т.д.), для приведения в действие шаговых электродвигателей и/или для приведения в действие светоизлучающих диодов и т.д. В проиллюстрированном примере модуль 104 управления кузовным оборудованием управляет цепью 102 управления фарой для управления (например, включения, выключения, переключения и т.д.) светодиодным ламповым узлом 100 транспортного средства на основе входных данных, принимаемых через HMI 106.
[0020] Модуль 104 управления кузовным оборудованием включает в себя цепь управления для отслеживания одной или более линий 146 определения и выдачи инструкции HMI 106 по шине 108 передачи данных транспортного средства для действия на основе состояния узла 100 фары. Цепь управления может включать в себя любое подходящее устройство обработки или набор устройств обработки, таких как, но не ограничиваясь: микропроцессор, платформа на основе микроконтроллера, подходящая интегральная схема, одна или более программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA) или одна или более интегральных схем специального назначения (ASIC). Дополнительно в некоторых примерах цепь управления включает в себя физическую память (например, энергозависимую память, энергонезависимую память и т.д.), в которой могут быть воплощены один или более наборов инструкций, например, аппаратно-программное обеспечение для выполнения способов в соответствии с настоящим изобретением. Например, цепь управления может включать в себя RAM, EPROM, EEPROM, флэш-память и/или твердотельную память на основе мемристора.
[0021] Модуль 104 управления кузовным оборудованием электрически соединен с линией 146 определения. Модуль 104 управления кузовным оборудованием определяет состояние (например, выход из строя одного или более светоизлучающих диодов 118 фары и т.д.) светодиодного лампового узла 100. Если линия 146 определения указывает выход из строя по меньшей мере одного из светоизлучающих диодов 118 фары, модуль 104 управления кузовным оборудованием выдает инструкцию HMI 106 для обеспечения звукового и/или визуального индикатора. В некоторых примерах модуль 104 управления кузовным оборудованием выдает инструкцию HMI 106 для постоянного обеспечения индикатора, если (a) переключатель зажигания транспортного средства установлен в положение включения, и (b) линия 146 определения указывает выход из строя по меньшей мере одного из светоизлучающих диодов 118 фары. В некоторых примерах модуль 104 управления кузовным оборудованием электрически соединен с множеством линий 146 определения от других светодиодных ламповых узлов 100. Например, первая линия 146 определения может быть связана со светодиодным ламповым узлом 100 с водительской стороны, а вторая линия 146 определения может быть связана со светодиодным ламповым узлом 100 с пассажирской стороны. В некоторых таких примерах модуль 104 управления кузовным оборудованием обеспечивает инструкции HMI 106 для отображения отдельных индикаторов. Альтернативно в некоторых таких примерах модуль 104 управления кузовным оборудованием обеспечивает инструкции для активации сигнального индикатора, если какая-либо из линий 146 определения указывает отказ одного из светодиодных ламповых узлов 100.
[0022] HMI 106 обеспечивает взаимодействие между транспортным средством и пользователем (например, водителем, пассажиром и т.д.). HMI 106 включает в себя цифровые и/или аналоговые интерфейсы (например, устройства ввода и устройства вывода) для приема входных данных от пользователя/пользователей и отображения информации. Устройства ввода могут включать в себя, например, ручку управления, приборную панель, цифровую камеру для получения изображений и/или визуального распознавания команд, сенсорный экран, устройство ввода аудиосигнала (например, встроенный микрофон), кнопки или сенсорную панель. Устройства вывода могут включать в себя устройства вывода на приборной панели (например, циферблаты, световые устройства), исполнительные устройства, проекционный дисплей, дисплей на центральной консоли (например, жидкокристаллический дисплей («LCD»), дисплей на органических светодиодах («OLED»), плоскопанельный дисплей, твердотельный дисплей и т.д.) и/или динамики. В проиллюстрированном примере HMI 106 включает в себя аппаратное обеспечение (например, процессор или контроллер, память, хранилище и т.д.) и программное обеспечение (например, операционную систему и т.д.) для информационно-развлекательной системы. После приема инструкций от модуля 104 управления кузовным оборудованием HMI 106 обеспечивает звуковой (например, через звуковую систему) и/или визуальный индикатор, указывающий отказ по меньшей мере одного из светодиодных ламповых узлов 100. Например, HMI 106 может активировать световой индикатор на дисплее приборной панели или может обеспечивать предупреждающее сообщение на дисплее центральной консоли.
[0023] В проиллюстрированном примере шина 108 передачи данных транспортного средства включает в себя одну или более шин передачи данных, проходящих по всему транспортному средству. Шина 108 передачи данных транспортного средства коммуникативно соединяет модуль 104 управления кузовным оборудованием и HMI 106. В некоторых примерах шина 108 передачи данных транспортного средства реализована в соответствии с протоколом шины локальной сети контроллеров (CAN), который определен Международной организацией по стандартизации (ISO) 11898-1. Альтернативно или дополнительно в некоторых примерах шина 108 передачи данных транспортного средства может включать в себя шину передачи данных мультимедийных систем (MOST) или шину CAN с изменяемой скоростью передачи данных (CAN-FD) (ISO 11898-7).
[0024] Шина 110 питания транспортного средства электрически соединена с менеджером питания, который регулирует ток и напряжение от аккумулятора и/или генератора. Шина 110 питания транспортного средства подает питание постоянного тока различным подсистемам транспортного средства.
[0025] Фиг. 2 представляет собой структурную схему гибридного светодиодного лампового узла 200. Гибридный светодиодный ламповый узел 200 включает в себя множество светодиодных ламповых узлов 100, показанных на Фиг. 1А. В проиллюстрированном примере гибридный светодиодный ламповый узел 200 включает в себя светодиодный узел 202 ближнего света и светодиодный узел 204 дальнего света. Гибридный светодиодный ламповый узел 200 также может включать в себя другие светодиодные ламповые узлы 100, например, светодиодный узел противотуманной фары и светодиодный узел сигнала поворота. Светодиодный узел 202 ближнего света обеспечивает относительно небольшое количество света (например, 3000 люмен на узел и т.д.), а светодиодный узел 204 дальнего света обеспечивает относительно большое количество света (например, 9000 люмен на узел и т.д.). Для достижения этого светодиодный узел 202 ближнего света и светодиодный узел 204 дальнего света могут иметь различное число светодиодных цепей 112 обнаружения и/или могут использовать различные светоизлучающие диоды 118 фары.
[0026] Модуль 104 управления кузовным оборудованием отдельно управляет узлами 202 и 204 через цепь 102 управления фарой. Дополнительно узлы 202 и 204 имеют отдельные линии 146 определения. В некоторых примерах модуль 104 управления кузовным оборудованием обнаруживает отказ какого-либо из узлов 202 и 204 и выдает инструкцию HMI 106 для обеспечения индикатора отказа. Альтернативно в некоторых примерах модуль 104 управления кузовным оборудованием обнаруживает, какой из узлов 202 и 204 подвергся отказу, и выдает инструкцию HMI 106 для обеспечения конкретного индикатора отказа. Например, если линия 146 определения для светодиодного узла 202 ближнего света указывает выход из строя одного из светоизлучающих диодов 118 фары, модуль 104 управления кузовным оборудованием может выдавать инструкцию HMI 106 для обеспечения индикатора отказа ближнего света.
[0027] Фиг. 3 представляет собой блок-схему способа обнаружения отказов в светодиодном ламповом узле 100. Сначала на этапе 302 модуль 104 управления кузовным оборудованием отслеживает линию/линии 146 определения. На этапе 304 модуль 104 управления кузовным оборудованием определяет, указывают ли линии 146 определения выход из строя по меньшей мере одного из светоизлучающих диодов 118 фары. Модуль 104 управления кузовным оборудованием определяет выход из строя по меньшей мере одного из светоизлучающих диодов 118 фары, если напряжение на линии/линиях 146 определения ниже порогового значения напряжения. Если линия/линии 146 определения указывает/указывают выход из строя по меньшей мере одного из светоизлучающих диодов 118 фары, на этапе 306 модуль 104 управления кузовным оборудованием выдает инструкцию по шине 108 передачи данных транспортного средства в HMI 106 для обеспечения индикатора отказа. В противном случае, если линия/линии 146 определения не указывает/не указывают выход из строя по меньшей мере одного из светоизлучающих диодов 118 фары, на этапе 302 модуль 104 управления кузовным оборудованием продолжает отслеживать линию/линии 146 определения.
[0028] Блок-схема на Фиг. 3 представляет собой способ, который может быть реализован машиночитаемыми инструкциями, содержащими одну или более программ, которые при выполнении могут реализовывать модуль 104 управления кузовным оборудованием, показанный на Фиг. 1A и 2. Дополнительно, хотя примерная программа/программы описана/описаны со ссылкой на блок-схему, проиллюстрированную на Фиг 3, альтернативно может быть использовано множество других способов реализации примерного модуля 104 управления кузовным оборудованием. Например, порядок выполнения этапов может быть изменен, и/или некоторые из описанных этапов могут быть изменены, пропущены или объединены.
[0029] Хотя в настоящем документе примеры описывают цепь обнаружения, используемую в светодиодном освещении транспортного средства, примерная цепь может быть использована для обнаружения отказов в других областях, где имеется последовательное соединение светоизлучающих диодов. Например, примерная цепь обнаружения может быть использована в бытовой электронике, домашнем освещении и/или в приложениях технологии «Интернет вещей».
[0030] В настоящей заявке использование разделительных союзов предназначено для включения соединительных союзов. Использование формы единственного числа не предназначено для указания количества элементов. В частности, ссылка на «объект» предназначена для обозначения одного из возможного множества таких объектов. Дополнительно союз «или» может быть использован для передачи одновременно присутствующих признаков, а не взаимоисключающих альтернатив. Другими словами, союз «или» следует понимать как подразумевающий значение «и/или». Выражения «включает в себя», «включающий в себя» и «включают в себя» охватывают и имеют такой же объем и смысл, что и выражения «содержит», «содержащий» и «содержат» соответственно.
[0031] Вышеописанные варианты осуществления и, в частности, любые «предпочтительные» варианты осуществления представляют собой возможные примеры реализаций и изложены только для четкого понимания принципов изобретения. Множество изменений и модификаций может быть выполнено в вышеописанном варианте/вариантах осуществления по существу без отклонения от сущности и принципов описанных в настоящем документе технологий. Все такие модификации должны быть включены в пределы объема охраны настоящего изобретения и защищены следующей далее формулой изобретения.