本發(fā)明涉及照明安排，并且特別地，涉及用于照明安排的安全保護安排，例如，以便在電路短路的情況下進行切斷（cut-off）。

背景技術(shù)：

為了確保系統(tǒng)安全，大多數(shù)電裝備被配備有保險絲（electrical fuse）。當電線意外短路時，將局部地流過高電流。這可以通過保險絲而避免，當電流變?yōu)楦哂谠谡Ｊ褂闷陂g的預期電流時關(guān)斷系統(tǒng)。

保險絲對于某種類型的照明系統(tǒng)（例如，由連接形成大型有線網(wǎng)絡(luò)的許多燈（諸如LED）組成的照明系統(tǒng)）并不有效。這種類型的照明系統(tǒng)的示例是可穿戴式照明應用或配備有照明的睡袋。

存在為什么這種類型的照明系統(tǒng)要求不同安全系統(tǒng)的兩個理由。第一，串聯(lián)連接的多個LED的電阻在接通時是低的，并且甚至可以與電線的內(nèi)阻可比較。結(jié)果，在正常操作期間的總電流可以類似于在短路情形下的總電流，從而造成難以檢測出短路。為此，普通的保險絲不是有效的安全特征。

為什么保險絲不總是有效的第二個原因是當LED被單獨地控制時造成的。在這種情形下，總系統(tǒng)的電阻很大依賴于被接通的LED的數(shù)目。因此，對于以不同方式配置的系統(tǒng)，所要求的保險絲電流不容易被設(shè)置。

即使正常操作只使得少量LED被接通，但仍舊需要大的保險絲，以允許當所有LED在短時間內(nèi)被接通時的特別情形。這使得難以限制通過系統(tǒng)的電流。

靠近身體穿戴的電照明電路可能存在安全風險。例如，當電線或LED發(fā)生故障時，功率耗散可能會局部地增加。這可導致局部熱點，其會傷害皮膚，或甚至點燃紡織服裝造成火焰。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明由權(quán)利要求限定。

按照本發(fā)明,提供了一種用于照明安排的安全保護安排，其包括：

測量安排，其用于測量與使用至少一個特定驅(qū)動設(shè)置驅(qū)動照明安排相關(guān)聯(lián)的電參數(shù)；

估計安排，其用于基于照明安排的至少一個特定驅(qū)動設(shè)置，估計所述電參數(shù)的預期值；

分析安排，其用于將測量值與估計值比較，以檢測系統(tǒng)故障，以及在檢測到系統(tǒng)故障的情況下提供安全信號，

其中所述至少一個特定驅(qū)動設(shè)置之一是照明安排的關(guān)斷狀態(tài)。

這個安排使得電參數(shù)（或一組電參數(shù)）能夠被測量，并且與預期值進行比較，以導出保險絲的功能（fuse function）。特定驅(qū)動設(shè)置可包括LED的正常使用，但其他驅(qū)動設(shè)置也可以被使用，其給出更可靠的保險絲指示結(jié)果。例如，驅(qū)動設(shè)置可包括LED被關(guān)斷，因為LED在關(guān)斷狀態(tài)時具有高得多的電阻，使得短路可以更容易地被檢測。LED可以通過例如降低驅(qū)動電壓而被關(guān)斷。

LED的強度可以在測量可能的故障之前暫時減小，強度上的這種減小可以通過降低驅(qū)動電壓而實現(xiàn)。

照明安排可被配置成提供不同的輸出，并且然后，驅(qū)動設(shè)置可包括照明安排配置。在這種情形下，所述安排可以考慮照明安排的配置，以導出預期的電參數(shù)，其可以與監(jiān)控值相比較，以實施安全報警系統(tǒng)。因為照明安排是可配置的，所測量的（和所估計的）信號可以隨時間強烈變化。因此，測量、估計和分析優(yōu)選地實時執(zhí)行。

這個方法使用具有LED的特定配置的形式的驅(qū)動設(shè)置。在可配置系統(tǒng)中，LED也可以通過使用數(shù)據(jù)電纜而不是通過操控驅(qū)動電壓來被關(guān)斷。

分析安排可以用于基于安全報警信號提供關(guān)斷。在這種情形下，安全信號不是作為輸出被呈現(xiàn)，而是用來激發(fā)系統(tǒng)關(guān)斷。

在一個示例中，電參數(shù)可包括被提供給照明安排的電流。這個電流將按照被接通的照明單元的數(shù)目以及亮度設(shè)置而變化。

在另一個示例中，電參數(shù)可包括對于照明安排的電源的電壓。照明電路內(nèi)的電壓可以按照被接通的照明單元的數(shù)目以及亮度設(shè)置而變化。

在另一個示例中，電參數(shù)可包括設(shè)置照明安排的配置的數(shù)據(jù)信號。數(shù)據(jù)信號被處理的方式可以提供照明系統(tǒng)是否正確地起作用的指示。

在另一個示例中，電參數(shù)可包括取決于照明安排的配置的電阻。通過測量該電阻，可以確定，照明系統(tǒng)是否具有對應于預期值的電阻。

系統(tǒng)因此實施四個步驟。第一，測量一個或多個信號，諸如流過照明安排的電流、在照明安排上的電壓降、以及驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號。第二，通過考慮系統(tǒng)屬性（如所有部件的電阻和驅(qū)動電壓）和系統(tǒng)（被接通的功能部件）的預期行為的計算而估計信號。第三，把測量值與估計值進行比較。當存在不匹配時（即使在考慮誤差幅度后），系統(tǒng)檢測到故障，并且觸發(fā)最后的步驟，其可以是提供報警或是自動關(guān)斷系統(tǒng)。

估計安排可以考慮驅(qū)動電壓電平和照明安排部件的電阻來估計電參數(shù)的預期值。

如上提及的，安全保護系統(tǒng)可被應用到具有可配置成驅(qū)動為不同亮度設(shè)置和/或具有不同數(shù)目的激活的LED的多個LED的形式的可穿戴照明安排。

本發(fā)明還提供一種檢測包括多個LED的照明安排的系統(tǒng)故障的方法，該方法包括：

確定與使用至少一個特定驅(qū)動設(shè)置驅(qū)動照明安排相關(guān)聯(lián)的電參數(shù)；

基于照明安排的所述至少一個特定驅(qū)動設(shè)置，估計所述電參數(shù)的預期值；

將測量值與預期值比較，以檢測在關(guān)斷所有LED或選擇一組LED后的系統(tǒng)故障；以及

在檢測到系統(tǒng)故障的情況下，提供安全信號。

基于安全信號，可以提供關(guān)斷。

電參數(shù)可包括以下的一項或多項：

被提供給照明安排的電流；

對于照明安排的電源的電壓；

設(shè)置照明安排的配置的數(shù)據(jù)信號；以及

取決于照明安排的配置的電阻。

要檢測的系統(tǒng)故障可包括電短路。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的示例，其中：

圖1示出照明系統(tǒng)的第一示例；

圖2示出圖1的系統(tǒng)中使用的數(shù)據(jù)信號的示例；

圖3示出照明系統(tǒng)的第二示例；

圖4示出提供安全信號或關(guān)斷功能的方法；

圖5示出如何修正圖1的系統(tǒng)來實施圖4的方法的示例；以及

圖6示出并入了可穿戴照明安排的衣服的項。

具體實施方式

本發(fā)明提供用于照明安排的安全保護安排。電參數(shù)被測量（在使用特定驅(qū)動設(shè)置而驅(qū)動照明安排時），并且把它與電參數(shù)的估計的預期值進行比較，以使得在檢測到的系統(tǒng)故障的情況下可以提供安全報警信號或進行關(guān)斷。照明安排可配置成提供不同的輸出，以及驅(qū)動器設(shè)置可以對應于特定配置。

圖1示出了包括控制器11和照明安排12的照明系統(tǒng)。

照明安排12包括諸如LED 14那樣的照明單元陣列。在示出的示例中，LED并聯(lián)連接在由控制器10提供的電源電壓Vsource與地之間。

在梯形（ladder）的末端（節(jié)點16）處的電壓作為反饋信號提供給控制器10，并且限定返回電壓Vreturn。

在這個示例中，LED 14由數(shù)據(jù)線18控制，數(shù)據(jù)線18上的數(shù)據(jù)控制信號data_send由控制器提供。在已經(jīng)傳遞到了所有LED后，數(shù)據(jù)控制信號被返回作為信號數(shù)據(jù)data_return。

圖1中示出的方塊20表示電線電阻。

本發(fā)明提供用于檢測照明安排12內(nèi)的故障的系統(tǒng)，例如，用于檢測諸如被示為連接22那樣的短路的存在。

從可單獨尋址的LED處接收的典型數(shù)據(jù)信號被繪制在圖2中。數(shù)據(jù)信號Data_send被提供到LED陣列，其包括一系列比特/字節(jié)，其每個用于LED中的相應一個LED。每個LED使用進入的數(shù)據(jù)信號的某個部分（包含一個或多個比特），并且重新生成具有其一部分被移除的數(shù)據(jù)信號，以供隨后的LED處理。

在短路（信號“Data_return(短路)”）的情形下，數(shù)據(jù)信號不被適當處理，以及數(shù)據(jù)返回信號與來自不具有短路的系統(tǒng)的信號（信號“Data_return(未短路)”）不同。因此，在這種類型的可配置系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)信號被處理的方式可被用作為短路的指示。

可以存在可被控制器10感知的并且取決于照明安排12的配置和/或短路的存在的各種其他電參數(shù)。

例如，參照圖1的安排：

返回電壓Vreturn將取決于有多少個LED 14處在導通狀態(tài)。當被接通時，LED支?。╠raw）電流，這將影響流過串聯(lián)電阻的電流，并且由此，改變在節(jié)點16處的電壓。

從線Vsource支取的電流將取決于支取電流的LED的數(shù)目而變化。

數(shù)據(jù)信號data_send和/或返回的輸出信號data_return 可用來確定照明配置。

在Vsource與地之間的網(wǎng)絡(luò)的電阻也取決于照明安排的配置。

這提供了可以作出的各種不同的測量，并且其將取決于照明安排的配置而變化。因此，基于照明安排的已知配置，可以導出電參數(shù)的預期值（其可以是一個或多個值）。

而且，選擇測量的某些或所有測量，使得其在短路的情況下進行變化。

誤差幅度（margin of error）可被應用來減小虛假安全消息或不必要的關(guān)斷操作的機會。該誤差幅度可以基于系統(tǒng)建模而被確定，或其可以僅僅是預期的參數(shù)值的縮放。例如，如果預期的電流是1 A，以及更高的電流指示著故障，則用于與測量的電流進行比較的值可以是高20%的，即，1.2A。相同的邏輯可被應用到其他可能的參數(shù)，并且它們可以通過使用誤差幅度而被增加或減小。例如，照明安排的電阻在短路的情況下被預期為減小，使得預期的電阻值可以通過誤差幅度被減小，以創(chuàng)建用于比較的數(shù)值。不同的誤差幅度（例如，10%、20%、30%、或甚至50%）可能是適當?shù)模@取決于所要被預期的估計有多精確，以及在預期的系統(tǒng)故障類型（例如，短路）的情況下預期會有多少變化。

如上所述，在發(fā)生短路的情況下以及取決于照明安排配置，測量中的至少某些測量變化。例如，對于圖1中示出的短路22：

返回電壓Vreturn將更低，因為存在接地連接。

從線Vsource支取的電流將更高，因為短路接地。

返回數(shù)據(jù)信號data_return與沒有短路的情形相比較將是不同的，諸如包含較少的比特或完全沒有比特。

在Vsource與地之間的網(wǎng)絡(luò)的電阻將由于短路而減小。

對于基于可配置照明安排的的實施方案（即，對于單個照明單元或照明單元組進行有效控制的照明系統(tǒng)），可以測量這些參數(shù)的一個或多個參數(shù)，并且其可以確定這些參數(shù)是否滿足考慮照明安排的配置的預期值。

本發(fā)明可以代替地應用到不具有數(shù)據(jù)輸入的無源系統(tǒng)，如圖3所示。在這種情形下，電源電壓、返回電壓和地電壓、以及流到電源或回到地的電流都是可用作為測量參數(shù)。

在這種情形下，照明系統(tǒng)的配置在正常使用下保持靜止。然而，驅(qū)動設(shè)置可以以其他方式變化，使得保險絲檢測功能能夠更可靠地實施。

例如，所有的LED或LED中的一部分LED可以通過降低電源電壓Vsource到低于正常操作電壓而被關(guān)斷。然后，可以測量電源連接（Vsource與地）之間的電阻。替換地，LED中的所有LED或一部分LED可以通過降低電源電壓而再次被關(guān)斷，以及從電源支取的電流可以被測量。

由于LED在關(guān)斷OFF狀態(tài)下具有高電阻，有可能檢測電線之間的任何短路，因為短路具有低的歐姆特性。該過程可以以人眼看不到的非常短的時間范圍周期地實行。

使得某些LED被關(guān)斷的概念也可以被應用到圖1的可配置系統(tǒng)，但代替于操控電源電壓而使用數(shù)據(jù)線。因此，系統(tǒng)可以施加其本身的配置以用于安全測試，而不依賴于用戶選擇的配置。

圖4示出了所執(zhí)行的方法的流程圖。

步驟30涉及使用特定驅(qū)動設(shè)置確定以上對照明安排概述的電參數(shù)中的一個或多個電參數(shù)。

這個確定步驟可包括測量步驟，使得例如由用戶設(shè)置的流行的驅(qū)動配置可以被測量。替換地，所述確定可以是基于為了安全測試所應用的設(shè)置的，諸如所應用的驅(qū)動電壓。

因此，這些驅(qū)動設(shè)置可以涉及如由數(shù)據(jù)線規(guī)定的照明配置（或者用戶選擇的或由系統(tǒng)施加的），或它們可以涉及對于無源系統(tǒng)要應用的驅(qū)動電壓。在有源照明系統(tǒng)的特定配置的情形下，這是控制器已知的，因為其用來把照明安排設(shè)置到其配置中。在特定驅(qū)動電壓的情形下，這也可以由控制器設(shè)置。

步驟32涉及通過假設(shè)照明安排應用了特定驅(qū)動設(shè)置而估計以上概述的電參數(shù)中的一個或多個電參數(shù)。

步驟34涉及比較所述測量和估計的一個或者多個參數(shù)。

步驟36涉及在檢測到故障的情況下提供報警或關(guān)斷系統(tǒng)。

第一實施例起到可變保險絲的作用。在這種情形下，從電源支取的電流受限于通過考慮驅(qū)動設(shè)置（諸如照明安排配置（特別地，有多少個LED被接通）和所有部件和電線的電阻）而被估計的值。所估計的電流將對于動態(tài)照明系統(tǒng)隨時間變化，并且保險絲電流（最大電流）也將隨時間變化。

所支取的電流可以基于從Vsource引腳流出的電流例如通過監(jiān)控在與Vsource 輸出串聯(lián)的電阻器上的電壓而被測量。

第二實施例是基于測量在電壓電源線上的電壓降的。通過比較測量值與估計值，可以容易地檢測短路。

第三實施例基于測量數(shù)據(jù)返回信號和將其與估計值比較。在LED封裝中的故障可能會影響如上所述的經(jīng)過LED的數(shù)據(jù)信號。

第四實施例是基于通過使用數(shù)據(jù)信號而關(guān)斷所有的LED或LED中的一部分LED以及測量在電源連接（Vsource與地）之間的電阻的。替換地，LED中的所有或一部分LED可以被關(guān)斷，以及從電源支取的電流可以被測量。

第五實施例是基于通過控制電源電壓和再次測量在電源連接（Vsource與地）之間的電阻或從電源支取的電流而關(guān)斷所有的LED或LED中的一部分LED的。

圖5示出了控制器10可以如何被修改以便實施以上所述的方法。

第一測量安排包括在返回線Vreturn與地之間的電壓測量單元40。

第二測量安排包括橫跨與電源線Vsource串聯(lián)的串聯(lián)電阻器44上的電壓測量單元42。

第三測量安排包括用于將電流注入到電源線Vsource的電流源46（并且與電源電壓斷開連接），以及用于測量最終得出的電壓的電壓測量單元48，通過該電壓可以導出電阻。

第四測量安排包括測量數(shù)據(jù)返回線信號（相對于地）的電壓測量單元50。

圖5還示出了可變電壓源52，其應用選擇性電壓電平作為電源電壓Vsource?？勺冸妷涸O(shè)置起到測量值的功能（雖然它不需要被測量，而是可以從所應用的設(shè)置而已知），它再次指示著LED被驅(qū)動的方式。

以上概述了四個可能的測量（外加被應用到電壓源的電壓設(shè)置）?？梢允褂眠@些測量的任一項，或否則，兩個或多個測量可以被組合來提供更魯棒的故障診斷。例如，可以監(jiān)控電流和電壓、或電流和電阻、或電壓和電阻。因此，“電參數(shù)”可包括一個或多個值，例如其可以是一組參數(shù)的向量。

本發(fā)明對于可靠近身體穿戴的照明電路是特別有利的。照明電路可以是為了美學目的，諸如為了時尚，但它也可以用于醫(yī)學光療產(chǎn)品，諸如疼痛緩解光貼劑以及用來治療牛皮癬、粉刺、或黃疸的設(shè)備。

圖6示出了并入了可穿戴照明安排62的衣服60的項。

僅僅示出了一個可能的LED網(wǎng)絡(luò)。LED可以代替地是串聯(lián)的，或其可被安排為一組并聯(lián)LED串，每串具有一組串聯(lián)LED。代替于LED，可以使用其他照明單元。

用來確定對于電參數(shù)（其可以是一個或多個值）的預期值的估計步驟可以是分析性的并且是基于照明電路的建模的，或否則，其可能涉及校準步驟，在此期間電路初始地被測試，以導出電參數(shù)的正常操作特性。

正如從以上的討論中將清楚的，被測試的參數(shù)可以是靜態(tài)的，以及通過適當驅(qū)動LED安排而被周期地測試。這可以在用戶不可感知的短時間段進行，以及其可以重復地實行，例如，每幾秒或幾分鐘。當測量作為要被監(jiān)控的電參數(shù)的電阻時，LED可被周期地關(guān)斷，或否則可以暫時減小強度，以便測量電阻。

替換地，對于有源系統(tǒng)，參數(shù)可以被動態(tài)地測試，這允許用戶設(shè)置不被中斷。然后，閾值逐步演進到在任何特定時間匹配于用戶設(shè)置。

本發(fā)明利用控制器，以及描述了估計和分析的兩個分開的功能。控制器可以以許多方式用軟件和/或硬件實施，以便執(zhí)行所要求的各種功能。處理器僅僅是控制器的一個示例，其利用可以使用軟件（例如，微代碼）被編程以執(zhí)行所要求的功能的一個或多個微處理器。然而，控制器可以通過利用處理器或不利用處理器而被實施，并且還可以被實施為用于執(zhí)行某些功能的專用硬件與用于執(zhí)行其他功能的處理器（例如，一個或多個編程的微處理器和相關(guān)聯(lián)的電路）的組合。

在本公開內(nèi)容的各種實施例中可以利用的控制器部件的示例包括但不限于，常規(guī)微處理器、專用集成電路（ASIC）和現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）。

在各種實施方案中，處理器或控制器可以與一個或多個存儲介質(zhì)相關(guān)聯(lián)，所述存儲介質(zhì)諸如易失性和非易失性計算機存儲器，諸如RAM、PROM、EPROM、和EEPROM。存儲介質(zhì)可以用一個或多個程序被編碼，當這些程序在一個或多個處理器和/或控制器上執(zhí)行時執(zhí)行所要求的功能。各種存儲介質(zhì)可被固定在處理器或控制器內(nèi)，或可以是可傳輸?shù)?，使得被存儲在其上的一個或多個程序可加載到處理器或控制器中。

由本領(lǐng)域技術(shù)人員在實踐所要求保護的發(fā)明時，從對于附圖、本公開內(nèi)容、和所附權(quán)利要求的學習中，可以理解和實現(xiàn)所公開實施例的其他變例。在權(quán)利要求中，單詞“包括”不排除其他元件或步驟，以及不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。某些措施在互相不同的從屬權(quán)利要求中被闡述的單純事實并不指示這些措施的組合不能被加以使用。在權(quán)利要求中的任何參考標號不應當被看作為限制范圍。