專利名稱：用于激勵大面積半導(dǎo)體光源的激勵電路和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于激勵大面積半導(dǎo)體光源的空間電路裝置。除此之 外，該發(fā)明還涉及一種用于有效激勵大面積半導(dǎo)體光源的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今LED模塊通常設(shè)置有驅(qū)動電子設(shè)備上的較小部分，為了節(jié)省開支和利用協(xié)同作用，激勵電子設(shè)備的大部分^ia合在外部的驅(qū)動裝置中。在LED模塊中只有模塊編碼裝置和一些對運(yùn)行有利的濾波器。這樣的優(yōu) 點(diǎn)是，該操作裝置可以用于多個不同的LED模塊。因?yàn)椴僮餮b置在空間 上不能總是直接連接在LED模塊上，所以激勵電子設(shè)備與LED模塊之間 的線路通常比較長。對于一般的半導(dǎo)體光源這不是個太大的問題，因?yàn)檫@ 些半導(dǎo)體光源通常以恒定電流運(yùn)行。然而，在要求半導(dǎo)體光源快速開關(guān)的 照明方案中，會出現(xiàn)各種問題。長饋電線帶來寄生電容和寄生電感，這對 整個系統(tǒng)的性能產(chǎn)生了不利影響。一旦驅(qū)動電子設(shè)備需要關(guān)于發(fā)光二極管 的溫度的信息，則需要在LED模塊上的附加的溫度傳感器，這樣增大了 布線開銷和成本。對于脈沖式的驅(qū)動方法，電磁干擾輻射是一個嚴(yán)重的問 題，其主要由長饋電線引起，這些饋電線作為發(fā)射天線而起作用。任務(wù)因此，本發(fā)明的任務(wù)是改進(jìn)電路裝置的空間布置，使得上述缺點(diǎn)得以 克服。發(fā)明內(nèi)容這通過如下方式來實(shí)現(xiàn):發(fā)光二極管的關(guān)聯(lián)的激勵電路設(shè)置在離發(fā)光 二極管很近的位置，以^更可以執(zhí)行有效的驅(qū)動方法。本發(fā)明優(yōu)選用于所謂 的大功率發(fā)光二級管，這些發(fā)光二極管是相比普通二極管具有明顯更大的 發(fā)光面和高得多的電能消耗的發(fā)光二極管?，F(xiàn)代的大功率發(fā)光二極管是提高了效率的光源，這些光源必須以特殊 的方法來驅(qū)動，以便滿足對現(xiàn)代照明技術(shù)和投影技術(shù)的所有要求。尤其在投影技術(shù)領(lǐng)域需要高度發(fā)達(dá)的驅(qū)動方法，以便滿;w提高的圖 像質(zhì)量的要求。大功率發(fā)光二極管被以邊沿非常陡峭的并且有時也很短的信號(脈沖)來激勵(脈沖上升時間小于或者等于3jts,脈沖長度短至4ps )。 在這樣的脈沖之間有或多或少的長脈沖間歇，在這些脈沖間歇中電流為 零。連續(xù)的脈沖與脈沖間歇的整個序列在這里稱為脈沖串。這些信號流程 同樣必須具有很高的動態(tài)范圍，這樣會出現(xiàn)的是，輸出電流必須在一個脈 沖內(nèi)從最大電流值切換到對應(yīng)于最大值的1%的電流值。這樣，脈沖被劃 分為多個脈沖段。為了能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的信號系列，必須把饋電線的影響降 到最低。這同樣適用于上級調(diào)節(jié)特性。大功率發(fā)光二極管由高分辨率(大于等 于8Bit分辨率)的電流調(diào)節(jié)裝置來驅(qū)動。這是必要的，以確g塊上不 同的大功率發(fā)光二極管有一致的壽命性能。在饋電裝置保持為短以及在短 的^Jt路徑情況下，調(diào)節(jié)器明顯更為穩(wěn)定地工作并且更不易受干擾。因此，為了創(chuàng)造這些必要的前提條件，用于大功率發(fā)光二極管的驅(qū)動 電糾艮據(jù)本發(fā)明被直接集成到模塊中。至主機(jī)系統(tǒng)的連接僅僅通過供電裝置以及用于調(diào)節(jié)電流大小和計時的數(shù)字接口來進(jìn)行。有利的是，設(shè)計驅(qū)動電路使得至與驅(qū)動電路關(guān)聯(lián)的大功率發(fā)光二極管 的導(dǎo)電路徑盡可能短。在彩色應(yīng)用的情況下，如其在投影中所需要的那樣，大功率發(fā)光二極 管和關(guān)聯(lián)的驅(qū)動電路可以針對所有色彩而被集成在模塊中。在功率非常大的模塊情況下，可以有利的是，使用一個或更多的系統(tǒng) 范圍的前置調(diào)節(jié)器。該前置調(diào)節(jié)器借助只比大功率發(fā)光二極管電壓稍微高 一點(diǎn)的電壓來提供適配的功率。這樣驅(qū)動電路能夠有效地工作，并且損耗 功率被降到最低。在彩色模塊中例如可以為每一種顏色而使用單獨(dú)的前置 調(diào)節(jié)器。


圖l示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的在鋁芯電路板上的LED模塊的截面。 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的在鋁芯電路板上的LED模塊的截面，該LED模塊帶有大功率發(fā)光二極管和關(guān)聯(lián)的驅(qū)動電路。 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的LED模塊的俯視圖。 圖4示出了一個優(yōu)選實(shí)施形式的示例性脈沖序列。
具體實(shí)施方式
圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的已知的LED模塊的截面。大功率發(fā)光二 極管被安裝在鋁芯電路板上，以保證良好的散熱性。鋁芯電路板主要由鋁 板構(gòu)成，薄的電路板層壓到該鋁板上。然而，替代鋁也可以使用任何其他 導(dǎo)熱良好的材料。器件以標(biāo)準(zhǔn)方法焊接到該電路板上。由于電路板非常薄， 并JL^塊的主體由鋁或者其他導(dǎo)熱良好的材料構(gòu)成，因此實(shí)現(xiàn)了非常好的 散熱。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的LED模塊，其中在電路板上除了大功率發(fā) 光二極管(1)之外還有關(guān)聯(lián)的激勵電子設(shè)備(2)，這樣有多個優(yōu)點(diǎn)畫激勵電子設(shè)備至大功率發(fā)光二極管的電流絲非常的短，使得好的 調(diào)節(jié)特性和有效的驅(qū)動方法得以實(shí)現(xiàn)。隱可以更準(zhǔn)確地實(shí)施電流調(diào)節(jié)裝置的測量，因?yàn)橥ㄟ^短饋電線將寄生 效應(yīng)最小化。-大功率發(fā)光二極管和驅(qū)動電路經(jīng)受相同的溫度，使得明顯更容易調(diào) 節(jié)驅(qū)動電路中的溫度效應(yīng)和避免發(fā)光二極管的過熱。-通過脈沖式的激勵和高的邊沿BtJL，電磁兼容性成了問題。短電流 路徑此外有助于將電磁輻射最小化。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的模塊的俯視圖。驅(qū)動電路(2)被安絲離 大功率發(fā)光二極管(1)有一定的最小距離的地方，以便不擋住安放在大 功率發(fā)光二極管(1)上的光學(xué)裝置。通過直接連接，通向大功率發(fā)光二 極管(1)的電流路徑的長度被最小化。圖4最后示出了優(yōu)選實(shí)施形式的示例性脈沖序列。該驅(qū)動電路可以產(chǎn)生最大電流Im虹和一個最小電流Imin。邊沿上升和下降時間用tR以及tp 表示。最大的邊沿BtJL在第一脈沖中示出并且用時間間隔tF來表示，在 此期間大功率發(fā)光二極管電流從最大電流變?yōu)榱?。to^代表兩個脈沖間的 持續(xù)時間，toN通常代表脈沖長度減去邊沿上升的持續(xù)時間。然而，也有 可能的是，脈沖由不同的電流值組成，如圖4中的第一脈沖中所顯示的那樣。這里該脈沖由具有電流lMin情況下的接通時間tom的第一脈沖段和電 流lMax情況下的接通時間toN2的第二脈沖段構(gòu)成。激勵電路的優(yōu)選實(shí)施形式包括縱向調(diào)節(jié)器，該縱向調(diào)節(jié)器以所希望的 脈沖串被接通和斷開。該縱向調(diào)節(jié)器借助快速邏輯電路來激勵并且于是可 以快速地改變和調(diào)節(jié)在一個脈沖內(nèi)的電流。在更大功率的模塊中也可以使 用前置調(diào)節(jié)器，使得將縱向調(diào)節(jié)器中的損耗功率最小化。替代的，開關(guān)調(diào)節(jié)器也是有可能的，然而，在實(shí)施中具有上述反應(yīng)時 間的開關(guān)調(diào)節(jié)器比較費(fèi)事且昂貴。
權(quán)利要求
1.一種用于激勵半導(dǎo)體光源的激勵電路，該激勵電路帶有一個或多個施加在電路支承體上的半導(dǎo)體光源，其特征在于，用于激勵半導(dǎo)體光源的激勵電路為了半導(dǎo)體光源而被一同施加在電路支承體上，并且能夠產(chǎn)生具有在3μs以下的上升時間的脈沖。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激勵電路，其特征在于，該激勵電路能夠 產(chǎn)生脈沖持續(xù)時間為4ps - 150ms的脈沖。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激勵電路，其特征在于，該激勵電路 能夠調(diào)節(jié)脈沖內(nèi)的電流強(qiáng)度并且將電路強(qiáng)度調(diào)整到不同的值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的激勵電路，其特征在于，該激勵電路能夠 將脈沖內(nèi)的電流強(qiáng)度從電流強(qiáng)度的1%調(diào)節(jié)到電流強(qiáng)度的100%。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的激勵電路，其特征在于，電路 支承體的導(dǎo)熱性高到使得能夠測量激勵電路中的半導(dǎo)體光源的溫度。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的激勵電路，其特征在于，電路 支承體包括鋁芯電路板。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的激勵電路，其特征在于，電路 支承體包括銅芯電i^板。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的激勵電路，其特征在于，電路 支承體包括陶乾襯底。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的激勵電路，其特征在于，電路 支承體適于容納半導(dǎo)體光源的光學(xué)元件。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的激勵電路，其特征在于，激勵 電路包含線性調(diào)節(jié)器，該線性調(diào)節(jié)器以脈沖串的時鐘控制來接通和斷開， 其中該脈沖串由連續(xù)的脈沖與脈沖間歇構(gòu)成。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的激勵電路，其特征在于，激勵 電路包含可以產(chǎn)生脈沖串的、時鐘控制的開關(guān)轉(zhuǎn)換器。
12. —種用于驅(qū)動半導(dǎo)體光源的方法，這些半導(dǎo)體光源分別i殳置在電 路支承體上，其中半導(dǎo)體光源的激勵電路一同設(shè)置在電路板上，其特征在 于，半導(dǎo)體光源以連續(xù)的脈沖驅(qū)動，其中脈沖的持續(xù)時間能夠不相同，并 且兩個脈沖間的間歇能夠不相同，并且其中脈沖內(nèi)的電流強(qiáng)度能夠調(diào)節(jié)成不同的電流值。
13.—種用于驅(qū)動根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體光源的方法，其特征 在于，脈沖內(nèi)的電流強(qiáng)度能夠從電流強(qiáng)度的1%調(diào)節(jié)到電流強(qiáng)度的100%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于激勵半導(dǎo)體光源的激勵電路，該激勵電路帶有一個或多個施加在電路支承體上的半導(dǎo)體光源，其中半導(dǎo)體光源的激勵電路一同施加在電路支承體上，并且可以產(chǎn)生上升時間在3μs以下的脈沖。
文檔編號H05B33/08GK101578918SQ200880001541
公開日2009年11月11日 申請日期2008年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月29日
發(fā)明者彼得·尼德邁爾, 拉爾夫·希英 申請人:奧斯蘭姆有限公司