專利名稱：用于激勵大面積半導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體光源的方法。
背景技術(shù)：
當今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行有利的濾波器。這樣的優(yōu) 點是，該操作裝置可以用于多個不同的LED模塊。因為操作裝置在空間 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。對于一般的半導體光源這不是個太大的問題，因為這 些半導體光源通常以恒定電流運行。然而，在要求半導體光源快速開關(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。任務因此，本發(fā)明的任務是改進電路裝置的空間布置，使得上述缺點得以 克服。發(fā)明內(nèi)容這通過如下方式來實現(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 的導電路徑盡可能短。在彩色應用的情況下，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)選實施形式的示例性脈沖序列。
具體實施方式
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 導熱良好的材料。器件以標準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熱良好的材料構(gòu)成，因此實現(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)動方法得以實現(xiàn)。隱可以更準確地實施電流調(diào)節(jié)裝置的測量，因為通過短饋電線將寄生 效應最小化。-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)榱恪o^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，在實施中具有上述反應時 間的開關(guān)調(diào)節(jié)器比較費事且昂貴。
權(quán)利要求
1.一種用于激勵半導體光源的激勵電路，該激勵電路帶有一個或多個施加在電路支承體上的半導體光源，其特征在于，用于激勵半導體光源的激勵電路為了半導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)的電流強度并且將電路強度調(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)的電流強度從電流強度的1%調(diào)節(jié)到電流強度的100%。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的激勵電路，其特征在于，電路 支承體的導熱性高到使得能夠測量激勵電路中的半導體光源的溫度。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的激勵電路，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)利要求中任一項所述的激勵電路，其特征在于，電路 支承體適于容納半導體光源的光學元件。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的激勵電路，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)動半導體光源的方法，這些半導體光源分別i殳置在電 路支承體上，其中半導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所述的半導體光源的方法，其特征 在于，脈沖內(nèi)的電流強度能夠從電流強度的1%調(diào)節(jié)到電流強度的100%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于激勵半導體光源的激勵電路，該激勵電路帶有一個或多個施加在電路支承體上的半導體光源，其中半導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