专利名称：用于激励大面积半导体光源的激励电路和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于激励大面积半导体光源的空间电路装置。除此之 外，该发明还涉及一种用于有效激励大面积半导体光源的方法。
背景技术：
当今LED模块通常设置有驱动电子设备上的较小部分，为了节省开支和利用协同作用，激励电子设备的大部分^ia合在外部的驱动装置中。在LED模块中只有模块编码装置和一些对运行有利的滤波器。这样的优 点是，该操作装置可以用于多个不同的LED模块。因为操作装置在空间 上不能总是直接连接在LED模块上，所以激励电子设备与LED模块之间 的线路通常比较长。对于一般的半导体光源这不是个太大的问题，因为这 些半导体光源通常以恒定电流运行。然而，在要求半导体光源快速开关的 照明方案中，会出现各种问题。长馈电线带来寄生电容和寄生电感，这对 整个系统的性能产生了不利影响。一旦驱动电子设备需要关于发光二极管 的温度的信息，则需要在LED模块上的附加的温度传感器，这样增大了 布线开销和成本。对于脉冲式的驱动方法，电磁干扰辐射是一个严重的问 题，其主要由长馈电线引起，这些馈电线作为发射天线而起作用。任务因此，本发明的任务是改进电路装置的空间布置，使得上述缺点得以 克服。发明内容这通过如下方式来实现:发光二极管的关联的激励电路设置在离发光 二极管很近的位置，以^更可以执行有效的驱动方法。本发明优选用于所谓 的大功率发光二级管，这些发光二极管是相比普通二极管具有明显更大的 发光面和高得多的电能消耗的发光二极管。现代的大功率发光二极管是提高了效率的光源，这些光源必须以特殊 的方法来驱动，以便满足对现代照明技术和投影技术的所有要求。尤其在投影技术领域需要高度发达的驱动方法，以便满;w提高的图 像质量的要求。大功率发光二极管被以边沿非常陡峭的并且有时也很短的信号(脉冲)来激励(脉冲上升时间小于或者等于3jts,脉沖长度短至4ps )。 在这样的脉冲之间有或多或少的长脉冲间歇，在这些脉冲间歇中电流为 零。连续的脉冲与脉冲间歇的整个序列在这里称为脉冲串。这些信号流程 同样必须具有很高的动态范围，这样会出现的是，输出电流必须在一个脉 冲内从最大电流值切换到对应于最大值的1%的电流值。这样，脉冲被划 分为多个脉冲段。为了能够实现这样的信号系列，必须把馈电线的影响降 到最低。这同样适用于上级调节特性。大功率发光二极管由高分辨率(大于等 于8Bit分辨率)的电流调节装置来驱动。这是必要的，以确g块上不 同的大功率发光二极管有一致的寿命性能。在馈电装置保持为短以及在短 的^Jt路径情况下，调节器明显更为稳定地工作并且更不易受干扰。因此，为了创造这些必要的前提条件，用于大功率发光二极管的驱动 电糾艮据本发明被直接集成到模块中。至主机系统的连接仅仅通过供电装置以及用于调节电流大小和计时的数字接口来进行。有利的是，设计驱动电路使得至与驱动电路关联的大功率发光二极管 的导电路径尽可能短。在彩色应用的情况下，如其在投影中所需要的那样，大功率发光二极 管和关联的驱动电路可以针对所有色彩而被集成在模块中。在功率非常大的模块情况下，可以有利的是，使用一个或更多的系统 范围的前置调节器。该前置调节器借助只比大功率发光二极管电压稍微高 一点的电压来提供适配的功率。这样驱动电路能够有效地工作，并且损耗 功率被降到最低。在彩色模块中例如可以为每一种颜色而使用单独的前置 调节器。
图l示出了根据现有技术的在铝芯电路板上的LED模块的截面。 图2示出了根据本发明的在铝芯电路板上的LED模块的截面，该LED模块带有大功率发光二极管和关联的驱动电路。 图3示出了根据本发明的LED模块的俯视图。 图4示出了一个优选实施形式的示例性脉冲序列。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的已知的LED模块的截面。大功率发光二 极管被安装在铝芯电路板上，以保证良好的散热性。铝芯电路板主要由铝 板构成，薄的电路板层压到该铝板上。然而，替代铝也可以使用任何其他 导热良好的材料。器件以标准方法焊接到该电路板上。由于电路板非常薄， 并JL^块的主体由铝或者其他导热良好的材料构成，因此实现了非常好的 散热。图2示出了根据本发明的LED模块，其中在电路板上除了大功率发 光二极管(1)之外还有关联的激励电子设备(2)，这样有多个优点画激励电子设备至大功率发光二极管的电流絲非常的短，使得好的 调节特性和有效的驱动方法得以实现。隱可以更准确地实施电流调节装置的测量，因为通过短馈电线将寄生 效应最小化。-大功率发光二极管和驱动电路经受相同的温度，使得明显更容易调 节驱动电路中的温度效应和避免发光二极管的过热。-通过脉冲式的激励和高的边沿BtJL，电磁兼容性成了问题。短电流 路径此外有助于将电磁辐射最小化。图3示出了根据本发明的模块的俯视图。驱动电路(2)被安絲离 大功率发光二极管(1)有一定的最小距离的地方，以便不挡住安放在大 功率发光二极管(1)上的光学装置。通过直接连接，通向大功率发光二 极管(1)的电流路径的长度被最小化。图4最后示出了优选实施形式的示例性脉沖序列。该驱动电路可以产生最大电流Im虹和一个最小电流Imin。边沿上升和下降时间用tR以及tp 表示。最大的边沿BtJL在第一脉冲中示出并且用时间间隔tF来表示，在 此期间大功率发光二极管电流从最大电流变为零。to^代表两个脉冲间的 持续时间，toN通常代表脉冲长度减去边沿上升的持续时间。然而，也有 可能的是，脉冲由不同的电流值组成，如图4中的第一脉沖中所显示的那样。这里该脉冲由具有电流lMin情况下的接通时间tom的第一脉冲段和电 流lMax情况下的接通时间toN2的第二脉冲段构成。激励电路的优选实施形式包括纵向调节器，该纵向调节器以所希望的 脉冲串被接通和断开。该纵向调节器借助快速逻辑电路来激励并且于是可 以快速地改变和调节在一个脉冲内的电流。在更大功率的模块中也可以使 用前置调节器，使得将纵向调节器中的损耗功率最小化。替代的，开关调节器也是有可能的，然而，在实施中具有上述反应时 间的开关调节器比较费事且昂贵。
权利要求
1.一种用于激励半导体光源的激励电路，该激励电路带有一个或多个施加在电路支承体上的半导体光源，其特征在于，用于激励半导体光源的激励电路为了半导体光源而被一同施加在电路支承体上，并且能够产生具有在3μs以下的上升时间的脉冲。
2. 根据权利要求1所述的激励电路，其特征在于，该激励电路能够 产生脉冲持续时间为4ps - 150ms的脉沖。
3. 根据权利要求1或2所述的激励电路，其特征在于，该激励电路 能够调节脉冲内的电流强度并且将电路强度调整到不同的值。
4. 根据权利要求3所述的激励电路，其特征在于，该激励电路能够 将脉冲内的电流强度从电流强度的1%调节到电流强度的100%。
5. 根据上述权利要求中任一项所述的激励电路，其特征在于，电路 支承体的导热性高到使得能够测量激励电路中的半导体光源的温度。
6. 根据上述权利要求中任一项所述的激励电路，其特征在于，电路 支承体包括铝芯电路板。
7. 根据上述权利要求中任一项所述的激励电路，其特征在于，电路 支承体包括铜芯电i^板。
8. 根据上述权利要求中任一项所述的激励电路，其特征在于，电路 支承体包括陶乾衬底。
9. 根据上述权利要求中任一项所述的激励电路，其特征在于，电路 支承体适于容纳半导体光源的光学元件。
10. 根据上述权利要求中任一项所述的激励电路，其特征在于，激励 电路包含线性调节器，该线性调节器以脉冲串的时钟控制来接通和断开， 其中该脉冲串由连续的脉冲与脉冲间歇构成。
11. 根据上述权利要求中任一项所述的激励电路，其特征在于，激励 电路包含可以产生脉冲串的、时钟控制的开关转换器。
12. —种用于驱动半导体光源的方法，这些半导体光源分别i殳置在电 路支承体上，其中半导体光源的激励电路一同设置在电路板上，其特征在 于，半导体光源以连续的脉冲驱动，其中脉冲的持续时间能够不相同，并 且两个脉冲间的间歇能够不相同，并且其中脉冲内的电流强度能够调节成不同的电流值。
13.—种用于驱动根据权利要求9所述的半导体光源的方法，其特征 在于，脉冲内的电流强度能够从电流强度的1%调节到电流强度的100%。
全文摘要
本发明涉及一种用于激励半导体光源的激励电路，该激励电路带有一个或多个施加在电路支承体上的半导体光源，其中半导体光源的激励电路一同施加在电路支承体上，并且可以产生上升时间在3μs以下的脉冲。
文档编号H05B33/08GK101578918SQ200880001541
公开日2009年11月11日 申请日期2008年1月15日 优先权日2007年1月29日
发明者彼得·尼德迈尔, 拉尔夫·希英 申请人:奥斯兰姆有限公司