专利名称：用于光源的驱动方法和电路装置的制作方法
技术领域：
本发明基于根据权利要求1的前序部分所述的光源的驱动方法和根据权利要求8 的前序部分所述的电路装置。在此尤其涉及一种用于调节光源的电路装置的方法，这些光 源以规则的间隔转换极性，或者其中通常需要大的电流变化。在此特别注意的是由于电流 改变引起的超调的大小。
背景技术：
通常，在用于气体放电灯的电子驱动装置中广泛使用所谓的矩形驱动。在此，灯被 施加以直流电流，该直流电流以规则的间隔转换极性。极性转换是必要的，以便避免电泳效 应并且使灯的每个电极负载相同。同样，在对此特定设计的气体放电灯中广泛使用直流电 流驱动。然而对于某些应用，例如在投影工作方式中，在直流灯中也需要快速的电流改变。 在带有半导体光源的投影应用中也需要非常快速的电流改变，以便保证恒定的色温。直流电流通常由时钟控制的供电装置(以下也称作直流电压转换器)提供。 在此，主要涉及已知的拓扑如降压转换器(Buck)、升压转换器(Boost)、反向转换器 (Buck-Boost)、Ctik或者S印ic转换器。通常，输送给直流转换器的电压高于光源上的电压， 因此优选使用降压转换器。直流电压转换器可以为负载提供的功率通常可以通过占空比或 者电子开关的开关频率来调节。对此，直流电压转换器具有调节输入端，在调节输入端馈送 期望值。如果直流电压转换器例如是降压转换器，则通常使用脉宽调制器(PWM)，其将期望 值转换成用于包含在降压转换器中的电子开关的激励信号。现在如果例如通过灯电流的极性转换或者通过投影系统中的颜色改变而出现期 望值中的快速电流改变，则直流电压转换器不能跟随这些快速的电流改变。电流的改变更 为缓慢地进行并且出现超调特性，即电流的实际值超过期望值并且在少许时间之后才又接 近期望值。由此，光源吸收更多功率，这反映在通常不希望的提高的光发射中。在投影系统 中由于该效应会使例如色彩显示失真。由于短时提高电流也提高了不希望的噪声，其中该 电路由于磁致伸缩和其他机制向其环境发出该噪声。因此，在EP 1 326 483 A1中尝试避免由于灯电流的极性转换引起的超调特性，其 方式是在极性转换不久之前降低电流的期望值并且在极性转换不久之后又设置所希望的 期望值。于是期望量与极性转换同步地并且由此与切换信号同步地随着时间过程降低一个 降低值。这尽管降低了在灯电流的极性转换时(即在灯换向时)的超调特性，但并不能够 一直对灯电流的快速的电流改变有贡献，其中这些电流改变引起灯功率的快速改变。任务本发明的任务是提供一种根据权利要求1的前序部分所述的用于驱动光源的方 法或者一种根据权利要求8的前序部分所述的用于驱动光源的驱动装置，其实现了光源电 流的快速改变，并具有与现有技术相比降低的超调。
发明内容
根据本发明，该任务的关于方法的解决方案借助一种用于调节光源的方法来实
3现，该光源由直流电压转换器供给功率，其中通过预先给定针对直流电压转换器(11)的工 作参数的期望值来设置调节值，其特征在于如下方法步骤-在期望值的快速改变之前将直流电压转换器(11)的开关频率提高一个提高值，_等待停留时间(tKZ)，-设置新期望值，-等到总停留时间(t2)的结束，_将直流电压转换器的开关频率降低一个提高值。该任务的关于电路装置的解决方案借助一种用于驱动光源的电路装置来实现，该 电路装置具有直流电压转换器和控制电路，其中该电路装置借助上述方法来驱动。优选地在停留时间(tKZ)期间进行新期望值的设置。可替选地，新期望值的设置也 可以在总停留时间(t2)期间进行。优选地，光源在此借助矩形电流来驱动。期望值的快速的改变在此可以是灯电流 的极性转换。根据本发明的用于调节气体放电灯的方法的其他有利的改进方案和扩展方案从 其他从属权利要求和以下描述中得到。
以下参照实施例更为详细地描述本发明。其中图1示出了驱动装置的示意性电路框图，借助该驱动装置可以实施根据本发明的 方法。图2示出了视频投影系统的示意性剖面图。图3示出了在完整的色轮运行的时间区域上的照明强度的图。图4示出了具有针对正常的转换频率和按照根据本发明的方法提高的转换频率 的时间区域的光源电流的图。
具体实施例方式图1示出了驱动装置1的示意性电路框图，借助该驱动装置可以实施根据本发明 的方法。驱动装置1具有380V的直流电压输入。当例如将230V电网电压(如在欧洲和世 界的其他地方常用的那样)进行整流并且借助存储电容器来辅助时形成该电压。该电压被 输入到第一直流电压转换器11中，该第一直流电压转换器从输入电压生成适于气体放电 灯5的灯电压。灯电压在逆变器13中进一步处理，该逆变器从直流电压形成频率为数百赫 兹的矩形电压。该矩形电压通过叠加点燃装置17施加到气体放电灯5上。驱动装置1包含第二直流电压转换器12，其设计用于为控制电路15供给能量。控 制电路15控制第一直流电压转换器11和逆变器13，使得实施根据本发明的方法。在优选 的实施形式中，驱动装置1设计为视频投影系统的驱动装置。为了与视频电子装置通信，该 控制电路15具有输入端该输入端通过直流分离器16来引导。控制电路15通过该输 入端接收同步信号，通过同步信号进行与视频电子装置的同步。为了能够展示根据本发明的方法的精确的工作方式，以下简要地介绍视频投影系 统的工作方式，如示意性地在图2中所示的那样。根据图2的视频投影系统包括根据图1的实施例的驱动装置1。驱动装置1驱动气体放电灯5，该气体放电灯发射白色光，该白色 光借助光学系统51例如透镜聚束到滤光轮6的彩色滤光器上。在气体放电灯6的发射方 向上在滤光轮6之后设置有另一光学系统52，例如同样是透镜，其将由滤光轮6所选择的光 偏转到DMD芯片71上。DMD芯片71包括微小的可摆动的镜，其根据相关的像素应关断与否来将彩色光偏 转到投影光学系统8上或者从其离开。换言之，DMD芯片71包括光阀，用于控制视频投影 系统的各个像素。滤光轮6在此起到色彩调制器的作用，该色彩调制器依次相继地从照明 装置10的白色光中选择各个颜色，其中该照明装置由驱动装置1和气体放电灯5构成。在 本实施例中，滤光轮6包含红色滤光器、绿色滤光器和蓝色滤光器。存储在照明装置的驱动装置1中的、在图3中示出的光曲线23在此包括三个区段 &、&、&，它们与滤光轮6的滤光器的各个颜色红、绿和蓝相关。第一区段&具有时间间隔 tE,在该时间间隔期间光曲线23具有恒定的照明强度Bk。第一区段SK与红色相关，即在时 间间隔tK期间滤光轮6的红色滤光器从照明装置10的白色光中选择红色光。在时间间隔 tK之后，光曲线的照明亮度切换至照明强度B。上，该照明强度在第二区段^的时间间隔期 间保持恒定，该第二区段与绿色相关。因此，在时间间隔k期间滤光轮6的绿色滤光器从照 明装置10的白色光中选择绿色光。在时间间隔k结束之后，滤光轮6切换到蓝色滤光器并 且光曲线23切换至第三区段SB。这意味着光曲线23的照明强度切换到值Bb，该值在时间 间隔、期间保持恒定。由于在光曲线23的不同的区段&、&、&内的照明强度的不同的值 (其中不同的区段与滤光轮6的滤光器的各个颜色红、绿和蓝相关)，将照明装置10的照明 强度适配为使得各个颜色红、绿和蓝的亮度对应于所希望的值，这些值导致显示系统的预 先给定的色温。光曲线23的三个区段SK、Se、SB形成光曲线23的周期，该周期具有在16ms 到20ms之间的持续时间，其中包括边界值。灯电流的极性转换优选当滤光色轮6变换颜色时才进行。在该时刻，光信号被DMD 芯片71变暗，以便避免不希望的色彩模糊。为了使灯电流的极性转换同步，视频电子装置 将同步信号发送给控制电路15，该控制电路于是将同步信号转换成逆变器13的相应的激 励。快速的灯电流改变的另一原因是所谓的维持脉冲，其例如在EP766906B1中公开。 该脉冲优选在换向(即灯电流极性转换)不久之前和/或不久之后叠加到标准矩形上。该 脉冲用于气体放电灯的电极尖端的成形和维持。而维持脉冲在以直流工作方式驱动的气体 放电灯中也是已知的。由于该脉冲，在矩形半波内出现大的灯电流改变，这些灯电流改变可 以借助根据本发明的方法特别良好地调节。通过将维持脉冲的信息以及按照光曲线对色度坐标的设置的信息存储在驱动装 置中，可以简单且有效地应用根据本发明的驱动方法。控制电路15为逆变器13预先给定 开关频率和灯功率或者灯电流作为期望值。由于控制电路15知道接下来的换向或者接下 来的维持脉冲何时出现，所以其可以在该时刻不久之前提高转换频率的期望值。这导致直 流电压转换器11可以对现在到来的电流改变明显更快地反应，并且更好地再现所希望的 曲线形状。在图4中示例性地示出了灯电流21的半波。在灯电流并未明显改变的时间段tn、 t12和t13期间，直流电压转换器11以第一频率驱动。该频率的标准值选择为使得转换器的
5损耗最小化。优选地，转换器于是以间歇工作方式或者以在间歇和非间歇工作方式之间的 边界频率来运行。在此，时钟控制的开关调节器的如下工作方式称作间歇工作方式其中通过开关 的电流在该开关接通之前变为零。时钟控制的开关调节器的如下工作方式称作非间歇工作 方式其中通过开关的电流在该开关接通之前未变为零。在非间歇工作方式的情况下因此 形成开关损耗。时钟控制的开关调节器的最有利的工作方式是在间歇和非间歇工作方式之 间的边界处的工作方式。在该工作点上，相对于所传输的功率的损耗最小。在时间段t2期间，直流电压转换器11的频率被提高一个提高值，以便能够更好地 补偿大的电流改变。由于直流电压转换器由于其形成阻抗的部件(如电感和电容器)具有 一定的惰性，所以频率的期望值改变在灯电流的期望值改变之前的时间段tKZ出现。在灯电 流的期望值改变之后将一定的等待时间t2_tKZ&括在内，在该等待时间期间灯电流可靠地 改变。随后，频率又被降低所述提高值到第一频率。在直流电压转换器以提高的频率工作 的时间段t2期间，会出现的是，工作方式落入非间歇工作方式中。由于时间段tn、t12和t13 相对于时间段t2非常长并且总体上看为灯电流的最大时间部分，损耗总体上保持低。在时 间段t2期间提高的损耗被有意容忍，因为该时间段非常短并且系统的总效率仅仅微小地劣 化。但如果直流电压转换器针对第一频率来设计，则与其针对更高的第二频率来设计相比， 可以成本更为低廉地制造。在具有半导体光源譬如发光二极管的应用中，根据本发明的方法同样是有利的。 在带有发光二极管的投影应用中，产生不同颜色(例如红色、绿色和蓝色)的不同的发光二 极管段针对每个图像点被重新激励。在两个相邻图像点的不同颜色和亮度的情况下，通过 发光二极管的电流改变有时非常大。与目前可能的情况相比，通过根据本发明的方法明显 更良好地完成发光二极管的大的电流改变。借助根据本发明的措施，显著地改进在快速的光源电流改变方面的驱动装置的调 节特征并且减少开头所述的问题。通过将直流电压转换器针对第一频率来设计，相对于已 知的现有技术并未提高借助根据本发明的方法来驱动的驱动装置的成本。
权利要求
一种用于调节光源(5)的工作的方法，该光源由直流电压转换器(11)供给功率，其中通过预先给定直流电压转换器(11)的工作参数的期望值来设置调节值，其特征在于包括以下方法步骤 在期望值的快速改变之前将直流电压转换器(11)的开关频率提高一个提高值， 等待停留时间(tRZ)， 设置新期望值， 等到总停留时间(t2)的结束， 将直流电压转换器(11)的开关频率降低所述提高值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在停留时间(tKZ)期间进行新期望值的设置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在总停留时间(t2)期间进行新期望值的 设置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，光源(5)以矩形电流驱动。
5.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，期望值的快速改变是光源电流的 极性转换。
6.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，光源(5)以直流电流驱动。
7.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，期望值的快速改变是气体放电灯 的维持脉冲的开始或者结束。
8.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，期望值的快速改变是如下色轮部 分的开始或者结束通过该色轮部分来将光源电流同步。
9.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，直流电压转换器(11)在其被以第 一频率驱动期间处于间歇工作方式中或者在间歇工作方式和非间歇工作方式之间的边界 处。
10.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，当直流电压转换器以提高的频率 工作时，直流电压转换器(11)过渡至非间歇工作方式。
11.一种用于驱动光源(5)的电路装置，具有直流电压转换器(11)和控制电路(15)， 其特征在于借助根据权利要求1至8之一所述的方法来工作。
12.根据权利要求9所述的电路装置，其特征在于，光源(5)是气体放电灯。
13.根据权利要求9所述的电路装置，其特征在于，光源(5)是半导体光源。
全文摘要
本发明涉及一种用于调节光源(5)的方法，该光源由直流电压转换器(11)供给功率，其中通过预先给定直流电压转换器的工作参数的期望值来设置调节值，并且实施如下方法步骤在期望值的快速改变之前将直流电压转换器(11)的开关频率提高一个提高值；等待停留时间(tRZ)；设置新期望值；等到总停留时间(t2)的结束；将直流电压转换器的开关频率降低所述提高值。
文档编号H05B41/288GK101926229SQ200880125459
公开日2010年12月22日 申请日期2008年1月23日 优先权日2008年1月23日
发明者马丁·布吕克尔 申请人:奥斯兰姆有限公司