LED驱动器制造技术

LED驱动器(1)包括：开关模式功率转换器(10)，用于向跨转换器(10)的输出端子连接的LED装置(100)提供功率，并且其中转换器(10)包括第一半导体开关(Q1)和多个能量存储元件(L、C)；第二半导体开关(Q2)，与LED装置(100)串联连接；控制部件(11)，被实现为生成用于第二半导体开关(Q2)的第二控制信号(G2)，使得第二控制信号(G2)的转变相对于用于第一半导体开关(Q1)的第一控制信号(G1)的对应转变被延迟。本发明专利技术还描述了投影装置(2)；以及驱动LED装置(100)的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】LED驱动器
本专利技术描述了LED驱动器、投影装置和驱动LED装置的方法。
技术介绍
在使用微镜阵列来将图像投射到屏幕上的数字光处理(DLP)设备中，大功率发光二极管(LED)的装置可以被用作光源。除了其有利的长寿命之外，使用LED的一个优点在于LED可以以非常高的开关频率接通和关断。此外，光输出基本上遵循通过LED的电流，使得光输出以有利地快速的增强和衰减时间为特征。为了操作DLP设备，控制信号被发出到微镜阵列，以根据每个微镜在正在生成的图像中的贡献来倾斜每个微镜。基本上同时地，控制信号被发出到LED，以根据正在生成的图像来调节光输出。例如，根据图像的每个像素所需的红光、绿光和蓝光的量，并根据每个像素的光强度来发出控制信号。对向LED负载供应电流和电压的功率转换器的要求是，电流应当以低的过冲或下冲以及高精度的接通/关断定时为特征。在大多数这样的应用中，开关模式电源(SMPS)被用于驱动LED，LED作为负载而跨SMPS的输出滤波器连接。通常使用电容器或π型滤波器来实现输出滤波器。SMPS可以提供在所谓的迟滞操作模式中，在高电平(“接通”)与低电平(“关断”)之间快速切换的输出功率。由于所需的高开关频率，为此，场效应晶体管(FET)是开关的合适选择。在这种“活动”模式中，具有一定量的纹波的、基本上恒定的输出电压被提供在转换器的输出端子处。微镜阵列的控制处理器可以向转换器发出与微镜阵列的控制信号同步的适当的控制信号。通过生成用于转换器FET开关的适当的栅极信号，转换器输出可以在“活动”与“非活动”阶段之间交替。以这种方式，根据图像阵列的每个像素，可以实现针对LED装置的每个颜色的期望的调光水平。在一些已知的应用中，照明负载本身可以独立于SMPS进行切换。为此，开关(通常是半导体开关)可以与照明负载串联地被添加，以根据需要来接通和关断照明负载。这样的控制信号通常被称为选通信号。在这里，场效应晶体管(FET)也是用于接通和关断LED负载的开关的合适的选择。在常规装置中，用于转换器开关和负载开关的栅极控制信号通常被同时发出。然而，这可能引起LED电流上的明显的过冲(或下冲)，进而导致光输出上的过冲(或下冲)。作为过冲结果的过多的光可以被观看者感知，从而有损于观看体验的质量。在使用这样的驱动器的投影装置中，微镜定时可能必须补偿过冲/下冲。然而，一些光实际上被浪费了，导致整体效率和亮度的降低。因此，本专利技术的目的是一种提供控制LED光源(特别是在DLP投影装置中)的改进的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的通过权利要求1所述的LED驱动器；通过权利要求10所述的投影装置；以及通过权利要求12所述的驱动LED驱动装置的方法来实现。根据本专利技术，LED驱动器包括：开关模式功率转换器，用于向跨转换器的输出端子连接的LED负载提供功率，并且其中转换器包括第一半导体开关和多个能量存储元件；第二半导体开关，与照明负载串联连接；以及控制部件，被实现为生成用于第一半导体开关的第一控制信号及用于第二半导体开关的第二控制信号，使得第二控制信号的转变相对于第一控制信号的对应转变被延迟。在本上下文中，信号转变应当被理解为“高”电平(也称为“接通”或“1”)与“低”电平(也称为“关断”或“0”)之间的变化。转变可以从低电平到高电平，或从高电平到低电平。半导体开关由这样的接通/关断控制信号控制，使得半导体开关被有效地“断开”或“闭合”。在下文中，可以假设半导体开关包括场效应晶体管(FET)(优选为MOSFET)，因为这种类型的半导体开关在适当的控制信号被施加到其栅极端子时可以以极高的频率切换。还可以假设这样的控制信号被施加到开关的栅极端子，使得这样的控制信号在下文中可以被称为“栅极信号”。功率转换器可以具有用于调节其操作的多于一个的半导体开关，例如，一种转换器可能具有另外的以二极管形式的半导体开关，以确保缓冲电容器仅能够通过照明负载放电。在本专利技术的上下文中，转换器的“第一半导体开关”应当被理解为用于控制转换器的能量存储组件之间的能量传递的开关。因此，在下文中，术语“第一半导体开关”和“转换器开关”可以互换使用。术语“第二半导体开关”和“负载开关”在下文中也可以互换使用。在根据本专利技术的LED驱动器中，控制部件生成用于负载开关的栅极信号，使得该负载开关栅极信号的转变相对于用于转换器开关的栅极信号的对应转变被延迟。根据本专利技术的LED驱动器的优点在于，通过针对栅极信号定时的这种方案，可以有效地消除LED电流上的过冲，或者至少将LED电流上的过冲降低到不会在光输出上引起明显行为的水平。因此，LED装置可以以更高的精确程度、以最小的时间间隔，从“关断”切换到“接通”，直到LED稳定在期望的强度。根据本专利技术，投影装置包括：数字微镜设备，用于将图像投影到屏幕上；LED装置，用于将光指向微镜设备处；处理器，用于控制微镜设备，并用于生成用于LED装置的驱动器的控制信号；以及至少一个根据本专利技术的LED驱动器，用于驱动LED装置。根据本专利技术的投影装置的优点在于，归因于专利技术的LED驱动器的控制信号定时的、光输出中的较高精度导致观看体验质量的改善。可以以更大的准确度来投影图像，而没有在使用现有技术LED驱动器的可比的投影装置中可以感知到的混叠。另一优点是效率和亮度的提高。在根据本专利技术的投影装置中，微镜不必被定时以允许过冲/下冲。最小化直到LED稳定在所期望的强度为止的时间间隔改进了整体效率。根据本专利技术，驱动LED驱动装置的方法包括以下步骤：布置包括第一半导体开关和多个能量存储元件的开关模式功率转换器，以向跨转换器的输出端子连接的LED负载提供功率；布置与照明负载串联的第二半导体开关；以及提供控制部件，以生成用于第一半导体开关的第一控制信号及用于第二半导体开关的第二控制信号，使得第二控制信号的转变相对于第一控制信号的对应转变被延迟。根据本专利技术的方法相对直接地实现，同时提供了在非活动阶段与活动阶段之间的关键转变处LED行为的显著改善。从属权利要求和以下描述公开了本专利技术的特别有利的实施例和特征。实施例的特征可以适当地组合。在一种权利要求类别的上下文中描述的特征可以同样应用于另一权利要求类别。根据本专利技术的LED驱动器可以用于驱动任何LED负载。在不以任何方式限制本专利技术的情况下，可以假设驱动器用于在DLP应用中使用，在DLP应用中，LED装置的多个LED用于将光指向微镜阵列处。根据本专利技术的投影装置可以优选地包括用于红色LED组、绿色LED组和蓝色LED组中的每一个的单独的LED驱动器。DLP系统可以包括被实现为基于视频输入来控制微镜阵列和光源驱动器的专用处理器。这样的处理器通常被设计成对特定种类的光源驱动器起作用。例如，根据本专利技术的DLP装置可以包括被实现为基于LED装置的期望的光强度来生成控制信号的处理器。例如，“调光命令”可以将期望的光强度指示为诸如73％的分数或百分比，并且“选通请求”可以指示持续时间，在该持续时间LED装置要提供光。LED驱动器的任务是生成用于转换器开关的栅极信号以及用于负载开关的栅极信号，以便实现期望的功率水平。为此，LED驱动器提供如下的转换器开关栅极信号和负载开关栅极控制信号：转换器开关栅极信号通常在功率转换器应当以连续模式运行的持续时间包括一系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED驱动器(1)，包括：‑开关模式功率转换器(10)，用于向跨所述转换器(10)的输出端子连接的LED装置(100)提供功率，并且其中所述转换器(10)包括第一半导体开关(Q1)和多个能量存储元件(L、C)；‑第二半导体开关(Q2)，与所述LED装置(100)串联连接；‑控制部件(11)，被实现为生成用于所述第二半导体开关(Q2)的第二控制信号(G2)，使得所述第二控制信号(G2)的转变相对于用于所述第一半导体开关(Q1)的第一控制信号(G1)的对应转变被延迟。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.09 EP 15158219.41.一种LED驱动器(1)，包括：-开关模式功率转换器(10)，用于向跨所述转换器(10)的输出端子连接的LED装置(100)提供功率，并且其中所述转换器(10)包括第一半导体开关(Q1)和多个能量存储元件(L、C)；-第二半导体开关(Q2)，与所述LED装置(100)串联连接；-控制部件(11)，被实现为生成用于所述第二半导体开关(Q2)的第二控制信号(G2)，使得所述第二控制信号(G2)的转变相对于用于所述第一半导体开关(Q1)的第一控制信号(G1)的对应转变被延迟。2.根据权利要求1所述的LED驱动器，其中所述能量存储元件(L、C)包括电感器(L)和电容器(C)，并且其中所述控制部件(11)被实现为：根据所述能量存储元件(L、C)之间的能量传递，相对于所述第一控制信号(G1)来定时所述第二控制信号(G2)的所述转变。3.根据权利要求2所述的LED驱动器，其中所述控制部件(11)被实现为根据所述电感器(L)的电流电平，来生成所述第二控制信号(G2)的后沿转变。4.根据前述权利要求中的任一项所述的LED驱动器，其中所述控制部件(11)被实现为：相对于所述第一控制信号(G1)的后沿转变，以超过所述第一控制信号(G1)的连续脉冲之间的间隔(toff)的量，来延迟所述第二控制信号(G2)的后沿转变。5.根据权利要求3所述的LED驱动器，其中所述控制部件(11)包括用于测量所述第一控制信号(G1)的连续脉冲之间的所述间隔(toff)的测量部件(112)。6.根据前述权利要求中的任一项所述的LED驱动器，其中所述第二控制信号(G2)的前沿转变相对于所述第一控制信号(G1)的前沿转变被延迟与所述电感器(L)的放电时间(tdelay)相对应的量。7.根据权利要求6所述的LED驱动器，其中所述控制部件(10)包括用于测量所述电感器(L)的所述放电时间(tdelay)的放电监测电路(110)。8.根据前述权利要求中的任一项所述的LED驱动器，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·U·拉特格斯，
申请(专利权)人：飞利浦照明控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL