[发明专利]用于运行用于微镜片布置的多个LED的电路布置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运行至少一个LED的电路布置，该电路布置具有：带有第一和第二输入端接口的输入端，用于与直流电源电压耦合；带有第一和第二输出端接口的输出端，用于为至少一个LED提供输出电流；一个包括多个微镜片的微镜片布置；第一控制装置，其设计用于，在其输出端上为微镜片布置提供第一控制信号，其中，该第一控制信号被同步至第一脉冲频率；开关调节器，其输入端与第一和第二输入端接口耦合，而其输出端与第一和第二输出端接口耦合，其中，该开关调节器包括开关；以及第二控制装置，其设计用于，在其输出端上为开关调节器的开关提供第二控制信号。此外，其涉及一种相应的用于运行至少一个LED的方法。

背景技术

本发明特别研究了如在视频投影仪中出现的一种问题，其将LED用作光源并将微镜器用作成像元件。微镜器是一种微型机械组件，其借助于单独活动的镜片，可以被用于针对性的光线转向。借助于矩阵状的布置，微镜器可以这样偏转强光源(当前指的是LED)的光线，即投影一个图像。该工艺所用的名称是数字微镜器件(Digital Micromirror Device，DMD)和数字光处理(Digital Light Processing，DLP)。

该微镜器通常由矩阵状布置的单个元件组成，其中，该单个微镜片由可翻折反射的、带有极小微米边棱长度的面组成。DMD芯片上的该微镜片具有例如约16μm的边棱长度，并且因此小于人类头发宽度的五分之一。该运动由静电磁场的力的作用触发。每个微镜片都可以单独调节其角度，并且通常具有两个稳定终态，一秒钟之内，可以在其之间切换最高5000次。

XGA图像分辨率为1024×768像素的DMD芯片包含786.432个微小镜片的布置。其间可以得到分辨率最高为2048×1080像素的DMD芯片。

通过镜片的二进制脉宽调制控制系统，产生单个像点的不同亮度级。为了描述例如32(＝2⁵)个亮度级，需要五个状态。其通过DMD的接通持续时间相互区分，即接通多长时间。在第一状态(位元0)下，该镜片接通或者关断(1或者0)尽可能最短的时间。在下一状态(位元1)下，该时间加倍并以此类推。一个循环的总时间因此在5位元时合计为496μs。

为了产生有颜色的像点，对于以LED作为光源进行工作的视频投影仪，通常使用三个LED，即一个发射红色光的LED、一个发射绿色光的LED和一个发射蓝色光的LED。

对于简单技术方案来说，帧频(Frame Rate)位于60Hz，并且因此，用于运行三个LED的频率为3*60Hz，即180Hz。为了避免彩虹效应，会多重显示每个图像。现在普遍的是每帧16、18或者20半帧。由此产生960、1080或者1200Hz的LED接通/关断频率。对于每三分之一接通时间来说，脉冲长度、即每个LED的接通时间因此为约277μs到347μs。因为参与的图像处理算法的前提是在整个相应脉冲长度中有恒定的光线振幅，所以约10μs的起振过程的影响已经为负。

因为灯将电流与大约100μs的时间常数整合在一起，所以使用灯作为光源时，会出现少量电流波动，而使用LED作为光源时，会出现的问题是，即LED发出的光线实际上无延迟地跟随驱动电流。如果驱动电流包含AC分量、即所谓的纹波电流，则其会导致本身或者为其应同样亮度的像点实际上显示不同亮度。LED电流的交流分量被称为纹波电流，其叠加LED电流的直流分量。对于带有较大亮度的点来说，人眼的整合能力整合了LED电流的平均值波动，并且其因此不具意义，而要显示的像点的亮度越低，则该问题越严重。通过只能短暂接通像点，人眼的这种整合能力在此没有用处。眼睛确定亮度波动。

因此，相应的LED不会始终接通，反而只会在需要相应颜色用于显示相应像点时接通。因此，如上所述，该起振行为只对相应颜色有意义。对于从第一水平到第二水平的过渡，因此短暂的时间间隔符合预期，其中，由于上文提及的问题，在该时间间隔内的电流应具有尽可能低的AC分量，即必须尽快并且在无值得一提的过冲的情况下达到目标值。

已知的是，将线性调节器或者未同步的开关调节器用作用于视频投影仪的LED的驱动器，其带有用作成像元件的DMD。其中，线性调节器的优点是：短暂的上升时间以及可以忽略的纹波电流、即AC分量。然而，考虑到此类驱动器的输出电压为约7V，其中，LED通常具有3至5V的正向电压，因此，对于典型的约30A的LED电流来说，会在线性调节器的开关中转换成相当大的损耗功率。这一方面需要投入大的冷却措施，另一方面这导致低效率。