[发明专利]辐射元件的单独可控阵列

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于驱动诸如激光二极管或发光二极管之类的辐射元件的阵列的方法和电路。

背景技术

在许多印刷和处理应用中，激光器或激光二极管被用来使用扫描和调制射束加热或照射目标。该射束在二维中被扫描，同时在高频率处调制功率以实现目标上的所需图案。

作为示例，垂直腔面发射激光器（VCSEL）是具有垂直于顶表面的激光束发射的半导体激光二极管的类型，其与从通过从晶片中分出单独的芯片形成的表面进行发射的常规边发射半导体激光器（或平面内激光器）相反。

VCSEL技术的应用允许增加总体速度同时甚至降低激光源的成本的新方法。作为示例，可以构建单独受控像素的行，同时扫描仅在一维中完成，这类似于文件平板扫描仪中使用的扫描过程。这样的像素化源已经被实现并且接下来的步骤是根据期望的需求增加大小和功率。

然而，当完全扩展地使用这样的概念时，需要大量单独受控VCSEL。同时，增加操作速度还意味着每个激光二极管的总功率需要保持非常高。作为示例，如果对于每个像素而言需要100μm的间距和2V下0.5A的电流水平，那么对于30cm的线长，这总计达1500A的总电流。这样的布线的绝对数量和直径将会使解决方案不可能被构建。解决该问题的常规方法建议使用复用布线，例如用于3000像素的55正和55负连接。对于这样的解决方案，一个像素的导通时间被限制到时间的1/55并且在该时间期间的电流是平均值的55倍。可以容易地看到，这样的极端脉冲不在VCSEL芯片的能力之内并且同样这里在27.5A的电流处的110条导线的布线仍然要求大直径。

在显示解决方案中，本地晶体管向每个像素添加单独控制。这样，仅控制状态信号需要单独地（或以串行或复用的方式）去往每个像素并且功率被全局地应用。该解决方案同样仍旧不能被容易地缩放到VCSEL阵列中使用的高功率密度。

WO 2008/129504 A1公开了一种用于分别驱动OLED/LED串的OLED/LED元件的设备。

发明内容

本发明的目的是提供用于控制VCSEL阵列或其它类型的辐射元件的阵列的方法和装置，借助于该方法和装置实现了具有高功率密度和/或高操作速度的阵列。

该目的通过一种用于驱动辐射元件的阵列的电路来实现，所述辐射元件串联连接。所述电路包括：a）多个开关元件，其并联连接到所述辐射元件中的相应辐射元件并且可控制成分别使所述辐射元件中的所述相应辐射元件短路；b）多个本地存储元件，其连接到所述开关元件中的相应开关元件并且适于本地存储确定相应开关元件的开关状态的二进制信息；以及c）多个本地浮动供给元件，其用于递送用来依照所述二进制信息控制所述开关元件中的相应开关元件的浮动供给。

该目的通过一种用于串联连接的驱动辐射元件的阵列的方法来实现。所述方法包括：a）控制所述辐射元件中的相应辐射元件以分别使所述辐射元件中的所述相应辐射元件短路；b）存储确定并联连接到所述辐射元件中的相应辐射元件的多个开关元件中的每一个的开关状态的二进制信息，以便分别使所述辐射元件中的所述相应辐射元件短路；以及c）递送用来依照所述二进制信息控制所述开关元件中的相应开关元件的浮动供给。

该目的通过一种包括用于当在计算设备上运行时产生上述方法的步骤的代码构件的计算机程序产品来实现。

因此，可以通过串联连接像素以便增加总电压来实现大量功率。阵列的像素串可以由一个电流受控驱动器供给，而通过并联连接到相应辐射元件的开关使应当处于断开状态的像素短路。而且，本地存储用于每个像素的二进制导通/断开信息并且创建用于各个开关的浮动供给，使得可以分别管理到浮动存储和开关的信息传递以达成电路的有效实现方式。由此，所提出的像素化驱动器的组件的量和每像素复杂度可以降低到绝对最小值，使得可以实现高功率密度和高操作速度。

根据第一方面，本地存储元件和本地浮动供给元件可以通过电容器实现。这为信息存储和本地电力供给提供了简单的解决方案。

根据可以与以上的第一方面组合的第二方面，可以提供本地控制端以用于控制第一本地电路将多个本地存储元件的相应一个的二进制信息设置到预定的第一状态。由此，每个辐射元件可以被分别控制并且设置到第一状态（例如通电状态）。

根据可以与以上的第一或第二方面组合的第三方面，第一本地电路可以适于响应于本地控制端供给多个本地浮动供给元件的相应一个。因此，本地控制端还可以用于向本地浮动供给元件分别供给能量，以便降低电路复杂度。