CN107432063B - Led驱动器 - Google Patents

Abstract

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。本发明还描述了投影装置(2)；以及驱动LED装置(100)的方法。

Description

LED驱动器

技术领域

本发明描述了LED驱动器、投影装置和驱动LED装置的方法。

背景技术

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，本发明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。

发明内容

本发明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。

根据本发明，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。在本发明的上下文中，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。

在根据本发明的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。根据本发明的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。

根据本发明，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发明的LED驱动器，用于驱动LED装置。

根据本发明的投影装置的优点在于，归因于发明的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。在根据本发明的投影装置中，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。

根据本发明，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。

根据本发明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发明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。

根据本发明的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发明的情况下，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。根据本发明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，根据本发明的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列的接通/关断脉冲，负载开关栅极控制信号通常包括对于LED装置的活动间隔而言为“接通”并对于非活动间隔而言为“关断”的信号。

在一种方案中，根据本发明的方法包括以下的步骤：预先确定负载开关栅极信号转变相对于转换器开关栅极信号转变的延迟。换言之，在转换器开关栅极信号的第一上升沿之后，在负载开关栅极信号被施加到负载开关的栅极端子(例如，以将FET的栅极端子拉高)之前允许经过延迟。该延迟可以在设计阶段期间确定，并且可以以某种合适的方式应用。例如，在本发明的一个优选实施例中，状态机单元被用于使用预先确定的延迟值来生成负载开关栅极信号。这样的状态机单元可以包括现成的模块，该现成的模块可以被包含在LED驱动器或投影装置中。状态机可以被连接到源于DLP处理器的相关控制信号(例如，调光控制信号和选通请求信号等)，以便生成用于转换器开关和负载开关的栅极信号。

在下文中，还可以假设开关模式功率转换器是可以通过以适当快的速率来切换第一半导体开关而操作在连续模式中的升压转换器。为此，转换器开关栅极信号通常在活动阶段期间包括一系列的接通/关断脉冲，并且在非活动阶段期间保持关断。在活动阶段期间，转换器开关栅极信号的占空比(即，“接通”和“关断”时间的持续时间)基于能量存储元件的充电/放电速率，使得在转换器开关栅极信号的活动阶段期间，功率转换器的输出处的电压被维持在期望的电平处。在不以任何方式限制本发明的情况下，可以假设升压转换器的能量存储元件包括电感器和电容器。可以假设转换器开关栅极信号在活动阶段期间包括一系列的均匀脉冲，其中连续的脉冲被脉冲的关断时间隔开。负载开关栅极信号可以被称为“选通”信号，因为负载开关栅极信号使LED光源在其“接通”状态与“关断”状态之间切换。在LED装置的活动阶段期间，选通信号有效地“接通”，并且在LED装置的非活动阶段期间，选通信号有效地“关断”。

如上文所述，在非活动阶段期间，转换器开关栅极信号保持关断，以使转换器开关保持“断开”，结果是电感器电流为零并且电容器两端的电压保持在其先前达到的电平。活动阶段开始于转换器开关栅极信号的一个较长的“接通”脉冲，以允许电感器电流从零上升到其峰值。在此期间，在负载被选通信号接通后，存储在电容器中的能量可以通过负载来放电。该第一脉冲之后是一系列的短脉冲，该一系列的短脉冲被定时以使得电感器电流在较低值与峰值之间波动。电容器两端的电压也将展现出约输出电压电平的一些纹波。在最后一个转换器开关栅极脉冲之后，并且在选通信号变低后，活动阶段的结束出现。电感电流下降到零，从而将其能量中的一些传递到电容器，使得电容器两端的电压上升到比活动时段期间的输出电压电平高的电平。

在活动阶段结束时向电容器的能量传递及其随后在下一活动阶段开始时通过负载的释放是当使用已知的LED驱动器装置(即，具有栅极信号的同时的前沿)来驱动负载时，LED电流上的明显过冲的原因。这进而导致光输出上对应的过冲/下冲。在根据本发明的LED驱动器中，选通信号定时被调节以改变能量传递，使得在活动阶段开始时，电容器电压既不太高也不太低，从而基本上消除了LED电流和光输出上的过冲/下冲。为此，在本发明的一个优选实施例中，控制部件被实现为根据存储在能量存储元件中的能量，来相对于转换器开关栅极信号对选通信号的转变进行定时。

在本发明的第一优选实施例中，控制部件仅在电感器电流达到某个阈值电平之后才将选通信号接通(从“低”到“高”)。实际上，控制部件相对于转换器栅极信号的第一前沿来延迟选通信号的前沿。该延迟的作用是允许电容器充分放电，以使得当电感器随后将其所有过剩能量(由于在连续模式中运行引起的偏移电流)完全放电到电容器中时，电容器电压将保持在接近正常操作范围的电平处，即，电容器电压将不会显著高于其在活动阶段期间达到的电平。相反地，常规的LED驱动器的特征在于活动阶段与非活动阶段的电容器电压电平之间的显著差异。

电感器电流的阈值电平可以对应于连续模式操作期间的最小电流电平。电感器电流的阈值电平优选是在活动阶段结束时(即，在最终栅极脉冲之后)达到的电感器电流电平。该阈值电平位于最大(峰值)与最小(零)电感器电流电平之间。电感器电流在活动阶段开始时从零上升到该阈值电平所花费的时间可以以多种方式确定。例如，电感器电流可以在活动阶段结束时被监测，以检测其下降到零的瞬间。同时，计数器可以被控制为在此间隔期间向上计数。

备选地，可以使用已知和/或估计值来计算时间。例如，可以使用以下推理来估计延迟：在活动阶段结束时，转换器开关被关断；此时的电感器电流为阈值电平；并且只要选通信号为“接通”，存储在电感器中的能量就将被LED装置耗散。因此，

其中I_LED是通过LED装置的电流，V_LED是跨LED装置的电压，t_delay是当电感器放电时选通信号将被延长的时间，I_L(t0)是阈值电感器电流，并且L是电感值。该等式可以被重新整理，以给出：

所估计的时间是近似值，因为LED以非线性方式运行。发明的构思是基于以下认识：在转换器关断的瞬间，电感器中的功率高于驱动LED所需的功率，而过剩的能量将对电容器充电。然而，电感的功率随着时间而减少，并且最终下降到低于运行LED所需的水平。此时，电容器放电到LED中。本发明的原理是找到转换器关断之后从电容器传递到负载中的能量的量，与负载关断时电容器中剩余的能量的量之间的平衡。上面所计算的延迟将使负载开关闭合足够长，以使得电容器可以放电到不足以在启动时(即，在下一活动阶段开始时)引起过冲、但也不会过低以致在启动时引起下冲的水平。

选通信号的后沿应当优选地被延迟至少与连续的转换器栅极脉冲之间的间隔一样长。因此，在本发明的一个优选实施例中，控制部件包括用于测量转换器栅极脉冲关断时间间隔的脉冲间隔测量部件。例如，在被在前的转换器栅极脉冲前沿重置为零之后，适当的计数器可以被转换器栅极脉冲后沿触发。下一转换器栅极脉冲前沿可以用于存储累计的关断时间间隔计数值。在本发明的一个优选实施例中，该转换器栅极脉冲关断时间间隔然后可以被用作选通接通/关断转变相对于转换器栅极信号的最终后沿所延迟的最小时间。

根据本发明，在活动阶段期间，在第一个转换器栅极脉冲的前沿之后的某个时刻，选通信号被施加到LED负载开关。在本发明的一个优选实施例中，当电感器电流已经从零增加到与其在选通信号的后沿处的电平相似的电平时，控制部件施加选通信号。在本发明的一个优选实施例中，控制部件包括用于测量电感器的放电时间的放电监测电路。在这一实施例中，电感器电流在活动阶段结束时达到零所需的时间被测量，并被用作用于计数器的起始值。在中间非活动阶段之后的下一转换器栅极脉冲前沿触发该计数器倒计数。当其达到零时，选通信号变高。这一实施例基于电感器电流上升的斜率与电感器电流下降的斜率类似的认知。实际上，由于电感器电流上升沿斜率比下降沿斜率稍微不那么陡峭，所以电感器电流将比计数器达到零稍微晚一些达到期望的偏移电平。

在一个备选方案中，第二控制信号转变相对于第一控制信号转变的延迟不是预先确定的值，而是代之在特定(ad hoc)的基础上确定。例如，可以通过测量电感器从期望的“接通”电平或偏移电平开始完全放电需要多长时间来估计合适的延迟时间。换言之，可以假设电感器电流斜率在上升状况和下降状况期间是相同的。如上文所解释的，本发明的原理是仅在电感器电流达到期望的偏移电平或“阈值”电平之后才发出用于第二FET的转换器栅极信号。该偏移电平可以针对具体功率转换器来计算。因此，根据本发明的LED驱动器可以包括如下的电路：该电路测量电感器电流在调光控制脉冲序列的最后一个脉冲之后，从该偏移电平下降到零所花费的时间。这可以通过触发计数器从零开始向上计数，直到电感器电流达到零值(此时计数器被停止并保持其值)来实现。随后，在非活动的间隔之后，当新的一系列转换器开关脉冲被发出时，第一个脉冲可以触发计数器倒计数，直到其再次达到零。在此期间，电感器电流朝着偏移电平或阈值电平上升。在计数器达到零后，负载开关栅极信号从0变为1，并且LED被接通。

施加这种电感器电流偏移(无论针对阈值电流使用预先确定的值还是测量值)的效果是，在最终的转换器开关栅极脉冲之后，功率转换器被“关断”，而LED负载继续汲取电流。这具有一些存储的能量被传递到LED负载中的效果，从而防止电容器电压达到不期望的高电平，结果是更少的“过剩能量”可以保留在电容器中以在下一活动阶段开始时放电到负载中。实际上，本发明是要实现活动阶段的开始和/或结束时的改进的能量平衡。例如，在升压转换器的情况下，当电感器电流增加时，没有被递送到负载的电流，所以接通转换器开关的最佳时间是在电容器电压接近在连续模式操作期间其将具有的最小电压时。由于电容器电压通常会高于这一电平(如上文所说明的，由于在先前活动阶段时的能量传递)，所以接通负载开关之前接通转换器开关允许电容器略微放电。在降压转换器的情况下，电流总是被递送到电容器，然而在活动阶段开始时，其不足以对LED装置供电，并且因此将导致下冲。因此，在降压转换器的情况下，接通负载开关的最佳时间是在电感器电流达到在连续模式操作期间其将具有的最小值时，如果有必要考虑电容器中的额外能量时则进行调整。

本发明的其他目的和特征将从结合附图来考虑的以下详细描述中变得显而易见。然而，应当理解，附图仅是为了说明的目的而设计的，而不是作为本发明的限制的定义。

附图说明

图1示出了根据本发明的LED驱动器的一个实施例的简化框图；

图2示出了根据本发明的LED驱动器的操作期间的信号波形；

图3示出了在活动阶段开始时图2的信号波形；

图4示出了在活动阶段终止时图2的信号波形；

图5是根据本发明的投影装置的一个实施例的示意表示；

图6示出了现有技术的LED驱动器的操作期间的LED电流波形；

图7示出了现有技术的LED驱动器的操作期间的信号波形。

在附图中，相同的附图标记始终指代相同的对象。示图中的对象不一定按比例绘制。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一个实施例的LED驱动器1的简化框图。LED驱动器1被实现为驱动LED照明负载100，LED照明负载100可以包括任何适当数目和布置的LED，并且LED驱动器1以与DLP系统的处理器20和功率转换器21相联系的方式被示出。DLP处理器20向LED驱动器1发出调光水平20D和选通请求20S。选通请求20S用于调节LED的“接通时间”，而调光水平20D用于调节所投影的图像中的光强度。这里，LED驱动器1包括升压转换器10，升压转换器10被提供有来自功率转换器40的整流输入，功率转换器40由市电电源4驱动。升压转换器10包括电感器L、二极管D、电容器C和半导体开关(在下文中被称为“转换器开关”)Q1的已知布置。在这一实施例中，开关Q1是MOSFET。第二半导体开关(在下文中被称为“负载开关”)Q2与LED负载100串联布置。在这一示例性实施例中，负载开关Q1也是MOSFET。用于转换器开关Q1和负载开关Q2的栅极信号G1、G2由驱动器1基于由DLP处理器20提供的调光水平20D信号和选通请求20S信号生成。如上文所讨论的，根据本发明的驱动器1可以以通常的方式(即，利用通常的定时)生成转换器开关信号G1，但是允许至少在负载开关信号G2的0-1转变之前经过一定的延迟。在活动阶段(在此期间，光应当被投射到投影系统的微镜设备上)期间，转换器开关信号G1基本上包括一系列的接通/关断脉冲，从而以连续模式操作升压转换器。活动阶段和中间非活动阶段的持续时间的定时具有针对正在被投影的每个图像来调节光强度的效果。在常规实现中，用于开关Q1、Q2的控制信号的前沿被同时发出，导致输出上的不利的过冲。

在这一示例性实施例中的LED驱动器1中，负载开关信号G2的前沿相对于转换器开关信号G1的第一个脉冲的前沿被偏移或延迟，并且负载开关信号G2的后沿相对于转换器开关信号G1的最后一个脉冲的后沿被偏移或延迟。这种控制方案的结果是有效地消除了LED电流I_LED上的过冲。控制部件11可以以多种方式实现这点。在一个实施例中，控制部件11可以利用状态机模块111。状态机可以被设置为监测如上所述的相关信号和计数器的状态。为了检测转换器开关栅极信号的最终脉冲(指示活动阶段的结束)，控制部件11可以包括间隔测量电路112。这可以包括计数器，转换器开关栅极脉冲的前沿将计数器重置为零，并且转换器开关栅极脉冲的最终后沿使计数器向上计数。脉冲前沿的不存在指示活动阶段的结束。当状态机111检测到活动阶段的结束时，它可以开始观测电感器电流I_L电平，以确定关断负载开关信号G2(即，生成负载开关信号G2的后沿)的最佳时间。放电时间测量电路110可以被连接到电感器L，并且可以包括由状态机111触发以开始递增直到电感器电流下降到零的计数器。这一放电时间可以被记录在控制部件10的存储器中。在从新的转换器开关栅极脉冲前沿开始的下一活动阶段，可以使计数器从该记录值倒计数。当计数器达到零时，通过激活负载开关栅极信号或选通信号，负载开关被接通。

这种改进的控制技术基本上消除了在现有技术的LED驱动器中所经历的过冲问题。图6图示了该过冲问题，并且示出了通过如上所述的那样由使用升压转换器的现有技术LED驱动器驱动的LED负载的LED电流I_LED。在每个活动阶段(在此期间，LED“接通”)开始时，LED电流I_LED明显地超过了约3.75A的平均目标电流电平。该过冲相应地影响光输出，并且对观看者而言可以是可感知的。这种不期望的表现的原因被图示在图7中，图7示出了在现有技术LED驱动器的操作期间的信号波形。从顶部到底部，该示图示出了针对一系列交替的活动阶段L_on和非活动阶段L_off的电容器电压V_cap、电感器电流I_L、由现有技术驱动器发出的转换器开关信号70和负载开关信号71、以及LED电流I_{LED_1}。在活动阶段L_on结束时，负载开关信号71的后沿在脉冲间隔(在活动阶段中，脉冲间隔之后将会出现脉冲前沿)之后出现。结果，在每个活动阶段L_on结束时，来自电感器的能量被传递到电容器，使得其电压增加到相对高的最大值V_{max_1}，并且在随后的非活动阶段L_off期间被存储在那里。转换器开关信号70和负载开关信号71的前沿同时到达，结果是LED被立即接通。电容器中的过剩能量只能通过LED放电，结果是LED电流I_{LED_1}如上文所述的那样过冲到相对高的最大值I_{max_1}。

图2示出了根据本发明的LED驱动器的操作期间的信号波形。从顶部到底部，该示图示出了电容器电压V_cap、电感器电流I_L、由控制部件发出的转换器开关信号G1和负载开关信号G2、以及LED电流I_LED。与上文借助图6和图7来描述的波形相对比，LED电流I_LED清楚地展现出更有利的形状，在其关断/接通转变之后没有任何显著的过冲的情况下，实际上仅达到了相对低的最大I_max。这是由于在非活动阶段L_off期间存储的相对低的电容器电压V_max。图3示出了图2在负载开关信号G2的前沿(即，在活动阶段L_on开始时)附近的区域。负载开关信号G2在转换器开关信号G1的第一前沿之后，延迟Δ_G2从0到1。例如，该延迟Δ_G2可以对应于使用等式(2)计算的延迟t_delay。在负载开关信号G2变为高电平之前，LED 100处于“关断”。该延迟或偏移Δ_G2的效果是仅当转换器能够提供足够的电流以使LED电流I_LED保持大致恒定时，负载开关才被接通。这避免了LED电流I_LED上的下冲。

然后，当负载开关信号G2变为高电平时，LED 100被接通，但是先前存储在电容器C中的较低的电压V_max确保LED电流I_LED不过冲。

图4中给出了较低的电容器电压V_cap的原因，图4示出了图2在活动阶段L_on终止时的信号波形。代替与转换器开关信号G1的后沿同时或在经过了关断时间间隔t_off之后下降到零，负载开关信号G2的后沿被延迟，直到电感器电流I_L下降到阈值电平。在这一示例中，延迟t_delay是从与转换器开关信号G1的后沿之后的关断时间间隔t_off相对应的时间计算或测量的。例如，延迟t_delay的计算值可以基于等式(2)。在该延长的延迟t_delay期间，升压转换器关断，并且电感器在放电，但是LED负载仍在汲取电流，使得较少的能量能够被传递到电容器C。结果，如示图的上部分所示，到负载开关信号G2下降至零以关断负载时，电容器电压V_cap尚未显著增加到高于其最大纹波电压。为了比较，该示图还示出了现有技术的负载开关信号71、72的后沿以及将导致的对应的LED电流I_{LED_1}、I_{LED_2}和电容器电压波形V_{cap_1}、V_{cap_2}。如果负载开关信号后沿与最终的栅极脉冲后沿重合，则LED负载立即停止汲取电流I_{LED_1}，并且电容器被放电的电感器充电到相对高的电平V_{cap_1}。这些波形由虚线指示。不利的高电压电平V_{cap_1}将在下一活动阶段开始时导致LED电流I_{LED_1}上的显著过冲。即使选通信号后沿被延迟直到关断时间间隔t_off之后，如由用虚线绘制的波形所指示的，电容器仍将被放电的电感器充电至电平V_{cap_2}，并且如已经借助于图6和图7所解释的那样，LED电流I_{LED_2}也将在下一活动阶段L_on开始时遭受过冲。

图5是根据本发明的投影装置2的一个实施例的示意表示。功率从市电电源4和输入转换器级21提供。该示图示出了具有由DLP处理器20控制的可移动的镜的阵列的微镜设备200。处理器20还发出用于照明装置的同步控制信号，在这一情况下，所述照明装置是由根据本发明的LED驱动器1驱动的LED装置100。该示图示出了用于一个LED装置100的一对控制信号20D、20S。如本领域技术人员所知，取决于可单独控制的LED装置(例如，用于红色、蓝色、绿色和白色之类的不同颜色)的数目，可以发出控制信号的各种集合。在操作期间，光脉冲由LED驱动器1及其LED照明负载100快速连续地生成，并且光脉冲被指向微镜设备200处，微镜设备200将产生的图像投射到屏幕3上。各种光学装置22、23根据需要将光聚焦并整形。

虽然已经以优选实施例及其变化的形式公开了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行许多附加的修改和变化。例如，代替使用单独的LED装置以用于独立地生成红光、蓝光和绿光，白色LED光源可以以本领域技术人员已知的方式与色轮组合使用。在这样的实现中，使用根据本发明的驱动器来驱动白色LED光源，从而实现针对光的非常精确的定时。

为了清楚起见，应当理解，在本申请中使用“一”或“一个”不排除多个，并且“包括”不排除其他步骤或元素。提及“单元”或“模块”不排除使用多于一个的单元或模块。

Claims (15)

1.一种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，

其特征在于，所述能量存储元件(L、C)包括电感器(L)，并且所述控制部件(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)的后沿转变的延迟。

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)还包括电容器(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)的为阈值电感器电流的所述电流电平来生成所述第二控制信号(G2)的所述后沿转变的所述延迟，使得所述延迟使所述电感器的功率随着时间而减少，并且最终下降到低于运行所述LED所需的水平。

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(t_off)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4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(t_off)的测量部件(112)。

6.根据权利要求1至3和5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(t_delay)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(t_delay)的放电监测电路(110)。

8.根据权利要求1至3、5和7中的任一项所述的LED驱动器，其中所述第二控制信号(G2)从由投影装置(2)的处理器(20)发出的选通信号(S)获得。

9.根据权利要求1至3、5和7中的任一项所述的LED驱动器，包括被实现为至少生成所述第二控制信号(G2)的状态机模块(111)。

10.一种投影装置(2)，包括：

-数字微镜设备(200)，用于将图像投影到屏幕(3)上；

-LED装置(100)，用于将光指向所述微镜设备(200)处；

-处理器(20)，用于控制所述微镜设备(200)并且用于生成用于所述LED装置(100)的驱动器的控制信号(G1、S)；以及

-至少一个LED驱动器(1)，用于驱动所述LED装置(100)，所述至少一个LED驱动器(1)是根据权利要求1至9中的任一项所述的LED驱动器。

11.根据权利要求10所述的投影装置，包括用于所述LED装置(100)的红色LED组、绿色LED组和蓝色LED组中的每个LED组的单独的LED驱动器(1)。

12.一种驱动LED装置(100)的方法，包括以下步骤：

-布置开关模式功率转换器(10)，所述开关模式功率转换器(10)至少包括第一半导体开关(Q1)和多个能量存储元件(L、C)，以向连接在所述转换器(10)的输出处的LED装置(100)提供功率；

-布置与所述LED装置(100)串联的第二半导体开关(Q2)；以及

-提供控制部件(11)，以生成用于所述第二半导体开关(G2)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(G1)被延迟；

其中所述能量存储元件(L、C)包括电感器(L)，并且提供所述控制部件(11)的步骤包括根据所述电感器(L)的电流电平来生成所述第二控制信号(G2)的后沿转变的延迟。

13.根据权利要求12所述的方法，其中根据所述电感器(L)的为阈值电感器电流的所述电流电平来生成所述第二控制信号(G2)的所述后沿转变的所述延迟，使得所述延迟使所述电感器的功率随着时间而减少，并且最终下降到低于运行所述LED所需的水平，并且所述方法包括以下步骤：预先确定所述第二控制信号(G2)的前沿转变相对于所述第一控制信号(G1)的前沿转变的延迟(t_delay、Δ_G2)。

14.根据权利要求12或13所述的方法，包括以下步骤：测量所述第二控制信号(G2)的前沿转变相对于所述第一控制信号(G1)的前沿转变的延迟(t_delay、Δ_G2)。

15.根据权利要求12或13所述的方法，包括以下步骤：测量所述功率转换器(10)的能量存储元件(L)的放电时间(t_delay)。