Beschreibung
Treiber für ein Projektionssystem
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Treiber für eine Mehrzahl von Halbleiterlichtquellen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
In Projektionssystemen werden zunehmend häufiger Halbleiterlichtquellen, vor allem lichtabgebende Dioden (LEDs), eingesetzt. Für diese LEDs wird ein Treiber bereitgestellt. Der Treiber umfasst geeignete Mittel zum Bereitstellen von Strom, und zwar üblicherweise eine Mehrzahl von solchen Mitteln, nämlich für jede LED-Farbe eine. Häufig ist jeweils eine einzige LED pro Farbe (rot, grün, blau) vorgesehen, es können jedoch auch mehrere LEDs in einem Halbleiterlichtquellenzweig von den Mitteln zum Bereitstellen von Strom gespeist werden. Die Mittel zum Be- reitstellen von Strom sind üblicherweise als Linear- Regler ausgebildet, weil diese schnelle Schaltzeiten haben .
Der Linear-Regler wird mit einer Spannung versorgt, die geringfügig höher als die maximale Flussspannung derjeni- gen der drei Dioden (oder der Diodenanordnungen in den einzelnen Zweigen) ist, die die höchste maximale Flussspannung hat. Ist beispielsweise die Sperrspannung eine Rotlichtdiode 4 V, einer Grünlichtdiode 6,2 V und einer Blaulichtdiode 6,5 V, so sollten die Linear-Regler mit einer Spannung von 7 V oder niedriger, jedenfalls etwas höher als 6,5 V, z. B. ab 6,55 V bis 7,0 V versorgt wer-
den. Nachteilig hierbei ist zum einen, dass der Linear- Regler für die Rotlichtdiode mit einer zu hohen Spannung beaufschlagt wird und auch der Linear-Regler für die Grünlichtdiode mit einer etwas zu hohen Spannung beauf- schlagt wird. Hierbei wird übermäßig viel Energie in Wärme umgewandelt. Zudem wird die Spannung von ca. 7 V oder weniger in dem Treiber von einem so genannten Vorregler, der üblicherweise als DC-DC-Wandler ausgelegt ist, bereitgestellt. Der Vorregler wird üblicherweise nicht di- rekt an das Netz angeschlossen. Üblicherweise gibt es gesonderte Netzteile im System, z.B. im Projektor, die an das Netz angeschlossen werden, und in die ein Power Fac- tor Corrector (PFC) integriert ist sowie ein DC-DC- Wandler, der den Vorregler mit einer Spannung von z. B. 16 V beaufschlagt. Grund für die Verwendung eines solchen Netzteiles ist es, dass ein Power Factor Corrector vorgeschrieben ist: Es soll für das Stromnetz ein Ohmscher Widerstand simuliert werden. Die bisherige Anordnung erscheint insgesamt sehr aufwändig.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Treiber für eine Mehrzahl von LEDs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bereitzustellen, der möglichst direkt an das Netz anschließbar ist und so eine unaufwändi- ge Anordnung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einem Treiber mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 durch das Merkmal des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Patentansprüchen.
Erfindungsgemäß umfasst somit der Treiber eine Einheit aus Power Factor Corrector (PFC) und zumindest einem DC- DC-Wandler, wobei zumindest ein Ausgang des DC-DC- Wandlers direkt mit den Mitteln zum Bereitstellen von Strom verbunden ist.
Durch die Erfindung wird zum einen der Power Factor Corrector in den Treiber integriert, so dass der Treiber direkt an das Netz anschließbar ist. Es wird auch nicht mehr durch einen ersten DC-DC-Wandler die Spannung von der Netzspannung auf 16 V und durch einen zweiten DC-DC- Wandler von 16 V auf 7 V oder weniger gewandelt, sondern es wird direkt eine Ausgangsspannung durch einen einzigen DC-DC-Wandler bereitgestellt, der die Linear-Regler mit Spannung versorgt.
Die Einheit muss nicht notwendigerweise in den Treiber integriert sein, sondern kann im Projektionssystem, in dem der Treiber eingesetzt wird, mit diesem gekoppelt sein. Es entfällt aber auf jeden Fall der bisherige Vorregler .
Bevorzugt ist der DC-DC-Wandler ein Flusswandler, denn dies ist ein besonders häufig verbreiteter und daher kostengünstiger Wandler.
Die Anordnung ermöglicht eine Ausführungsform, bei der die in den Treiber integrierte Einheit unterschiedliche Spannungen gleichzeitig bereitstellen kann, und zwar an unterschiedlichen Ausgängen. Wenn dann jeder Ausgang mit je einem Mittel zum Bereitstellen von Strom verbunden ist, kann für jede Diode bzw. jeden Diodenzweig die genau passende Spannung bereitgestellt werden, so dass nicht übermäßig viel Wärme erzeugt wird.
Eine Einheit, die die genannten Eigenschaften aufweist, ist z. B. ein im Handel erhältliches ATX-Netzteil, also ein bekanntes Computernetzteil. Dieses steht kostengünstig zur Verfügung und kann sehr einfach in einen Treiber integriert werden.
Bevorzugt sind die Ausgangsspannungen an den Ausgängen der Einheit einstellbar, und zwar steuerbar durch Steuersignale. Die Einheit sollte hierzu einen Steuereingang aufweisen. Dieses Merkmal ermöglicht insbesondere die op- timale Einstellung der Ausgangsspannungen bei in den Treiber integrierten Netzteilen, die nicht a priori für einen solchen Treiber gebaut waren. Beispielsweise um- fasst das oben genannte ATX-Netzteil üblicherweise einen solchen Steuereingang (auch als „Sense-Input" bezeich- net) .
In an sich bekannter Weise weist der Treiber eine digitale Steuereinheit auf, die in üblicher Weise die Mittel zum Bereitstellen von Strom ansteuert. Im Falle, dass die Einheit einen Steuereingang aufweist, kann die digitale Steuereinheit eben auch mit diesem Steuereingang gekoppelt werden, um die Steuersignale der Einheit zuführen zu können .
Eine Schaltungsanordnung, bei der der Treiber einsetzbar ist, kann auf jedes Zwischenelement zwischen dem Treiber und dem Stromnetz verzichten. Die Verwendung eines Treibers und einer solchen Anordnung ist in Patentanspruch 7 beansprucht .
Der erfindungsgemäße Treiber ist bevorzugt zur Versorgung von LEDs in einem Projektionssystem bereitgestellt, das in Patentanspruch 8 auch beansprucht ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 schematisch den Aufbau eines Treibers gemäß dem Stand der Technik; und
Fig. 2 schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Treibers .
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Ein in Fig. 1 gezeigter und mit 10 bezeichneter Treiber des Standes der Technik wird in einem Projektionssystem üblicherweise mit mehreren LEDs 12, 12', 12'' gekoppelt, und zwar mit einer rotes Licht abgebenden LED 12, einer grünes Licht abgebendes LED 12' und blaues Licht abgebenden LED 12''. Aufgabe des Treibers 10 ist es, die LEDs 12, 12', 12'' mit Strom zu beaufschlagen. Hierzu ist in dem Treiber für jede LED-Farbe ein Linear-Regler 14, 14', 14'' bereitgestellt. Den Linear-Reglern 14, 14', 14'' wird eine Spannung zugeführt, und zwar sollte diese zwischen 3 und 10 % höher als die höchste maximale Flussspannung der Dioden 12, 12', 12'' liegen. Die Sperrspannung der blaues Licht abgebenden Diode 12'' ist am höchs- ten, sie liegt nämlich bei 6,5 V, während die der anderen Dioden bei 4 V (Diode 12) bzw. 6,2 V Diode 12') liegt. Die Linear-Regler 14, 14', 14'' sollten daher mit einer Spannung um ca. 7 V oder weniger bis hinunter zu 6,5 V beaufschlagt werden. Um diese Spannung bereitzustellen, umfasst der Treiber 10 einen Vorregler 16, der bevorzugt als DC-DC-Wandler ausgebildet ist und eine Eingangsspannung von z. B. 16 V empfängt. Der Vorregler wird im Stand
der Technik nicht direkt an das Netz (,,AC") angeschlossen, sondern es wird ein Netzteil 18 vorgeschaltet, in dem ein Power Factor Corrector (PFC) 20 und ein DC-DC- Wandler 22 angeordnet sind. Das Netzteil stellt die Ein- gangsspannung von 16 v für den Vorregler 16 zur Verfügung.
Der Treiber 10 umfasst ferner eine digitale Steuereinheit 24 (welche z. B. als MikroController ausgebildet ist), welche Steuersignale über einen Eingang 25 erhält und diese in geeignete Steuersignale für die Linear-Regler 14, 14', 14'' umwandelt, und zwar sendet diese sie über ein Digital-Analog-Wandler 26 bzw. 26', 26'' zu den Line- ar-Reglern 14, 14', 14''.
Ein erfindungsgemäßer Treiber 10'' unterscheidet sich von dem Treiber 10 dadurch, dass er direkt an das Netz („AC") anschließbar ist. Hierzu ist anstelle des Vorreglers 16 aus dem Treiber 10 eine Einheit 16' in den Treiber integriert, welche einen Power Factor Corrector 20' nach Art des Power Factor Correctors 20 aus dem Netzteil 18 sowie einen DC-DC-Wandler 22' umfasst. Die Einheit 16' kann ein in herkömmlicher Weise im Handel erhältliches Netzteil sein, wobei derartige Netzteile insbesondere als Computernetzteile preisgünstig zur Verfügung stehen (z. B. so genannte ATX-Netzteile) .
Die Einheit 16' hat nicht mehr nur noch einen Ausgang, sondern verfügt über mehrere Ausgänge 28, 28', 28'', wobei diese Ausgänge jeweils mit einem Linear-Regler 14, 14' bzw. 14'' verbunden sind. Damit kann jedem Linear- Regler eine solche Spannung zugeführt werden, die zwi- sehen 3 und 10 % über der maximalen Flussspannung der je-
weiligen von dem Linear-Regler angesteuerten Diode liegt. So kann an dem Ausgang 28 eine Spannung von 4,1 V abgegeben werden, die knapp über der Spannung 4 V der Diode 12 liegt, am Ausgang 28' eine Spannung von 6,3 V angelegt werden, die knapp über der Sperrspannung von 6,2 V der Diode 12' liegt, und am Ausgang 28'' kann eine Spannung von 6,6 V (oder auch den bisherigen 7 V) ausgegeben werden, die knapp über der Sperrspannung von 6,5 V der Diode 12'' liegt. Insbesondere ATX-Netzteile verfügen über meh- rere solche Ausgänge. Nicht alle ATX-Netzteile sind a priori zur Ausgabe exakt der benötigten Spannungen ausgelegt. Die Spannungen sind jedoch steuerbar, und zwar über einen Eingang 30. Bei dem Treiber 10' ist nun der Steuereingang 30 der Einheit 16' mit einem Steuerausgang 32 der Steuereinheit 24 verbunden, so dass die Steuereinheit 24 die Spannungen an den Ausgängen 28, 28', 28'' definieren kann .
Der Treiber 10' ist wesentlich kompakter gebaut, als es die Anordnung aus Treiber 10 und Netzteil 18 im Stand der Technik ist. Der Treiber 10' kann direkt an das Stromnetz angeschlossen werden. Es entsteht weniger Verlustwärme, weil die einzelnen Linear-Regler 14, 14', 14'' je mit einer eigenen Spannung beaufschlagt werden.