在發(fā)光元件中用于減小熱應(yīng)力的方法和設(shè)備的制作方法

專利名稱：在發(fā)光元件中用于減小熱應(yīng)力的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)涉及在發(fā)光元件中用于控制熱應(yīng) 力的方法和設(shè)備，所述的發(fā)光元件經(jīng)受反復(fù)的或頻繁的熱循環(huán)。
背景技術(shù)：
由于在開(kāi)發(fā)和改進(jìn)發(fā)光二極管(LED)(如固態(tài)發(fā)光二極管和某些 有機(jī)的或聚合物發(fā)光二極管)的光通量方面的進(jìn)展，已經(jīng)產(chǎn)生了適合 用于普通照明應(yīng)用的這樣的設(shè)備；普通照明應(yīng)用例如包括建筑的、娛
樂(lè)的、和道路照明。因此，與諸如白熾燈、熒光燈和高強(qiáng)度放電燈之 類的光源相比，發(fā)光二極管變得越來(lái)越具有竟?fàn)幜Α?br> 發(fā)光二極管有許多優(yōu)點(diǎn)，通常選用發(fā)光二極管是因?yàn)樗鼈兊哪陀?性、長(zhǎng)壽命、高效率、低電壓要求和獨(dú)立控制所發(fā)出的光的顏色和強(qiáng) 度的可能性。與精密的(delicate)氣體放電燈、白熾燈、和熒光照 明系統(tǒng)相比，發(fā)光二極管提供改進(jìn)的性能。固態(tài)的和改進(jìn)的有機(jī)發(fā)光 二極管具有產(chǎn)生類似照明印象的能力，同時(shí)與其它的照明技術(shù)相比， 通常還能提供較大的靈活性。
當(dāng)通過(guò)發(fā)光二極管的電流迅速變化時(shí)，設(shè)備的傳熱性質(zhì)可引起超 過(guò)每個(gè)厘米大約3000°C的瞬時(shí)溫度梯度，如在"3 - 5微米平面發(fā)光結(jié) 構(gòu)的傳熱映射(Heat Transfer Mapping in 3-5 Micrometer Planar Ligni一n邁i iLingdirui;Lures j 1/義/^*(^攻沐,。、J0urnai ot Applied PHysics)93 ( 11) ， 2003年，第9398 - 9400頁(yè))中Malyutenko等人 所表述的。快速增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)電流在發(fā)光二極管內(nèi)可產(chǎn)生局部空間熱點(diǎn)， 峰值溫度高達(dá)約150°C，如Barton等人在"GaN/AlGaN/InGaN發(fā)光二 極管的壽命測(cè)試和失效機(jī)制"(SPIE 3279巻，1998年，第17 - 27頁(yè)) 中所表述的，與發(fā)光二極管封裝的有效冷卻無(wú)關(guān)，在一般情況下這種 有效冷卻減小了發(fā)光二極管管芯的平均結(jié)溫。在大通量發(fā)光二極管中 由快速瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)電流引起的溫度梯度還可能取決于初始電流，如 Farkas等人在"大功率光學(xué)設(shè)備中的電和熱的瞬時(shí)效應(yīng)，，(第20屆 IEEE半導(dǎo)體熱測(cè)量和管理年會(huì)的會(huì)議錄，2004年，第168 - 176頁(yè))中所表述的。
眾所周知，在發(fā)光二極管內(nèi)過(guò)大的熱致機(jī)械應(yīng)力可導(dǎo)致過(guò)早的流 明下降。它還能顯著地縮短設(shè)備的壽命，因?yàn)榇嬖谝幌盗袣缧缘氖?效模式，例如包括焊線斷裂或封裝-管芯脫離。
圖1說(shuō)明在將驅(qū)動(dòng)電流從約400毫安切換到約10毫安之后一個(gè)綠 色發(fā)光二極管的結(jié)溫是如何隨時(shí)間變化的。這些變化可以從圖1右側(cè) 的縱坐標(biāo)上表示的所測(cè)正向電壓Uf (t)導(dǎo)出。如所看出的，在驅(qū)動(dòng)電流 調(diào)節(jié)后結(jié)溫速率的變化速率可以達(dá)到每秒幾千的絕對(duì)溫度。眾所周知， 按照傳熱方程并且根據(jù)發(fā)光二極管的傳熱性質(zhì)，溫度的變化速率是和 對(duì)應(yīng)的溫度梯度相互關(guān)聯(lián)的。存在過(guò)大的溫度梯度或熱點(diǎn)可能發(fā)生的 一系列應(yīng)用。
例如，發(fā)光二極管已經(jīng)證明可用于在彩色電視和計(jì)算機(jī)顯示器中 使用的液晶顯示(LCD)板的背光照明，例如由Folkert等人在"利用 大通量發(fā)光二極管的發(fā)光二極管背光照明構(gòu)想"(SID04摘要，2004 年，第l"6 - l"9頁(yè))中，或者由Harbers等人在"用于液晶顯示高 清晰度電視的發(fā)光二極管背光照明"(信息顯示學(xué)會(huì)雜志(Journal of the Society for Information Display) 10 (4) ， 2002年，347 -"0頁(yè))中，或者由Sugiura等人在"寬色域監(jiān)視器-發(fā)光二極管背光 照明液晶顯示器和新的磷光體陰極射線管"(Bellingham的光學(xué)工程 學(xué)會(huì)，WA:液晶材料、器件、和應(yīng)用X和投影顯示X的會(huì)議錄，SPIE-IS&T 5289， 2004年，第151 - 160頁(yè))中、或者由West等人在"用于 液晶顯示電視的高亮度直接發(fā)光二極管的背光照明"(SID 2003年摘 要，第1262 - 1265頁(yè))中所討論的。
在本領(lǐng)域中眾所周知的是，通常將顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)成可以接收信號(hào)， 將信號(hào)中的信息格式化成一個(gè)串行數(shù)據(jù)流，所述的串行數(shù)據(jù)流包括一 個(gè)幀的系列。每一幀包括用于再現(xiàn)單個(gè)靜止畫(huà)面所必須的數(shù)據(jù)。此外， 信息信號(hào)可以包括能識(shí)別幀的開(kāi)始或結(jié)束并且有助于同步單個(gè)靜止畫(huà) 面的顯示的數(shù)據(jù)。例如，每個(gè)幀可包括一個(gè)垂直回掃信號(hào)。足夠快的 幀系列可以產(chǎn)生沒(méi)有閃爍的運(yùn)動(dòng)畫(huà)面的印象?？梢园凑杖Q于顯示器 的期望應(yīng)用場(chǎng)合的速率，產(chǎn)生和再現(xiàn)這些幀。出于多個(gè)理由，某些類 型的顯示系統(tǒng)要求背光照明發(fā)光二極管例如與垂直回掃信號(hào)同步地 截止和導(dǎo)通。垂直回掃信號(hào)的時(shí)間周期可以等于背光照明發(fā)光二極管
5的熱時(shí)間常數(shù)的幾倍，這個(gè)熱時(shí)間常數(shù)可能導(dǎo)致背光照明發(fā)光二極管 內(nèi)過(guò)大的和可能損壞的熱梯度，不利于發(fā)光二極管的長(zhǎng)壽命。
例如，如圖2所示，液晶顯示板的背光照明可以使用一種技術(shù)來(lái) 實(shí)現(xiàn)，在這種技術(shù)中與垂直回掃信號(hào)同步地消隱背光照明發(fā)光二極管。 在這個(gè)圖中，用于液晶顯示板的背光照明的視頻信號(hào)20的垂直回掃間 隔IO與發(fā)光二極管的截止時(shí)間35和導(dǎo)通時(shí)間30是同樣的，發(fā)光二極 管的截止時(shí)間35和導(dǎo)通時(shí)間30是由發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流ID ( t )控 制的。
例如，Yamada等人在文獻(xiàn)"基于利用發(fā)光二極管背光照明的OCB 的時(shí)序彩色液晶顯示器"(信息顯示學(xué)會(huì)雜志10 (1) ， 2002年，第 81-85頁(yè))中描述了一種彩色視頻顯示器，這種顯示器利用了一個(gè)單 色的液晶顯示板，具有用于背光照明的順序啟用的紅、綠、藍(lán)(RGB) 發(fā)光二極管。這種系統(tǒng)在原理上比傳統(tǒng)的液晶顯示板更簡(jiǎn)單，并且制 造可能更經(jīng)濟(jì)，傳統(tǒng)的液晶顯示板利用的是白色背光照明和RGB濾光 器的矩陣，其中要對(duì)每一個(gè)顯示像素配置彩色濾光器元件。然而，發(fā) 光二極管的每種顏色只能加電約1.2毫秒，或者是為傳統(tǒng)的液晶顯示 背光照明分配的時(shí)間的大約10%。因此，必須使用用于傳統(tǒng)的發(fā)光二 極管的背光照明的電流數(shù)量的約IO倍的電流來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，才能 維持與同樣數(shù)目的發(fā)光二極管相同的液晶顯示屏幕亮度。如很容易理
解地，這種操作模式因而極大地增加了例如在發(fā)光二極管管芯和它的 焊線上的熱應(yīng)力。
現(xiàn)有技術(shù)的用于大通量發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)技術(shù)使用了模擬的和數(shù) 字的兩種電流控制，如2ukauskas等人在文獻(xiàn)"固態(tài)照明引論" (Wiley-Interscience， 2002年)中所描述的。如所討論的，數(shù)字控 制的最普通的形式是脈沖寬度調(diào)制(PWM)。數(shù)字和模擬這兩種控制的 發(fā)光二極管背光照明在垂直回掃間隔期間的消隱包括將驅(qū)動(dòng)電流從滿 功率切換到零，等待回掃間隔的持續(xù)時(shí)間，然后將驅(qū)動(dòng)電流切換回到 滿功率。
美國(guó)專利No. 4190836公開(kāi)了 一種發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路，其中通過(guò) 與每個(gè)發(fā)光二極管并聯(lián)連接的電容器擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)電流脈沖的前沿和后 沿。在圖3中表示的是電容器對(duì)于驅(qū)動(dòng)電流的影響效果，其中通過(guò)電 容器的充電和放電使得驅(qū)動(dòng)電流的前沿40和后沿50都加長(zhǎng)了。然而，對(duì)于發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路的這種配置來(lái)說(shuō)，電容器只抑制了總電流脈 沖中的高次諧波，否則可能產(chǎn)生能干擾射頻信號(hào)的高頻電磁輻射?？?電流是發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電流再加上電容器電流之和。因此，電容器減 小了重復(fù)脈動(dòng)的發(fā)光二極管系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路負(fù)荷并且基本上抑制了高 次諧波的電磁輻射的產(chǎn)生和發(fā)射。但所公開(kāi)的電子電路既不能影響通 過(guò)每個(gè)發(fā)光二極管的瞬時(shí)電流，也不能減小發(fā)光二極管內(nèi)的熱應(yīng)力。
因此，需要一種新的方法和設(shè)備，來(lái)減小在操作期間如在重復(fù)的 導(dǎo)通和截止的循環(huán)期間加到發(fā)光元件上的熱應(yīng)力。
提供這樣的背景信息是為了揭示本申請(qǐng)人相信的有可能與本發(fā)明 有關(guān)的信息。不必期望承認(rèn)也不應(yīng)該認(rèn)為，任何在先的信息構(gòu)成了對(duì) 抗本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于減小發(fā)光元件中熱應(yīng)力的方法和設(shè) 備。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于控制在一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元 件的第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)和期望的第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)之間的過(guò)渡周期期
間在一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的熱應(yīng)力的設(shè)備，所述的設(shè)備包括監(jiān)測(cè) 模塊，配置成估算第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)；控制系統(tǒng)，配置成根據(jù)第一驅(qū) 動(dòng)電流狀態(tài)和期望的第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)確定驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值，所述的 控制系統(tǒng)進(jìn)一步還配置成估算驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值以便維持一個(gè)或多個(gè)發(fā) 光元件兩端的正向電壓變化速率在預(yù)定的限值內(nèi)；和驅(qū)動(dòng)電流控制裝 置，按照驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值控制在過(guò)渡周期期間傳送到一個(gè)或多個(gè)發(fā)光 元件的驅(qū)動(dòng)電流。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種用于控制在一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元 件的第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)和期望的第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)之間的過(guò)渡周期期 間在一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的熱應(yīng)力的方法，所述方法包括如下步驟 監(jiān)測(cè)第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)；根據(jù)第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)和第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài) 確定驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值，所確定的所述驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值是為了維持一個(gè) 或多個(gè)發(fā)光元件兩端的正向電壓變化速率在預(yù)定的限值內(nèi)；和按照驅(qū) 動(dòng)電流瞬時(shí)值控制在過(guò)渡周期期間傳送到一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng) 電流。


圖l表示在將驅(qū)動(dòng)電流從400毫安切換到IO毫安之后綠色發(fā)光二 極管的按時(shí)間分辨的結(jié)溫變化(取自Farkas等人的文獻(xiàn)，M(M年)， 驅(qū)動(dòng)電流是從右側(cè)縱坐標(biāo)表示的正向電壓導(dǎo)出的；
圖2說(shuō)明背光照明的發(fā)光二極管消隱的現(xiàn)有技術(shù)，其中與垂直回
掃信號(hào)同步地消隱背光照明發(fā)光二極管；
圖3表示現(xiàn)有技術(shù)的使用與發(fā)光二極管并聯(lián)連接的電容器的重復(fù)
脈沖式發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電流的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值；
圖4表示按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)的示意方塊圖； 圖5表示按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)的示意方塊圖； 圖6表示按照本發(fā)明的實(shí)施例的正向電壓瞬時(shí)值Uf(t); 圖7說(shuō)明按照本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)模擬驅(qū)動(dòng)電流的驅(qū)動(dòng)電流瞬
時(shí)值的形狀；
圖8表示按照本發(fā)明的實(shí)施例的脈沖寬度調(diào)制的驅(qū)動(dòng)電流的瞬時(shí) 脈沖序列；
圖9表示按照本發(fā)明的實(shí)施例的脈沖式驅(qū)動(dòng)電流的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí) 值的形狀；
圖IO表示用于按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電流控制順序的一 個(gè)流程圖。
具體實(shí)施方式
定義
使用術(shù)語(yǔ)"發(fā)光元件"(LEE)來(lái)定義一種器件，當(dāng)例如通過(guò)在器 件的兩端加上一個(gè)電位差時(shí)或者一個(gè)電流通過(guò)器件來(lái)激勵(lì)所述的器件 時(shí)，這個(gè)器件在電磁波譜的一個(gè)區(qū)域中或區(qū)域的組合中發(fā)射輻射，例 如在可見(jiàn)光區(qū)、紅外和/或紫外光區(qū)中發(fā)射輻射。因此，發(fā)光元件可 以有單色的、準(zhǔn)單色的、多色的、或?qū)拵Ч庾V的發(fā)射特性。發(fā)光元件 的例子包括半導(dǎo)體、有機(jī)的或聚合物/聚合的發(fā)光二極管、涂敷光 泵磷光體的發(fā)光二極管、光泵納米晶體發(fā)光二極管、或其它類似的器 件，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)此是容易理解的。而且，使用術(shù)語(yǔ)發(fā)光 元件來(lái)定義發(fā)射輻射的特定器件，例如發(fā)光二極管管芯，這個(gè)術(shù)語(yǔ)同 樣可以用來(lái)定義特定器件的組合，所述特定器件的組合與放置一個(gè)或多個(gè)特定器件的外殼或封裝一起發(fā)射輻射。
使用術(shù)語(yǔ)"控制系統(tǒng)，，來(lái)定義能夠接收輸入信號(hào)、按照參數(shù)處理 輸入信號(hào)使其成為輸出信號(hào)以及提供輸出信號(hào)的系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)能夠 按可操作方式通過(guò)控制系統(tǒng)的輸入和/或輸出接口連接到一個(gè)或多個(gè) 外圍設(shè)備。外圍設(shè)備能給控制系統(tǒng)提供輸入信號(hào)或者從控制系統(tǒng)接收 輸出信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)可以包括模擬的或數(shù)字的計(jì)算裝置，如微控制器、
中央處理單元(CPU)、或輸入/輸出接口設(shè)備。接口設(shè)備可以包括模
擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器或數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，以接收或提供足以用于外圍設(shè)備 的形式的輸入和輸出信號(hào)。外圍設(shè)備可以包括用戶輸入/輸出設(shè)備， 用于在用戶和控制系統(tǒng)之間交換期望的用戶請(qǐng)求或控制系統(tǒng)參數(shù)?？?制系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備。存儲(chǔ)設(shè)備可以具有易失性和非
易失性存儲(chǔ)特性并且可以包括計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器，如RAM、 PR0M、 EPR0M、 EEPR0M、軟盤、光碟、光盤、磁帶、或類似物，其中的與控制系統(tǒng)耦 合的用于監(jiān)視或控制所述的設(shè)備的控制程序(如軟件、微型代碼、或 固件)和/或數(shù)據(jù)例如可由CPU存儲(chǔ)和執(zhí)行?？刂葡到y(tǒng)提供按照用戶 指定的操作條件控制某些外圍設(shè)備的操作條件的裝置?？刂葡到y(tǒng)借助 用戶接口可以接受用戶指定的指令，用戶接口例如鍵盤、觸摸板、觸 摸屏、控制臺(tái)、視覺(jué)或聽(tīng)覺(jué)輸入裝置、或本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員熟知 的其它形式的用戶輸入設(shè)備。
使用術(shù)語(yǔ)"驅(qū)動(dòng)電流控制裝置"來(lái)定義配置成控制提供給一個(gè)或 多個(gè)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電流的裝置。驅(qū)動(dòng)電流控制裝置可以包括驅(qū)動(dòng)電 流執(zhí)行裝置或其它本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知的驅(qū)動(dòng)器?？梢詫Ⅱ?qū)動(dòng) 電流控制裝置集成到控制系統(tǒng)內(nèi)，或者驅(qū)動(dòng)電流控制裝置可以是從控 制系統(tǒng)接收操作參數(shù)的單獨(dú)的部件。
如這里所用的，術(shù)語(yǔ)"大約"指的是距標(biāo)稱值有±10%的偏差。應(yīng) 該理解，這樣一個(gè)偏差總是包括在這里提供的任何指定的數(shù)值之內(nèi)， 而不管這個(gè)數(shù)值是否具體地指出。
除非另有規(guī)定，這里所用的所有科技術(shù)語(yǔ)都具有與本發(fā)明所屬領(lǐng) 域中普通技術(shù)人員通常所理解的相同的含義。
本發(fā)明提供用于控制熱梯度并且因而控制需要曝露給變化的驅(qū)動(dòng) 電流條件的發(fā)光元件中的熱應(yīng)力的方法和設(shè)備。所述的方法和設(shè)備通 過(guò)自適應(yīng)地確定第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)和第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)之間的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值來(lái)減小發(fā)光元件上的熱應(yīng)力?？梢允褂?一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件 兩端的正向電壓作為發(fā)光元件的整體溫度的指示值，其中對(duì)于一個(gè)已 知的驅(qū)動(dòng)電流，從操作條件下的正向電壓可以推斷出發(fā)光元件內(nèi)有關(guān) 熱梯度的見(jiàn)識(shí)。如果已經(jīng)過(guò)了足夠的時(shí)間以便平衡發(fā)光元件的溫度分 布，則正向電壓與發(fā)光元件的溫度相當(dāng)對(duì)應(yīng)。根據(jù)發(fā)光元件的尺寸和 它對(duì)環(huán)境的熱耦合狀況，在亞微秒到亞秒的時(shí)幀內(nèi)，在發(fā)光元件內(nèi)的 穩(wěn)定熱條件即可達(dá)到。
按照本發(fā)明，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流在第 一驅(qū)動(dòng)電流和第二驅(qū)動(dòng)電流之間變 化時(shí)，要確定驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值以減小在一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件兩端正向 電壓的變化速率。驅(qū)動(dòng)電流控制裝置耦合到一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件和控 制系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)電流控制裝置配置成控制按照所確定的驅(qū)動(dòng)電流瞬 時(shí)值在過(guò)渡周期期間加到一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件上的驅(qū)動(dòng)電流。所述的 設(shè)備按照這種方式提供用于控制在過(guò)渡周期期間在一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元 件中的熱應(yīng)力的裝置。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，通常可通過(guò)不同的機(jī)制來(lái)控制發(fā)光元件驅(qū)
動(dòng)電流，這些機(jī)制例如有脈沖寬度調(diào)制(PWM)、脈碼調(diào)制(PCM)、 或包括模擬形式控制在內(nèi)的其它機(jī)制。因此，例如可以通過(guò)脈沖寬度 調(diào)制的幅度和脈沖寬度調(diào)制的占空比、脈碼調(diào)制的幅度和脈碼密度、 或驅(qū)動(dòng)電流的幅度來(lái)描述驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)。術(shù)語(yǔ)"驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)"從根 本上來(lái)說(shuō)描述的是驅(qū)動(dòng)電流相對(duì)于時(shí)幀的移動(dòng)平均值(moving average),這個(gè)時(shí)幀要足夠地短，以便能夠分辨(resolve )發(fā)光元 件的熱響應(yīng)。
通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)目刂茀?shù)，例如對(duì)于脈沖寬度調(diào)制和脈碼調(diào)制的 控制系統(tǒng)的足夠的脈沖頻率或脈沖密度，可以實(shí)現(xiàn)基本上穩(wěn)定的熱操 作條件。超過(guò)1千赫茲數(shù)量級(jí)的脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動(dòng)頻率通常足以維持 發(fā)光元件內(nèi)的熱梯度在可接受的限值內(nèi)。然而，當(dāng)在幾個(gè)相繼的工作 循環(huán)內(nèi)發(fā)生明顯的占空因數(shù)變化時(shí)，熱梯度可能會(huì)增加的過(guò)多。在一 般情況下，在驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)之間以快于發(fā)光元件的熱時(shí)間常數(shù)幾倍的 速率的變化可將所述的器件暴露到過(guò)量的熱致應(yīng)力中。要說(shuō)明的是， 相同的發(fā)光元件的不同耦合可以引起不同的熱梯度，因此可用于本發(fā) 明的不同的實(shí)施方案，同時(shí)仍可使用相同的發(fā)光元件，不同的驅(qū)動(dòng)電 流瞬時(shí)值都是可以應(yīng)用的以便減小這些熱梯度。如很容易理解地，驅(qū)動(dòng)電流從初始狀態(tài)變化到隨后的穩(wěn)定狀態(tài)的 速率取決于參數(shù)，如實(shí)施本發(fā)明的顯示器、照明或發(fā)光系統(tǒng)的特定設(shè) 計(jì)和性質(zhì)。例如，發(fā)光元件的類型、發(fā)光元件粘結(jié)或固定的方式、和 /或與系統(tǒng)相關(guān)的散熱器類型都可能影響驅(qū)動(dòng)電流變化以維持期望的 熱梯度的最大速率。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在基于LEE的背光照明的顯示系統(tǒng)的 發(fā)光元件中，對(duì)于熱應(yīng)力進(jìn)行控制，以使其中的驅(qū)動(dòng)電流和隨后的發(fā) 光元件管芯溫度隨時(shí)間的變化在毫秒數(shù)量級(jí)。要說(shuō)明的是，本發(fā)明可 用在顯示器、發(fā)光系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、或其它的需要對(duì)發(fā)光元件的熱應(yīng) 力進(jìn)行相應(yīng)管理的照明系統(tǒng)中。
由于作為例子已經(jīng)特別關(guān)注了顯示系統(tǒng)的背光照明系統(tǒng)，與系統(tǒng)
成可以需要與垂直回掃信號(hào)或水平跟蹤信號(hào)同步地導(dǎo)通或截止。因此 可以使用具有固定的占空比的脈沖寬度調(diào)制控制器來(lái)控制背光照明系 統(tǒng)的亮度。典型的視頻信號(hào)的幀速范圍為50 - 100赫茲，具有從亞毫 秒到毫秒長(zhǎng)的垂直回掃信號(hào)。因此，背光照明的相應(yīng)的占空因數(shù)可能 接近l。
照明設(shè)備包括用于產(chǎn)生光的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件。將驅(qū)動(dòng)電流控 制裝置耦合到一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的每一個(gè)并且能選擇性地向一個(gè)或 多個(gè)發(fā)光元件中的每一個(gè)提供電的驅(qū)動(dòng)電流，其中驅(qū)動(dòng)電流控制裝置 響應(yīng)于從控制系統(tǒng)接受的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。對(duì)于控制系統(tǒng)進(jìn)行配置，以便響 應(yīng)與照明設(shè)備的操作條件有關(guān)的所收集的信息產(chǎn)生向驅(qū)動(dòng)電流控制裝 置傳送的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。按照本發(fā)明對(duì)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行配置， 其中在第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)和第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)之間的驅(qū)動(dòng)電流過(guò)渡期 間，通過(guò)估算在第 一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)和第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)之間的驅(qū)動(dòng)電 流瞬時(shí)值，通過(guò)自適應(yīng)地修改驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)，可以減小一個(gè)或多個(gè)發(fā) 光元件中的熱應(yīng)力。
設(shè)備
本發(fā)明提供用于控制在第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)和期望的第二驅(qū)動(dòng)電流 狀態(tài)之間的過(guò)渡周期期間在一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中熱應(yīng)力的設(shè)備。所 述的設(shè)備包括 一個(gè)監(jiān)測(cè)模塊，用于估算第一驅(qū)動(dòng)電狀態(tài)；和一個(gè)控 制系統(tǒng)，配置成根據(jù)第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)和期望的第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)確
ii定驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值。控制系統(tǒng)進(jìn)一步還配置成估算驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值， 以便將一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件兩端的正向電壓變化速率維持在預(yù)先確定 的限值之內(nèi)。所述的設(shè)備進(jìn)一步還包括驅(qū)動(dòng)電流控制裝置，用于按照驅(qū) 動(dòng)電流瞬時(shí)值控制在過(guò)渡周期傳送到一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電 流。
在本發(fā)明的 一 個(gè)實(shí)施例中，用于收集代表第 一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)的信 息的監(jiān)測(cè)模塊是一個(gè)驅(qū)動(dòng)電流傳感器。監(jiān)測(cè)模塊的這種配置可以提供 驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)的一個(gè)基本上是直接的指示。例如，驅(qū)動(dòng)電流傳感器可 以是一個(gè)固定電阻器、可變電阻器、電感器、霍爾效應(yīng)電流傳感器、 或者具有已知的電壓-電流關(guān)系并且能提供流過(guò)一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件 的電流測(cè)量值的其它元件。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，監(jiān)測(cè)模塊是一個(gè)正向電壓傳感器，用 于估算提供給一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的正向電壓，并且由此可確定給其 提供的第一驅(qū)動(dòng)電流。
在另一個(gè)實(shí)施例中，監(jiān)測(cè)模塊配置成檢測(cè)某些脈沖寬度調(diào)制的或 脈碼調(diào)制的參數(shù)，或檢測(cè)代表瞬時(shí)操作狀態(tài)(即驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài))的其 它裝置。例如，從幅度、占空因數(shù)、或脈沖密度的組合，可以確定或 導(dǎo)出第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)。
為了進(jìn)行總體的強(qiáng)度控制，可以實(shí)現(xiàn)用于產(chǎn)生恒定的脈沖寬度調(diào) 制幅度和變化的脈沖寬度調(diào)制占空因數(shù)的一種機(jī)制，以便向一個(gè)或多 個(gè)發(fā)光元件提供通常期望的驅(qū)動(dòng)電流。
通過(guò)一種才幾制或機(jī)制的組合可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)控制。在一個(gè) 實(shí)施例中，通過(guò)控制脈沖寬度調(diào)制的幅度可以配置在一個(gè)脈沖寬度調(diào) 制脈沖的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值。在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)脈 沖寬度調(diào)制的頻率足夠高時(shí)，通過(guò)逐漸改變脈沖寬度調(diào)制的占空因數(shù)， 可以配置驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中并且根據(jù)期望 的應(yīng)用場(chǎng)合，可以在超過(guò)一個(gè)脈沖寬度調(diào)制的占空比上，可以擴(kuò)展驅(qū) 動(dòng)電流瞬時(shí)值的對(duì)應(yīng)幅度控制。
圖4是具有按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)的照明系統(tǒng)675 的方塊圖。控制系統(tǒng)654從監(jiān)測(cè)模塊655接收反饋信息，它提供代表 第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)的信息。根據(jù)第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)和期望的第二驅(qū)動(dòng) 電流狀態(tài)，控制系統(tǒng)654估算驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值，以維持在一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件"6兩端的正向電壓變化速率在預(yù)先確定的限值之內(nèi)?？刂?系統(tǒng)654根據(jù)估算的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值向驅(qū)動(dòng)器652提供控制信號(hào)，驅(qū) 動(dòng)器652控制向一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件656供給電流。以此方式，在估 算驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值時(shí)，驅(qū)動(dòng)器652在過(guò)渡周期期間能控制驅(qū)動(dòng)電流， 從而可以在過(guò)渡周期期間將電壓隨時(shí)間的變化減至最小。
圖5是用按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)配置的照明系統(tǒng) 700的方塊圖，所述的控制系統(tǒng)可用于背光照明設(shè)備，因?yàn)檫@個(gè)控制系 統(tǒng)此外還要響應(yīng)于消隱信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)704監(jiān)測(cè)消隱信號(hào)線712，以便 確定什么時(shí)間經(jīng)過(guò)與之連接的驅(qū)動(dòng)器702啟動(dòng)和控制發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng) 電流瞬時(shí)值。而且5控制系統(tǒng)704從監(jiān)測(cè)模塊接收反饋信息；反饋信
息提供代表第 一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)的信息。根據(jù)第 一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)和期望 的第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)，控制系統(tǒng)704可估算驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值，以維持 在一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件706兩端的正向電壓的變化速率在預(yù)先確定的 限值之內(nèi)。 一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件706連接到地708并且經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器702 連接到電源710。以此方式，在估算預(yù)先確定的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值時(shí)，驅(qū) 動(dòng)電流控制裝置在過(guò)渡周期期間控制驅(qū)動(dòng)電流，以使電壓在過(guò)渡周期 期間隨時(shí)間的變化最小。
根據(jù)以上所述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解如何修改如圖4 或5所示的方塊圖，以便在操作條件下減小發(fā)光元件中的熱應(yīng)力。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)例如可控的可變電源、調(diào)節(jié)來(lái)自 恒流源的電流的可控的可變電阻、和/或另外的恒定驅(qū)動(dòng)電流的脈沖 寬度調(diào)制或脈碼調(diào)制、或者本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解的其它方 式，都可以改變提供給一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電流。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，為了對(duì)于提供給一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件 的電流進(jìn)行數(shù)字控制，可以保持有足夠高頻率的脈沖序列的占空因數(shù) 或脈沖密度不變，同時(shí)在一個(gè)足夠長(zhǎng)的時(shí)幀內(nèi)平滑地改變脈沖幅度， 這樣就可以確定啟動(dòng)在第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)和第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)之間轉(zhuǎn) 變的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值。
驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值的估算
對(duì)于在第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)和第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)之間的過(guò)渡周期， 自適應(yīng)地確定驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值，其中確定驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值是為了在過(guò) 渡周期期間維持正向電壓變化速率在預(yù)先確定的限值之內(nèi)。能對(duì)于在
13第 一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)和第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)之間的過(guò)渡周期期間的正向電 壓的變化進(jìn)行充分的控制，可以減小在過(guò)渡周期期間在發(fā)光元件上產(chǎn) 生的熱應(yīng)力。
通過(guò)起始評(píng)估一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的瞬時(shí)值或第一驅(qū)動(dòng)電流狀 態(tài)，可以估算驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值。如以上所述，第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)可以 直接檢測(cè)出來(lái)或者例如從幅度、占空因數(shù)、或脈沖密度的組合導(dǎo)出。 隨后，根據(jù)所估算的有關(guān)發(fā)光元件的當(dāng)前運(yùn)行特性的信息，并且還要 根據(jù)有關(guān)照明裝置本身特性的信息，例如熱管理設(shè)計(jì)、發(fā)光元件類型、 等等，所述的控制系統(tǒng)可以估算出在第一驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值和第二驅(qū)動(dòng) 電流狀態(tài)之間的過(guò)渡周期的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值。
在估算驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值時(shí)，控制系統(tǒng)還要向驅(qū)動(dòng)電流控制裝置提 供驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)，以便按照所確定的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值瞬時(shí)地調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng) 電流或驅(qū)動(dòng)電流的占空比。才艮據(jù)第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)和第二驅(qū)動(dòng)電流狀 態(tài)之間的關(guān)系，這種調(diào)節(jié)可能增加或者可能減小驅(qū)動(dòng)電流。
按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖6示意地表示用于期望的正向電壓 瞬時(shí)值Uf ( t )的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值的例子。正向電壓的變化可以具有S 狀的時(shí)間依賴性，例如Uf (t) (l+exp(—t/a))'，或者其它的可減
小發(fā)光元件內(nèi)的熱梯度的基本上平滑的瞬時(shí)值，其中可以將參數(shù)a適 當(dāng)?shù)剡x擇為一個(gè)正數(shù)，這個(gè)正數(shù)稱之為瞬時(shí)速率常數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案求解 傳熱方程可以確定驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值Uf (t)。根據(jù)驅(qū)動(dòng)電流的控制是按 照模擬方式還是按照數(shù)字方式來(lái)確定估算和應(yīng)用期望的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí) 值的步驟。
可以使用其它的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值配置，它可以具有例如包括線性 的、拋物線的、曲線的、指數(shù)的形狀、或者容易理解的其它形狀，條 件只是正向電壓的變化速率要保持在預(yù)先確定的范圍之內(nèi)，由此可以 減小在一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的熱應(yīng)力。
模擬電流的控制
模擬電流的控制指的是對(duì)于通過(guò)發(fā)光元件的連續(xù)電流的控制，與 控制的實(shí)現(xiàn)是用數(shù)字方式還是用模擬方式無(wú)關(guān)，這里所述的連續(xù)電流 與模擬電流同義。
在本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例中，模擬發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電流控制裝置可以通過(guò)明顯減小所加正向電壓的變化速率至最小，并且按照預(yù)先確定的
瞬時(shí)形狀，例如直線的、指數(shù)的、s狀、或者可減小一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元
件中由驅(qū)動(dòng)電流引起的熱應(yīng)力的其它形狀，控制驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值。用 于控制驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值的形狀的控制系統(tǒng)例如可以包括一個(gè)預(yù)先確定 的硬接線的電子驅(qū)動(dòng)器電路或者一個(gè)可編程數(shù)字控制的模擬驅(qū)動(dòng)電 路。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使用數(shù)字控制的模擬驅(qū)動(dòng)電路。數(shù)字 控制的模擬驅(qū)動(dòng)電路可提供較大的靈活性和適應(yīng)性。但這種配置比較 復(fù)雜，并且成本有效性較差。
圖7表示的是模擬驅(qū)動(dòng)電流的時(shí)間依賴性的例子，模擬驅(qū)動(dòng)電流 提供了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的各個(gè)連續(xù)變化的高和低電平驅(qū)動(dòng)電 流之間的基本上平滑的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值70。當(dāng)按照模擬方式控制驅(qū)動(dòng) 電流時(shí)，按照本發(fā)明的方法和設(shè)備可以根據(jù)瞬時(shí)的或第一驅(qū)動(dòng)電流狀 態(tài)和期望的或第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)確定驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值。做為選擇，通 過(guò)這個(gè)控制系統(tǒng)可以擴(kuò)大顯著突然的驅(qū)動(dòng)電流變化以便按照希望遵照 平滑的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值70，從而可以限制在一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的 熱梯度和熱應(yīng)力。然后產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流控制信號(hào)，并將其提供給驅(qū)動(dòng)電 流控制裝置以影響對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值。
例如，當(dāng)使用光學(xué)傳感器的閉環(huán)控制系統(tǒng)還要配備正向電壓傳感 器時(shí)，可將這個(gè)控制系統(tǒng)配置成能夠維持一個(gè)期望的發(fā)光元件亮度， 同時(shí)還能夠限制正向電壓的變化速率。這樣的配置可以實(shí)現(xiàn)用于控制 一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的控制系統(tǒng)，從而可以迅速而穩(wěn)定地進(jìn)行一個(gè)或 多個(gè)發(fā)光元件的運(yùn)行調(diào)節(jié)，而不會(huì)出現(xiàn)不期望的亮度偏離。
數(shù)字電流控制
數(shù)字電流控制指的是對(duì)通過(guò)發(fā)光元件的非連續(xù)電流的控制，與控 制的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)數(shù)字方式還是模擬方式無(wú)關(guān)，非連續(xù)電流在這里與數(shù) 字電流同義。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使用數(shù)字發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電流控制裝置 來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值，例如通過(guò)分別調(diào)節(jié)脈沖寬度調(diào)制序列或脈碼 調(diào)制脈沖的脈沖寬度調(diào)制的占空因數(shù)或脈碼調(diào)制的脈沖速率來(lái)實(shí)現(xiàn)這 種控制，以使脈沖寬度調(diào)制或脈碼調(diào)制的平均電流遵循所確定的驅(qū)動(dòng) 電流瞬時(shí)值的形狀，例如是直線的、S形的、指數(shù)的、或能夠減小一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中驅(qū)動(dòng)電流引起的熱應(yīng)力的其它形狀。應(yīng)該理解，數(shù)
字驅(qū)動(dòng)電流的控制系統(tǒng)除了可以利用脈沖寬度調(diào)制或脈碼調(diào)制之外，
還可以使用數(shù)字控制技術(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流的控制是通過(guò)數(shù)字驅(qū)動(dòng)電 流控制裝置實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，按照本發(fā)明的設(shè)備例如通過(guò)瞬時(shí)的占空因數(shù) 或者對(duì)其進(jìn)行直接檢測(cè)可以確定第 一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)。控制系統(tǒng)隨后估 算一個(gè)驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值的序列，以便從代表第 一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)的瞬時(shí) 占空因數(shù)到代表期望的第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)的期望的占空因數(shù)轉(zhuǎn)換按時(shí) 間平均的驅(qū)動(dòng)電流。然后將控制信號(hào)提供給驅(qū)動(dòng)電流控制裝置，以便 適當(dāng)?shù)卦黾踊驕p小在預(yù)先確定的時(shí)間周期的占空比或脈沖密度。
例如圖8表示一個(gè)脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖的一個(gè)序列，按照本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施例，該序列具有隨時(shí)間幀62增加的占空比。這個(gè)序列可 以被認(rèn)為是一種基本上平滑的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值的形式，因?yàn)樗呐渲?通過(guò)平滑地轉(zhuǎn)換平均驅(qū)動(dòng)電流基本上避免了平均驅(qū)動(dòng)電流的突然跳 躍，因而避免了從一個(gè)占空比到下一個(gè)占空比的溫度梯度和熱致應(yīng)力 的突然變化。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)脈沖頻率足夠高，以致發(fā)光元件內(nèi) 的溫度梯度只是可忽略地上下漲落，而所述的溫度梯度則被這些脈沖 反復(fù)地激活和退激，脈沖的上升肩和下降肩(rising and falling shoulders )的準(zhǔn)確形狀通常不太可能引起有效數(shù)量的熱致應(yīng)力。
在一個(gè)實(shí)施例中，能使驅(qū)動(dòng)電脈沖的上升肩和下降肩配置成，每 當(dāng)截止時(shí)間與發(fā)光元件的特征熱動(dòng)力行為(characteristic thermal dynamics )相比較長(zhǎng)的時(shí)候，遵循平滑的瞬時(shí)值。 一旦脈沖頻率或脈
沖密度實(shí)質(zhì)上很低，就可能發(fā)生相當(dāng)長(zhǎng)的截止時(shí)間。在圖9中表示的 是具有平滑的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值的驅(qū)動(dòng)電流脈沖的例子，圖9表示平滑
上升的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值72和平滑下降的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值74。
圖10表示用于按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電流控制順序600 的一個(gè)流程圖。驅(qū)動(dòng)電流控制順序600按照前饋方式控制驅(qū)動(dòng)電流。 要說(shuō)明的是，例如通過(guò)使用光學(xué)傳感器和正向電壓傳感器，還可以使 用反饋控制方式控制驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值。這個(gè)程序在步驟602啟動(dòng)，在 這里將參數(shù)i初始設(shè)定為l;在步驟604監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電流變化信號(hào)，例如 垂直回掃信號(hào)。在步驟606，將驅(qū)動(dòng)電流的當(dāng)前值與期望的新的驅(qū)動(dòng)電流值進(jìn)行比較。如果新的驅(qū)動(dòng)電流值和當(dāng)前驅(qū)動(dòng)電流不同，則在步驟
608按照預(yù)先確定的或自適應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值將當(dāng)前的驅(qū)動(dòng)電流設(shè) 定到新的驅(qū)動(dòng)電流值。驅(qū)動(dòng)電流在過(guò)渡周期期間的變化，即驅(qū)動(dòng)電流 瞬時(shí)值，可以根據(jù)預(yù)先確定的線性的或非線性的時(shí)間函數(shù)(temporal function)進(jìn)行確定，對(duì)于所述的時(shí)間函數(shù)進(jìn)行選擇，以使正向電壓 的變化速率在這個(gè)過(guò)渡周期期間仍舊在預(yù)定的限值之內(nèi)，并且驅(qū)動(dòng)電 流可以從第 一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)，同時(shí)明顯地減 小了在一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例都是一些實(shí)例，并且能以許多方式改 變上述實(shí)施例。這樣一些現(xiàn)在的或?qū)?lái)的變化都不被認(rèn)為是背離了本 發(fā)明的構(gòu)思和范圍，期望在本領(lǐng)域中的所有的這樣一些改進(jìn)都包括在 下面的權(quán)利要求書(shū)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種設(shè)備，用于控制在一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)和期望的第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)之間的過(guò)渡周期期間在一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的熱應(yīng)力，所述的設(shè)備包括a)監(jiān)測(cè)模塊，配置成估算第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)；b)控制系統(tǒng)，配置成根據(jù)第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)和期望的第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)確定驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值，所述的控制系統(tǒng)進(jìn)一步還配置成估算驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值以便維持一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件兩端的正向電壓變化速率在預(yù)定的限值內(nèi)；和c)驅(qū)動(dòng)電流控制裝置，按照驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值控制在過(guò)渡周期期間傳送到一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電流。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中對(duì)于驅(qū)動(dòng)電流控制裝置進(jìn) 行配置，以便使用脈沖寬度調(diào)制、脈碼調(diào)制、或模擬控制來(lái)控制驅(qū)動(dòng) 電流。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中監(jiān)測(cè)模塊是驅(qū)動(dòng)電流傳感器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中驅(qū)動(dòng)電流傳感器是從下面 的組中選擇出來(lái)的固定電阻器、可變電阻器、電感器、和霍爾效應(yīng) 電流傳感器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中監(jiān)測(cè)模塊是正向電壓傳感器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中對(duì)于驅(qū)動(dòng)電流控制裝置進(jìn) 行配置，以便使用脈沖寬度調(diào)制或脈碼調(diào)制來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電流，并且其 中對(duì)于監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行配置，以便檢測(cè)脈沖寬度調(diào)制或脈碼調(diào)制的參 數(shù)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其用于背光照明裝置中，其中對(duì) 于控制系統(tǒng)進(jìn)行配置以便響應(yīng)一個(gè)消隱信號(hào)，其中對(duì)于一個(gè)或多個(gè)發(fā) 光元件的控制與消隱信號(hào)同步。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值具有從下 面的組中選擇出來(lái)的形狀直線的、拋物線的、曲線的、指數(shù)的和S 形的。
9、 一種用于控制在一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)和期望的第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)之間的過(guò)渡周期期間在一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的熱應(yīng)力的方法，所述方法包括如下步驟a) 監(jiān)測(cè)第 一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)；b) 根據(jù)第 一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)和第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)確定驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí) 值，所確定的所述驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值是為了維持一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件兩 端的正向電壓變化速率在預(yù)定的限制內(nèi)；和c) 按照驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值在過(guò)渡周期期間控制傳送到一個(gè)或多個(gè)發(fā) 光元件的驅(qū)動(dòng)電流。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值具有從 下面的組中選擇出來(lái)的形狀直線的、拋物線的、曲線的、指數(shù)的、 和S形的。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中監(jiān)測(cè)第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài) 包括收集驅(qū)動(dòng)電流數(shù)據(jù)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中監(jiān)測(cè)第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài) 包括收集正向電壓數(shù)據(jù)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中使用脈沖寬度調(diào)制或脈 碼調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電流的控制，并且其中監(jiān)測(cè)第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)包 括檢測(cè)脈沖寬度調(diào)制或脈碼調(diào)制的參數(shù)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中使用脈沖寬度調(diào)制或脈 碼調(diào)制或模擬控制來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電流的控制。
全文摘要
本發(fā)明提供用于控制發(fā)光元件中熱梯度并因而可以控制發(fā)光元件中的熱應(yīng)力的方法和設(shè)備，其中發(fā)光元件暴露到在操作條件下改變驅(qū)動(dòng)電流引起的溫度梯度中。按照本發(fā)明的方法和設(shè)備通過(guò)自適應(yīng)地確定用于從第一驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)到期望的第二驅(qū)動(dòng)電流狀態(tài)所需的驅(qū)動(dòng)電流變化的驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值可以減小發(fā)光元件中的熱應(yīng)力，其中自適應(yīng)地確定驅(qū)動(dòng)電流瞬時(shí)值，以使在轉(zhuǎn)變周期期間所加電壓隨時(shí)間的變化實(shí)質(zhì)上減至最小。
文檔編號(hào)H01L23/34GK101507360SQ200780030620
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2007年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月17日
發(fā)明者I·阿什當(dāng) 申請(qǐng)人:Tir科技公司