裝置和用于運行裝置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 提出一種用于運行裝置的方法。此外，提出一種相應(yīng)的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 待實現(xiàn)的目的在于，提出一種用于運行具有多個半導(dǎo)體芯片的裝置的方法，其中 半導(dǎo)體芯片具有長的使用壽命。
[0003]此外，所述目的通過具有獨立權(quán)利要求的特征的方法和裝置實現(xiàn)。優(yōu)選的改進(jìn)方 案是從屬權(quán)利要求的主題。
[0004] 根據(jù)至少一個實施方式，裝置包含N個發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片。N是多2的自然 數(shù)。半導(dǎo)體芯片優(yōu)選是發(fā)光二極管芯片。半導(dǎo)體芯片尤其設(shè)立為用于：在工作時產(chǎn)生可見 光，如白光或有色光。
[0005]根據(jù)至少一個實施方式，半導(dǎo)體芯片以一個或多個串聯(lián)電路設(shè)置。因此，串聯(lián)電路 的所有半導(dǎo)體芯片的電流強度在所述半導(dǎo)體芯片運行時是相同的或近似相同的。所述串聯(lián) 電路或每個串聯(lián)電路例如包括至少兩個或三個或四個或六個或八個半導(dǎo)體芯片和/或至 多30個或20個或15個或12個半導(dǎo)體芯片。在串聯(lián)電路之內(nèi)，半導(dǎo)體芯片優(yōu)選直接彼此 電連接。
[0006] 根據(jù)至少一個實施方式，裝置包括多個開關(guān)元件。開關(guān)元件設(shè)立為用于接通和關(guān) 斷半導(dǎo)體芯片。開關(guān)元件能夠是場效應(yīng)晶體管。開關(guān)元件的切換速度例如為至多l(xiāng)〇〇ns和 /或至少25ns。
[0007] 根據(jù)至少一個實施方式，一個或剛好一個開關(guān)元件電并聯(lián)連接至每個半導(dǎo)體芯片 或一組半導(dǎo)體芯片。如果多個半導(dǎo)體芯片組成一組，那么整個組能夠經(jīng)由相關(guān)聯(lián)的開關(guān)元 件切換。開關(guān)元件尤其設(shè)立為用于：經(jīng)由脈沖寬度調(diào)制、英文pulsewidthmodulation或 簡稱PWM來控制半導(dǎo)體芯片。經(jīng)由通過控制單元接通和關(guān)斷，例如借助于切換電壓來控制 開關(guān)元件。借助于控制單元確定，相應(yīng)的半導(dǎo)體芯片在哪個時間部分發(fā)射輻射。
[0008] 根據(jù)至少一個實施方式，裝置包括恒流源。恒流源設(shè)立為用于：對半導(dǎo)體芯片的至 少一個串聯(lián)電路供電。
[0009] 根據(jù)至少一個實施方式，在關(guān)斷時，將與開關(guān)元件相關(guān)聯(lián)的半導(dǎo)體芯片通過開關(guān) 元件電跨接。換言之，因此，電流不流過半導(dǎo)體芯片，而是流過所述開關(guān)元件。因此，半導(dǎo)體 芯片在關(guān)斷時通過開關(guān)元件短接。
[0010] 根據(jù)至少一個實施方式，裝置包括至少一個保護(hù)模塊。一個或多個保護(hù)模塊設(shè)立 為用于：在關(guān)斷一個或多個半導(dǎo)體芯片時，降低或防止尤其由恒流源造成的電流峰值。保護(hù) 模塊能夠具體地作為硬件和/或以編程的方式作為軟件實現(xiàn)。
[0011] 在至少一個實施方式中，方法設(shè)立為用于運行裝置。裝置具有N個發(fā)射輻射的半 導(dǎo)體芯片，其中N是自然數(shù)，其中N多2。半導(dǎo)體芯片以至少一個電串聯(lián)電路設(shè)置。裝置還 包括多個開關(guān)元件，其中開關(guān)元件中的一個開關(guān)元件電并聯(lián)連接至每個半導(dǎo)體芯片或每組 半導(dǎo)體芯片。裝置包含用于彼此獨立地控制開關(guān)元件的控制單元。裝置還包括用于對串聯(lián) 電路通電的恒流源。在關(guān)斷時，相應(yīng)的與開關(guān)兀件相關(guān)聯(lián)的半導(dǎo)體芯片由開關(guān)兀件電跨接。 裝置的保護(hù)模塊設(shè)立為用于：在關(guān)斷一個或同時多個半導(dǎo)體芯片時，降低或防止電流峰值。
[0012] 在支路連接的或串聯(lián)電連接的發(fā)光二極管芯片中，能夠?qū)⒏鱾€發(fā)光二極管芯片通 過并聯(lián)的場效應(yīng)晶體管接通或關(guān)斷。由此，對于串聯(lián)電路僅需要一個恒流源。然而，在將單 個或多個發(fā)光二極管芯片通過場效應(yīng)晶體管短接時，出現(xiàn)電流峰值，所述電流峰值取決于 恒流源的有限的再調(diào)整時間。尤其當(dāng)這種電流峰值大量出現(xiàn)時，例如在借助PWM(脈沖寬度 調(diào)制）進(jìn)行控制的情況下，所述電流峰值能夠損壞發(fā)光二極管芯片。通過保護(hù)模塊能夠降 低或防止這種電流峰值。由此，能夠提高發(fā)光二極管芯片的使用壽命。
[0013] 根據(jù)至少一個實施方式，裝置的半導(dǎo)體芯片或半導(dǎo)體芯片的至少一部分通過脈沖 寬度調(diào)制來控制。脈沖寬度調(diào)制的調(diào)制周期例如具有至多l(xiāng)〇ms或5ms或2. 5ms的總持續(xù) 時間T，對應(yīng)于至少100Hz或200Hz或400Hz的調(diào)制頻率。在這種調(diào)制頻率下，當(dāng)光源穩(wěn)定 時，對于肉眼而言通常不再能夠感覺到閃爍。
[0014] 根據(jù)至少一個實施方式，以k位的分辨率進(jìn)行半導(dǎo)體芯片的控制。k是自然數(shù)，其 中k彡3或k彡6〇尤其，以8位進(jìn)行控制。同樣，例如能夠以4位、10位或16位進(jìn)行控制。
[0015] 根據(jù)至少一個實施方式，調(diào)制周期具有最小時間片to。最小時間片to例如等于調(diào) 制周期的總持續(xù)時間T除以2 k。在以8位進(jìn)彳丁控制和400Hz的調(diào)制頻率的情況下，最小時 間片為2.5ms:28,對應(yīng)于大約10ys。
[0016] 根據(jù)至少一個實施方式，半導(dǎo)體芯片借助于所謂的BitAngleModulation(位角 調(diào)制）、簡稱BAM來控制。尤其為改型的BAM。
[0017] 在BAM中，具有總持續(xù)時間T的調(diào)制周期劃分為k個時間區(qū)間。時間區(qū)間具有2mt0 的持續(xù)時間，其中m為元素[0 ;k-l]N，其中t0 <T2_k。因此，時間區(qū)間的持續(xù)時間分別以系 數(shù)2下降，例如隨著調(diào)制周期開始。
[0018] 在改型的BAM，將調(diào)制周期劃分為k或k+1個時間區(qū)間。至少k個時間區(qū)間的長度 對應(yīng)于未改型的BAM的時間區(qū)間的長度。
[0019] 通過保護(hù)模塊，將時間區(qū)間升序地根據(jù)在相應(yīng)的時間區(qū)間中接通的半導(dǎo)體芯片的 數(shù)量排列。也就是說，具有最小數(shù)量的接通的半導(dǎo)體芯片的時間區(qū)間在調(diào)制周期開始時設(shè) 定。由此實現(xiàn)，在調(diào)制周期期間，接通的半導(dǎo)體芯片的數(shù)量直至最后一個時間區(qū)間或直至倒 數(shù)第二個時間區(qū)間單調(diào)地增大。
[0020] 在此，時間區(qū)間同步地適用于所有半導(dǎo)體芯片。也就是說，在調(diào)制周期之內(nèi)，對于 所有半導(dǎo)體芯片而言，設(shè)置的接通時間點和關(guān)斷時間點是相同的或近似相同的。如果多個 時間區(qū)間具有相同數(shù)量的接通的半導(dǎo)體芯片，那么這些時間區(qū)間能夠任意彼此交換。
[0021] 根據(jù)至少一個實施方式，將調(diào)制周期劃分為k+1個時間區(qū)間。在調(diào)制周期的倒數(shù) 第二個時間區(qū)間結(jié)束時，將所有在該時間區(qū)間中接通的半導(dǎo)體芯片同步地關(guān)斷。因此，在最 后的時間區(qū)間中，關(guān)斷所有半導(dǎo)體芯片。替選地，也可能的是，關(guān)斷所有半導(dǎo)體芯片的所述 最后的時間區(qū)間也歸為隨后的調(diào)制周期的第一時間區(qū)間。
[0022] 根據(jù)方法的至少一個實施方式，在調(diào)制周期期間兩次或更經(jīng)常地接通和/或關(guān)斷 一個或多個半導(dǎo)體芯片。因此，半導(dǎo)體芯片的接通持續(xù)時間在調(diào)制周期之內(nèi)不為連續(xù)的時 間段，而是接通持續(xù)時間劃分為在調(diào)制周期之內(nèi)的多個分開的部段。
[0023] 根據(jù)至少一個實施方式，第n個半導(dǎo)體芯片在調(diào)制周期期間以接通持續(xù)時間、接 通。接通持續(xù)時間、由對應(yīng)于以k位進(jìn)行控制的時間區(qū)間的總和組成。在此tn<T。
[0024]根據(jù)至少一個實施方式，在調(diào)制周期期間在連續(xù)的時間段、即接通持續(xù)時間中接 通半導(dǎo)體芯片。通過保護(hù)模塊，將半導(dǎo)體芯片在時間點^乂在調(diào)制周期開始時或開始之后 接通，其中T-tn>0或T-tn>0。因此，直至調(diào)制周期結(jié)束，半導(dǎo)體芯片保持接通。因此，在 調(diào)制周期期間接通的半導(dǎo)體芯片全部都同步地在調(diào)制周期結(jié)束時共同地關(guān)斷。在共同的關(guān) 斷時間點之后能夠設(shè)置有調(diào)制周期的時間區(qū)間，在所述時間區(qū)間中，關(guān)斷所有半導(dǎo)體芯片。
[0025] 根據(jù)至少一個實施方式，通過保護(hù)模塊在調(diào)制周期開始時僅接通一部分半導(dǎo)體芯 片，其中這部分半導(dǎo)體芯片涉及所有在相應(yīng)的調(diào)制周期的過程中在某一時刻接通的半導(dǎo)體 芯片。在調(diào)制周期之內(nèi)，通過保護(hù)模塊關(guān)斷至少一個半導(dǎo)體芯片