[發明專利]激光二極管驅動方法及裝置

在審

• 申請號: 201910707964.2
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110797748A
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 羅伯特·斯塔克
• 申請（專利權）人: 溥美公司
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042
• 代理公司: 51258 成都超凡明遠知識產權代理有限公司
• 代理人: 魏彥;洪玉姬

公開了一種驅動激光二極管的方法和設備，包括將激光二極管的偏置電流增加到閾值水平，其中閾值水平低于激光二極管的啟動水平，并且其中將電阻器與激光二極管并聯設置，將電容充電到包括有激光二極管的電路的預充電電容，其中預充電電容低于激光二極管的電容啟動水平；并啟動激光二極管。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2018年8月2日提交的美國臨時專利申請序列號61/714,027的權益，其通過引用并入本文。

技術領域

本公開的實施方式大體上涉及激光二極管。更具體地，本公開的實施方式涉及激光二極管驅動方法及裝置。

背景技術

激光熒光體顯示(Laser Phosphor Display，LPD)通過使用在屏幕上掃描的多個聚焦激光束照射像素來生成視頻圖像。嵌入在顯示屏中的每個像素包含熒光體材料，所述熒光體材料在像素上輻射與激光束功率和時間成比例的光。因此，可以通過激光二極管峰值驅動電流和脈沖寬度持續時間的組合來控制每個像素的亮度。高質量LPD顯示需要實現高分辨率(像素靠在一起)以及亮度水平的寬的光學動態范圍。當使用多個激光器時，具有低的驅動電路成本以及簡單的構造也是至關重要的。

由于每個光引擎圖像區域是重疊的，所以實現完美的黑色對于無縫LPD顯示非常關鍵。在重疊區域中添加黑電平致使觀看者會看到棋盤視覺效果，除非黑色是真正的黑色。由于架構的簡單性和低成本以及激光二極管的非線性特性，目前的驅動方法需要在完美的黑色和脈沖性能之間進行權衡。

常規的方法和裝置具有若干限制。目前的設計的第一個限制是驅動器的帶寬隨著峰值電流水平的降低而降低。較低的帶寬導致較慢的上升和下降時間，并且最終使得很難在所謂的顯示曲線的“低灰度區域”中實現光功率控制。一種改善“低灰度區域”中的線性度的方法包括提高激光二極管的dc偏置電流。不幸的是，由于LD在低電流下像LED一樣工作，因此屏幕熒光體仍然接收足夠的照射，導致黑電平看起來是灰色的。

現有驅動方法的第二個限制是，因為像素靠在一起，所以驅動器脈沖的峰值電平會受先前一個或多個脈沖的影響。這使得更難以控制圖像的線性度，并且如果之前是具有足夠持續時間的黑色區域，則甚至可能導致像素未能照射。使用軟件和FPGA硬件中的更高級處理可以最小化這兩個限制，但是非常希望消除這種相互作用。

第三個限制產生自激光二極管的非線性特性。這為驅動器電路提供了非線性負載，使其難以在整個工作范圍內進行優化。

第四個限制是控制之前的限制所需的校準。因為所有激光二極管都具有與電流不同的輸出特性，所以必須采用光學工廠設備來測量黑電平并平衡驅動器電流。

需要提供一種驅動激光二極管的方法，其優于常規的驅動方法。

需要提供一種方法，其中當峰值電流水平降低時，驅動器的帶寬不會降低。

還需要提供一種方法，其中驅動器脈沖的峰值電平不受先前脈沖的影響。

還需要提供一種方法，其在整個工作范圍上優化驅動器電路的負載。

發明內容

在一個實施方式中，公開了一種驅動激光二極管的方法，包括將激光二極管的偏置電流增加到閾值水平，其中所述閾值水平低于激光二極管的啟動水平，并且其中將電阻器與激光二極管并聯設置，將電容充電到包括有激光二極管的電路的預充電電容，其中所述預充電電容低于激光二極管的電容啟動水平，并啟動激光二極管。

在另一實施方式中，公開了一種驅動激光二極管的方法，包括以一系列脈沖將激光二極管的偏置電流增加到閾值水平，其中閾值水平低于激光二極管的啟動水平，并且其中將電阻器與激光二極管并聯設置，并且其中所述一系列脈沖的頻率大于激光二極管電流放電率，將電容充電到包括有激光二極管的電路的預充電電容，其中所述預充電電容低于激光二極管的電容啟動水平，并啟動激光二極管。