[发明专利]激光二极管驱动方法及装置

说明书

公开了一种驱动激光二极管的方法和设备，包括将激光二极管的偏置电流增加到阈值水平，其中阈值水平低于激光二极管的启动水平，并且其中将电阻器与激光二极管并联设置，将电容充电到包括有激光二极管的电路的预充电电容，其中预充电电容低于激光二极管的电容启动水平；并启动激光二极管。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年8月2日提交的美国临时专利申请序列号61/714,027的权益，其通过引用并入本文。

技术领域

本公开的实施方式大体上涉及激光二极管。更具体地，本公开的实施方式涉及激光二极管驱动方法及装置。

背景技术

激光荧光体显示(Laser Phosphor Display，LPD)通过使用在屏幕上扫描的多个聚焦激光束照射像素来生成视频图像。嵌入在显示屏中的每个像素包含荧光体材料，所述荧光体材料在像素上辐射与激光束功率和时间成比例的光。因此，可以通过激光二极管峰值驱动电流和脉冲宽度持续时间的组合来控制每个像素的亮度。高质量LPD显示需要实现高分辨率(像素靠在一起)以及亮度水平的宽的光学动态范围。当使用多个激光器时，具有低的驱动电路成本以及简单的构造也是至关重要的。

由于每个光引擎图像区域是重叠的，所以实现完美的黑色对于无缝LPD显示非常关键。在重叠区域中添加黑电平致使观看者会看到棋盘视觉效果，除非黑色是真正的黑色。由于架构的简单性和低成本以及激光二极管的非线性特性，目前的驱动方法需要在完美的黑色和脉冲性能之间进行权衡。

常规的方法和装置具有若干限制。目前的设计的第一个限制是驱动器的带宽随着峰值电流水平的降低而降低。较低的带宽导致较慢的上升和下降时间，并且最终使得很难在所谓的显示曲线的“低灰度区域”中实现光功率控制。一种改善“低灰度区域”中的线性度的方法包括提高激光二极管的dc偏置电流。不幸的是，由于LD在低电流下像LED一样工作，因此屏幕荧光体仍然接收足够的照射，导致黑电平看起来是灰色的。

现有驱动方法的第二个限制是，因为像素靠在一起，所以驱动器脉冲的峰值电平会受先前一个或多个脉冲的影响。这使得更难以控制图像的线性度，并且如果之前是具有足够持续时间的黑色区域，则甚至可能导致像素未能照射。使用软件和FPGA硬件中的更高级处理可以最小化这两个限制，但是非常希望消除这种相互作用。

第三个限制产生自激光二极管的非线性特性。这为驱动器电路提供了非线性负载，使其难以在整个工作范围内进行优化。

第四个限制是控制之前的限制所需的校准。因为所有激光二极管都具有与电流不同的输出特性，所以必须采用光学工厂设备来测量黑电平并平衡驱动器电流。

需要提供一种驱动激光二极管的方法，其优于常规的驱动方法。

需要提供一种方法，其中当峰值电流水平降低时，驱动器的带宽不会降低。

还需要提供一种方法，其中驱动器脉冲的峰值电平不受先前脉冲的影响。

还需要提供一种方法，其在整个工作范围上优化驱动器电路的负载。

发明内容

在一个实施方式中，公开了一种驱动激光二极管的方法，包括将激光二极管的偏置电流增加到阈值水平，其中所述阈值水平低于激光二极管的启动水平，并且其中将电阻器与激光二极管并联设置，将电容充电到包括有激光二极管的电路的预充电电容，其中所述预充电电容低于激光二极管的电容启动水平，并启动激光二极管。

在另一实施方式中，公开了一种驱动激光二极管的方法，包括以一系列脉冲将激光二极管的偏置电流增加到阈值水平，其中阈值水平低于激光二极管的启动水平，并且其中将电阻器与激光二极管并联设置，并且其中所述一系列脉冲的频率大于激光二极管电流放电率，将电容充电到包括有激光二极管的电路的预充电电容，其中所述预充电电容低于激光二极管的电容启动水平，并启动激光二极管。