(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス状の、パルス持続時間（ＰＤ）の間に上昇する、電気的動作電流（Ｉｆ）によって、少なくとも１つのビーム放射性半導体部材（１）のビームフロー（Φｅ）を制御装置（２）によって制御する方法であって、
・当該制御装置（２）に接続されている少なくとも１つのビーム放射性半導体部材（１）と構造および材料が同じビーム放射性半導体部材（１）の熱インピーダンス（Ｚｔｈ）の時間的な経過特性を予め求め、
・前記熱インピーダンス（Ｚｔｈ）の求められた時間的経過特性に依存して、前記電気的動作電流（Ｉｆ）の調整されるべき経過特性を予め求め、
前記制御装置（２）は、前記予め求めておいた電気的動作電流（Ｉｆ）の経過特性に基づいて、前記電気的動作電流（Ｉｆ）を生成することによって、前記ビームフロー（Φｅ）を制御する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
少なくとも１つのビーム放射性半導体部材（１）のビームフロー（Φｅ）がパルス持続時間（ＰＤ）の間に、所定のビームフロー許容誤差帯域（Φｅｔｏｌ）内のみで変化するように、前記調整されるべき、電気的動作電流（Ｉｆ）の経過特性を求める、請求項１記載の方法。
【請求項３】
・前記制御装置（２）は、パルス状の電気的スイッチング電流（Ｉｓ）を生成し、
・前記電気的動作電流（Ｉｆ）の調整されるべき経過特性を求めることは、電気的な、パルス持続時間（ＰＤ）の間に上昇する電気的補償電流（Ｉｋ）の調整されるべき経過特性を求めることを含み、当該電気的補償電流を、前記電気的動作電流（Ｉｆ）を生成するために、前記電気的スイッチング電流（Ｉｓ）と重畳し、
・前記制御装置（２）は、前記予め求めておいた電気的補償電流（Ｉｋ）の経過特性に基づいて、前記電気的補償電流（Ｉｋ）を生成する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
・前記制御装置（２）に接続されている少なくとも１つのビーム放射性半導体部材（１）と構造および材料が同じビーム放射性半導体部材（１）の電圧・電流・特性曲線および／またはビームフロー・電流・特性曲線および／またはビームフロー・空乏層温度・特性曲線を予め求め、
・前記電圧・電流・特性曲線および／またはビームフロー・電流・特性曲線および／またはビームフロー・空乏層温度・特性曲線に依存して、前記電気的動作電流（Ｉｆ）ないしは前記電気的補償電流（ＩＫ）の前記調整されるべき経過特性を求める、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記電気的動作電流（Ｉｆ）ないしは前記電気的補償電流（Ｉｋ）の調整されるべき経過特性を、１つのＡ*（１-ｅｘｐ（-ｔ／ｔａｕ））の形式の項に依存して、または複数のＡ*（１-ｅｘｐ（-ｔ／ｔａｕ））の形式の項を加算した合計に依存して求め、ここで、
・時定数ｔａｕをそれぞれ、前記熱インピーダンス（Ｚｔｈ）の時間的経過特性に依存して求め、
・ファクターＡをそれぞれ、前記求められた電圧・電流・特性曲線および／または前記求められたビームフロー・電流・特性曲線および／または前記求められたビームフロー・空乏層温度・特性曲線に依存して求める、請求項４記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つのビーム放射性半導体部材（１）のビームフロー（Φｅ）を制御するために、パルス状の、パルス持続時間（ＰＤ）の間に上昇する電気的動作電流（Ｉｆ）を前記ビーム放射性半導体部材（１）に供給する制御装置であって、
前記電気的動作電流（Ｉｆ）は、前記パルス持続時間（ＰＤ）の間実質的に一定である電気的スイッチング電流（Ｉｓ）と、前記パルス持続時間（ＰＤ）の間上昇する電気的補償電流（Ｉｋ）との合計電流であり、
前記上昇する電気的補償電流（Ｉｋ）の時間的な経過特性は、前記ビーム放射性半導体部材（１）の熱インピーダンス（Zｔｈ）の時間的な経過特性に依存して決定される、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項７】
前記電気的補償電流（Ｉｋ）は、数式Ａ*（１-ｅｘｐ（-ｔ／ｔａｕ））の形式で上昇する、請求項６記載の制御装置。
【請求項８】
前記電気的補償電流（Ｉｋ）は、前記ビーム放射性半導体部材（１）のビームフロー（Φｅ）が、前記パルス持続時間（ＰＤ）の間、前記ビーム放射性半導体部材（１）の所定のビームフロー許容誤差帯域（Φｅｔｏｌ）内でのみ変化するように制限された電流である、請求項６または７記載の制御装置。
【請求項９】
前記電気的補償電流（Ｉｋ）の時間的な経過特性は、前記ビーム放射性半導体部材（１）と構造および材料が同じビーム放射性半導体部材（１）を代表として使用して予め決定され、記憶されている、請求項６から８いずれか１項記載の制御装置。
【請求項１０】
請求項６から９いずれか１項記載の制御装置と、少なくとも１つのビーム放射性半導体部材（１）とを備えた、ビーム放射性半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのビーム放射半導体部材を作動させるための制御方法および制御装置に関する。本発明はさらに、制御装置の製造方法に関する。
【０００２】
ビームを放射する半導体部材、例えば発光ダイオードまたは短縮してＬＥＤは、シグナリングの目的で、より多く、照明の目的にも使用されている。例えば、種々異なる色のＬＥＤ、殊に、赤、緑または青色のＬＥＤは、カラー画像の投影に使用される。種々異なる色のＬＥＤはこのために交互に迅速に連続して、マイクロミラー装置を照明する。これは次のように駆動制御される。すなわち、各画素の所望の色印象が、各ＬＥＤの光が各画素に入射する持続時間に依存して得られるように駆動制御される。高速に連続して、例えば赤、緑、および青の部分画像を交互に投影することによって、観察者は、カラーの色印象を得る。これは、例えば白である混合色も含み得る。ＬＥＤはこのためにそれぞれ、パルスモードで作動される。すなわち、高速に連続してスイッチオンおよびスイッチオフされる。
【０００３】
本発明の課題は、均一なビームフローを有するビーム放射性半導体部材の１つないしは複数のパルス動作を可能にする制御方法、制御装置および制御装置の製造方法を実現することである。
【０００４】
この課題は、独立請求項に記載されている特徴を備えた発明によって解決される。本発明の有利な発展形態は従属請求項に記載されている。
【０００５】
第１のアスペクトでは、本発明は、制御方法と相応する制御装置による特徴を有している。少なくとも１つのビーム放射性半導体部材を作動させるために、パルス持続時間の間に上昇する、パルス状の、電気的動作電流が生成される。パルス持続時間はここで殊に、電気的動作電流のスイッチオンまたはスイッチオフによって生じる電気的動作電流の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを含んでいない。
【０００６】
本発明は次のような知識をベースにしている。すなわち少なくとも１つのビーム放射性半導体部材がパルス持続時間の間に暖められ、これによって、電気的動作電流がパルス持続時間の間実質的に一定である場合には、ビームフローがパルス持続時間の間に減少するという知識である。パルス持続時間の間に上昇する動作電流によって、ビームフローの低下に対抗することができる。これによって、少なくとも１つのビーム放射性半導体部材のパルス作動が許容される。
【０００７】
有利な構成では、この電気的動作電流は次のように生成される。すなわち、少なくとも１つのビーム放射半導体部材のビームフローが、パルス持続時間の間に、所定のビームフロー許容帯域内でのみ変化するように生成される。殊に、電気的動作電流は次のように形成される。すなわち、少なくとも１つのビーム放射半導体部材のビームフローが実質的に一定であるように形成される。これによって、少なくとも１つのビーム放射性半導体部材が、パルス持続時間の間にビームフローの高い均一性および低変動性が要求されるアプリケーションに特に良好に適する、という利点が生じる。
【０００８】
別の有利な構成ではパルス状の、電気的なスイッチング電流が生成される。電気的な補償電流が生成される。これは電気的なスイッチング電流に重畳され、少なくとも１つのビーム放射性の半導体部材の電気的な動作電流が生成される。電気的な補償電流はパルス持続時間の間に上昇する。このようにして、パルス持続時間の間に上昇する電気的な動作電流が非常に容易に生成される。利点は、電気的なスイッング電流および電気的な補償電流が相互に依存しないで生成可能であるということである。電気的なスイッチング電流は例えば非常に容易に矩形に生成される。これは、上昇する電気的な補償電流に重畳される。
【０００９】
別の有利な実施形態では、電気的動作電流ないしは電気的補償電流の経過特性は、Ａ*（１-ｅｘｐ（-ｔ／ｔａｕ））の形式の少なくとも１つの加算の項の総計に依存して形成される。時定数ｔａｕおよびファクターＡはそれぞれ設定されている。これは次のような利点を有している。すなわち、電気的動作電流ないし電気的補償電流の経過特性の精度が非常に容易に、加算の項の数を介して設定可能である、という利点を有している。さらに、この経過特性をこのようにして、容易かつ低コストに生成することができる。
【００１０】
制御装置の別の有利な構成ではこれは、少なくとも１つのビーム放射性半導体部材とともに、共通の構成ユニットとして構成される。殊にこの制御装置は、少なくとも１つのビーム放射性半導体部材に対する駆動回路を構成する。共通の構成ユニット、例えばモジュールとして構成することによって、これは特にコンパクトに構成される。さらに制御装置は、属する少なくとも１つのビーム放射性半導体部材に相応にアライメントされて構成され、これによって、属する少なくとも１つのビーム放射性半導体部材が特に正確に駆動され、結果として生じるビームフローは特に確かなものになる。
【００１１】
第２のアスペクトでは、本発明は、少なくとも１つのビーム放射性半導体部材を作動させる制御装置の製造方法に関する。これは、パルス形状の、パルス持続時間の間に上昇する電気的動作電流を用いる。熱インピーダンスの時間的な経過が求められる。これは、少なくとも１つのビーム放射性半導体部材に対して代表的なものである。熱インピーダンスの求められた時間的経過特性に依存して、電気的動作電流の調整されるべき経過特性が求められる。制御装置はさらに、次のように構成される。すなわち、動作電流の調整されるべき経過特性がそれぞれ、パルス持続時間の間に調整されるように構成される。パルス持続時間は殊に、電気的動作電流のスイッチオンまたはスイッチオフによって生じる電気的動作電流の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを含んでいない。
【００１２】
少なくとも１つのビーム放射性半導体部材の熱インピーダンスの時間的な経過特性は殊に容易に測定技術によって求められ、実質的に構造および材料に依存する。有利には、熱インピーダンスの時間的な経過特性は、各個々のビーム放射性半導体部材に対して求められるのではなく、同じ構造および同じ材料選択の、半導体構成部材の全てまたは１つの混ぜ合わせに対して代表して求められる。これによって、制御装置は容易かつ低コストに大量生産可能である。熱インピーダンスの経過特性を用いることによって、電気的動作電流ないし電気的補償電流の調整されるべき経過特性を正確に求めることができる。
【００１３】
第２のアスペクトの有利な構成では、電気的動作電流の調整されるべき経過特性は次のように求められる。すなわち、少なくとも１つのビーム放射性半導体部材のビームフローが、パルス持続時間の間、所定のビームフロー許容誤差帯域内でのみ変化するように求められる。殊に、電気的動作電流の調整されるべき経過特性は次のように求められる。すなわち、少なくとも１つのビーム放射半導体部材のビームフローが実質的に一定であるように求められる。これは次のような利点を有している。すなわち、少なくとも１つのビーム放射性半導体部材がこれによって特に良好に次のような用途に適するという利点を有している。この用途では、少なくとも１つのビーム放射性半導体部材がパルスモードで作動され、パルス持続時間の間、ビームフローの高い均一性および低変動性が要求される。
【００１４】
第２のアスペクトの別の有利な構成では、制御装置が構成される。これはパルス状の電気的スイッチング電流を生成する。調整されるべき、動作電流の経過特性を求めることは次のことを含んでいる。すなわち、パルス持続時間中に上昇する電気的補償電流の調整されるべき経過特性が求められることを含んでいる。これは、電気的動作電流を生成するための電気的スイッチング電流に重畳される。制御装置はさらに、次のように構成される。すなわち、補償電流の調整されるべき経過特性がそれぞれ、パルス持続時間の間に調整されるように構成される。利点は、電気的なスイッング電流および電気的な補償電流が相互に依存しないで調整可能であるということである。殊に、電気的なスイッチング電流は非常に容易に矩形に調整される。
【００１５】
第２のアスペクトの別の有利な構成では、電圧・電流特性曲線および／またはビームフロー・電流特性曲線および／またはビームフロー・空乏層温度特性曲線が求められる。これはそれぞれ、少なくとも１つのビーム生成半導体部材に対して代表的なものである。電圧・電流特性曲線および／またはビームフロー・電流特性曲線および／またはビームフロー・空乏層温度特性曲線に依存して、電気的動作電流ないしは電気的補償電流の調整されるべき経過特性が求められる。特性曲線は一般的には例えば、製造者側で供給された、少なくとも１つのビーム放射半導体部材の特性データから公知である、または容易に測定によって求められる。特性曲線のうちの少なくとも１つを考慮することによって、電気的動作電流ないしは電気的補償電流の調整されるべき経過特性が正確に求められる。
【００１６】
この関連において、電気的動作電流ないしは電気的補償電流の調整されるべき経過特性が、Ａ*（１-ｅｘｐ（-ｔ／ｔａｕ））の形式の少なくとも１つの加算の項にわたる総計に依存して求められるのは有利である。時定数ｔａｕはそれぞれ、熱インピーダンスの時間的な経過特性に依存して求められる。ファクターＡはそれぞれ、求められた電圧・電流特性曲線および／または求められたビームフロー・電流特性曲線および／または求められたビームフロー・空乏層温度特性曲線に依存して求められる。各時定数ｔａｕおよび／または各ファクターＡは例えば、電気的動作電流ないしは電気的補償電流の所定の経過特性への近似によって求められる。これは、少なくとも１つのビーム放射性半導体部材の物理的なモデルによって設定される。物理的なモデルにはこのために有利には、熱インピーダンスの時間的な経過特性および／または求められた電圧・電流特性曲線および／または求められたビームフロー・電流特性曲線および／または求められたビームフロー・空乏層温度特性曲線が供給される。このようにして、求められるべき、電気的動作電流ないしは電気的補償電流の調整されるべき経過特性が、容易に、所望の精度で求められる。
【００１７】
本発明の実施例を以下で、概略的な図面に基づいて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ビームフロー・空乏層温度特性曲線、ビームフロー・電流特性曲線およびビームフロー電流・時間ダイヤグラム
【図２】熱インピーダンスの経過特性
【図３】ビームフロー・電流・時間ダイヤグラムの部分
【図４】第１の電流・時間ダイヤグラム
【図５】第２の電流・時間ダイヤグラム
【図６】制御装置およびビーム放射半導体部材
【図７】第１のフローチャート
【図８】第２のフローチャート
【００１９】
同じ構造または同じ機能の部材には、図面から分かるように同じ参照番号が付与されている。
【００２０】
測定によって、パルスモードにおいてビーム放射性半導体部材１のビームフローΦｅが、パルス持続時間ＰＤ中に低減することが示されている。パルス持続時間ＰＤはここで、各パルスに対して、スイッチオンフェーズとスイッチオフフェーズとの間の持続時間を含んでいる。スイッチオンフェーズおよびスイッチオフフェーズの間、ビームフローΦｅは、スイッチオン経過ないしはスイッチオフ経過に基づいて変化する。しかしパルス持続時間ＰＤの間、ビームフローΦｅは実質的に一定である。
【００２１】
図１は、左側上方にビームフロー・空乏層温度特性曲線を示している。ここでは、ビーム放射性半導体部材１の空乏層温度Ｔｊに対する、第１のビームフロー比が示されている。この第１のビームフロー比は、ビーム放射半導体部材１のビームフローΦｅと、２５℃の所定の空乏層温度でのビームフローΦｅとの比である。しかしこの第１のビームフロー比が異なって形成されていてもよい。ジャンクション温度とも称される空乏層温度Ｔｊが増大するとともに、ビームフローΦeが低下する。ビーム放射性半導体部材１が各パルスで、そのパルス持続時間ＰＤの間加熱され、パルスの終端後に再び冷却される場合に、これは殊にビーム放射性半導体部材１のパルス作動Ｂの間に悪影響を与える。ビームフローΦｅは、各パルス持続時間ＰＤの間に、一般的に加熱が増すと低下する。
【００２２】
図１は、左側下方に、ビーム放射半導体部材１のビームフロー・電流特性曲線を示している。ここでは第２のビームフロー比が、ビーム放射性半導体部材の電気動作電流Ifに対して記載されている。第２のビームフロー比は、ビーム放射半導体部材１のビームフローΦｅと、７５０ｍＡの所定動作電流のもとで生じるビームフローΦｅとの比によって形成される。しかしこの第２のビーム比が異なって形成されていてもよい。動作電流Ifが上昇するとともに、ビームフローΦｅが上昇する。
【００２３】
しかし、動作電流Ｉｆが上昇するとともに、一般的に、ビーム放射半導体部材１の空乏層温度Ｔｊも上昇する。これは殊に次の場合に当てはまる。すなわち、パルス持続時間ＰＤが十分に長い場合、すなわち、パルス作動における動作周期が比較的大きく、これによって、ビーム放射半導体部材１の加熱が生じる場合に当てはまる。従ってビームフロー・空乏層特性曲線内に示された関係に基づいて、ビームフローΦｅは、動作電流Ｉｆの上昇によって任意に高くならず、むしろ非常に大きい動作電流Ｉｆおよびより非常に長いパルス持続時間ＰＤないしは非常に大きい動作周期の場合には、低下する。
【００２４】
ビームフロー・空乏層温度特性曲線、ビームフロー・電流特性曲線に依存して、かつ、図２に示されているビーム放射半導体部材１の熱インピーダンスＺｔｈの時間的な経過特性に依存して、ビームフロー・電流・時間ダイヤグラムが求められる。これは図１の右側に示されている。このビームフロー・電流・時間ダイヤグラムにおいては第３のビームフロー比が、動作電流Ifおよび時間ｔに対して示されている。この第３のビームフロー比は、ビーム放射半導体部材１のビームフローΦｅと所定の基準ビームフローΦｅ０との比である。所定の基準ビームフローΦｅ０は、例えばビームフローΦｅとして設定されている。これは２５℃の所定の空乏層温度かつ７５０ｍＡの所定の動作電流のもとで得られる。しかし所定の基準ビームフローΦｅ０を異なる方法で設定することもできる。さらに、第３のビーム比は異なって形成されてもよい。
【００２５】
ビームフロー・電流・時間ダイヤグラムは例えば、ビーム放射半導体部材１の物理的なモデルによって求められる。これは殊に、電子・熱・光学モデルである。ここでは、関連する、電気的量、熱的量および光学的な量が適切に相互に結合されている。例えば、ビーム放射性半導体部材１を通って流れる動作電流Ifおよび、ビーム放射半導体部材１を介して降下する電圧が、電気的な量に属する。例えば熱出力並びに熱抵抗および熱容量は熱的な量に属する。これらは材料およびその配置によって、ビーム放射半導体部材１内で設定される。光学的な量には例えばビームフローΦｅが属する。さらなるまたは別の量が物理的なモデルにおいて考慮されてもよい。この物理的なモデルには有利には、ビームフロー・空乏層温度特性曲線、ビームフロー・電流特性曲線、熱インピーダンスＺｔｈの経過特性、場合によっては電圧・電流特性曲線が設定される。図示されていない電圧・電流特性曲線では、ビーム放射性半導体部材を介して降下した電圧が、動作電流Ｉｆにわたって記載される。
【００２６】
熱インピーダンスＺｔｈの特性曲線および時間的な経過特性は例えば測定によって求められる。熱インピーダンスＺｔｈの時間的な経過特性は例えば、加熱経過または冷却経過によって求められ、ビーム放射半導体部材１の熱的な抵抗および熱容量に依存する。熱インピーダンスＺｔｈの特性曲線および経過特性は、各ビーム放射半導体部材１に対して特徴的なものである。
【００２７】
図３は、次のような場合の、図１に示されたビームフロー・電流・時間ダイヤグラムからの部分図を示している。すなわち、第３のビームフロー比が一定に、値１に保持されるべき場合である。一定の、第３のビームフロー比に対して調整されるべき動作電流Ｉｆは、ビームフロー・電流・時間ダイヤグラムにおける等高線として、または換言すれば、一定の値１を有する、第３のビームフロー比のレベルにおける交線としてあらわされる。図３におけるビームフロー・電流・時間ダイヤグラムから次のことが分かる。すなわち、第３のビームフロー比が任意に長く、１の値に保持されないことが分かる。動作電流Ｉｆをさらに上昇させることによって、これに伴う、ビーム放射半導体部材１の加熱が原因で、ビームフローΦｅの上昇は生じず、低下が生じる。従ってパルス持続時間ＰＤが短い、ないしは動作周期が小さくなければならない。これによって、第３のビームフロー比、ひいてはビームフローΦｅが、動作電流Ｉｆの上昇によって、実質的に一定に保持される。第３のビームフロー比を１とは異なる値、殊により低い値に一定に保持してもよい。これに相応して、動作電流Ｉｆの調整されるべき経過特性に対して、別の交線ないしは等高線が得られる。場合によっては、１よりも小さい値を有する第３のビームフロー比では、パルス持続時間ＰＤはより長い、ないしは作動周期はより大きい。しかも、ビームフローΦｅが、パルス持続時間ＰＤの間に降下することはない。
【００２８】
有利には、調整されるべき動作電流Ｉｆの経過特性は重畳、すなわち電気的スイッチング電流Ｉｓと電気的補償電流Ｉｋの和として求められ、調整され、生成される。これは各パルス持続時間ＰＤの間の加熱による、ビームフローΦｅの降下を補償するためである。
電気的なスイッチング電流Ｉｓは有利には矩形に設定されており、従って矩形パルスに相応する。電気的スイッチング電流Ｉｓはパルス持続時間ＰＤの間、有利には実質的に一定であり、パルス持続時間ＰＤの間、ビーム放射半導体部材１のスイッチオンに用いられ、そうでない場合には、ビーム放射性半導体部材１のスイッチオフに用いられる。電気的補償電流Ｉｋは次のように設定される。すなわち、これがパルス持続時間ＰＤの間上昇して、ビーム放射半導体部材１の加熱によるビームフローΦｅの降下を補償するように設定される。電気的補償電流Ｉｋに相応して、電気的動作電流Ｉｆも、パルス持続時間ＰＤの間、上昇する。
【００２９】
図４は、第１の電流・時間ダイヤグラムを示している。ここでは補償電流Ｉｋが、例えば、物理モデルによって求められるように、時間ｔにわたって記載されている。有利には近似的な補償電流Ｉａの経過特性が、補償電流Ｉｋの経過特性の近似として求められる。これは、調整されるべき補償電流Ｉｋの経過特性を代表する。近似的な補償電流Ｉａの経過特性は、Ａ*（１−ｅｘｐ（−ｔ／ｔａｕ））の形式の少なくとも１つの加算の項にわたる総計に依存して求められる。図４は、加算の項が１つの場合の、近似的な補償電流Ｉａの経過特性を示している。別の加算の項を考慮することによって、近似化の精度が改善される。図４の例では関数Ｉａ＝Ａ*（１−ｅｘｐ（−ｔ／ｔａｕ））＋Ｉ０が、補償電流Ｉｋに対する測定値に合わせられる。Ａ*（１−ｅｘｐ（−ｔ／ｔａｕ））の形式の加算の項が１つだけ考慮されるので、整合は完全ではない。このために、電流経過Iaが、特に容易な関数によって得られる。これは、補償電流の形成を容易にする。ここではＡ＝−０．４２５A、ｔａｕ＝０．０００３３ｓおよびＩ０＝０．４２５Ａである。
【００３０】
時定数ｔａｕはそれぞれ、熱インピーダンスＺｔｈの時間的な経過特性に依存して求められる。加算の項の数が、熱インピーダンスＺｔｈの経過特性を特徴付ける、ビーム放射性半導体部材１の熱的な抵抗・容量素子または熱的なＲＣ素子の数と同じに選択されている場合には、各時定数ｔａｕは、ビーム放射半導体部材１の各熱ＲＣ素子によって設定された時定数に相応する。熱的なＲＣ素子を構成する、熱的な抵抗および熱的な容量、ひいてはこれに属する時定数も、熱的なインピーダンスＺｔｈの経過に依存して求められる。さらにファクターＡはそれぞれ、電圧・電流特性曲線および／またはビームフロー・電流特性曲線および／またはビームフロー・空乏層温度特性曲線に依存して求められる。個々の加算の項の関数が容易であることによって、近似的な補償電流Ｉａの経過特性は非常に容易に生成される。これは例えば、電気的ＲＣ素子とも称される、相応に構成された電気的な抵抗・容量素子によって生成される。
【００３１】
図５は、ビームフローΦｅの測定された経過特性を有する第２の電流・時間・ダイヤグラムを示している。ビームフローは上昇する動作電流Ｉｆによって実質的に一定に保持されている。さらに、動作電流Ｉｆの測定された経過特性が示されている。ビームフローΦｅはパルス持続時間ＰＤの間、実質的に一定に保たれるべきである。換言すれば、ビームフローΦｅは、パルス持続時間ＰＤの間、所定のビームフロー許容誤差帯域Φｅｔｏｌ内にある。このビームフロー許容誤差帯域によって、ビームフローΦｅの最大振動幅が設定される。例えばビームフローΦｅは、パルス持続時間ＰＤの間、最大で１．５％だけ変動することができる。所定のビームフロー許容誤差帯域Φｅｔｏｌの幅は、要求に応じて設定される。これと相応に、動作電流Ｉｆ、場合によっては補償電流Ｉｋまたは相応に近似的な補償電流Ｉａが正確に形成されなければならない。しかし設定されたビームフロー許容誤差帯域Φｅｔｏｌが別のように設定されてもよい。
【００３２】
図６は、制御装置２およびビーム放射半導体部材１を示している。ここでこのビーム放射半導体部材は、制御装置２の出力側と電気的に結合されている。制御装置は電気的に動作電圧ＶＢおよび基準電位ＧＮＤと結合されている。入力側では、制御装置３が、制御線路と接続可能である。この制御線路を介して制御装置２に、ビーム放射性半導体部材１のパルス作動に対する各パルスをトリガするために、例えば制御信号が入力される。制御装置２は、パルス状の、パルス持続時間ＰＤの間に上昇する、電気的動作電流Ｉｆを、ビーム放射性半導体部材１を駆動制御するために生成するように、構成されている。有利には、制御装置２は、ビーム放射性半導体部材１に対する駆動回路として構成されている。さらに、有利には制御装置２とビーム放射性半導体部材１は、モジュール４内の共通の構成ユニットとして構成されている。２つまたはそれよりも多い、ビーム放射性半導体部材１が、制御装置２によって駆動される、および／またはモジュール４内に配置されてもよい。
【００３３】
図７は、制御装置２の製造方法の第１のフローチャートを示している。この方法はステップＳ１で始まる。ステップS２では、熱インピーダンスZｔｈの時間的な経過特性が求められる。これは有利には、同じ様式のビーム放射性半導体部材１のグループに対して代表して行われる。同一性は、殊に、構造様式および材料選択に関する。熱インピーダンスZｔｈの時間的な経過特性は、グループ内の種々異なるビーム放射性半導体部材１の間で、許容可能な程度内でのみ相互に異なる。従って、場合によっては、各個々のビーム放射性半導体部材１に対して、熱インピーダンスZｔｈの時間的な経過特性を求める必要はない。ステップＳ２では場合によっては、ビームフロー・空乏層温度特性曲線および／または、ビームフロー・電流特性曲線および／または電圧・電流特性曲線が求められる。有利には、ビーム放射性半導体部材１の１つのグループに対して代表して求められる。
【００３４】
ステップＳ３では制御装置２は次のように構成されている。すなわち、パルス状の、有利には矩形の、電気的なスイッチング電流Iｓが形成可能であるように構成されている。
ステップＳ４では、パルス持続時間ＰＤの間に上昇する、電気的な補償電流Ｉｋの、調整されるべき経過特性が求められる。場合によって、これは近似的な補償電流Ｉａの形である。これは、熱インピーダンスZｔｈの検出された経過特性に依存して行われる。有利には、これは、ビーム放射性半導体部材１の物理的なモデルを用いて求められる。これには、熱インピーダンスＺｔｈの検出された経過特性が設定される。このために例えば、ビームフロー・電流・時間・ダイヤグラムの所望の等高線の経過特性が求められ、場合によっては、近似的な補償電流Ｉａの近似が行われる。この近似によって、例えば、補償電流Ｉｋを設定するために使用されるパラメータが求められる。しかし補償電流Ｉｋの調節されるべき経過特性を、異なった方法で求めることもできる。
【００３５】
さらにステップＳ５が設けられ、ここでは、調整されるべき動作電流Ｉｆが、回路電流Ｉｓおよび補償電流Ｉｋの重畳または合計として、求められる。ステップＳ６では、制御装置２は次のように構成される。すなわち、調整されるべき動作電流Ｉｆが、作動の間に生成可能であるように構成される。これは例えば、電気的な回路装置の構成および、電気的なＲＣ素子の適切な寸法決めによって行われる。しかし同じように、補償電流Ｉｋないしは動作電流Ｉｆの調整されるべき経過特性をあらわすパラメータまたは値を、デジタルに、メモリ内に格納し、パルス持続時間ＰＤの間に、補償電流Ｉｋないしは動作電流Ｉｆの調節のために使用することが可能である。これは例えば、デジタルアナログ変換器による、記憶された値のシーケンスの変換によって行われる。別の方法は例えば、関数形成器を設けることである。これは出力側で、信号経過が、調整されるべき動作電流Iｆまたは調整されるべき補償電流Ｉｋの経過特性に相応して供給されるように構成される。しかし制御装置２はステップＳ６において、異なって構成されてもよい。
【００３６】
この方法はステップＳ７で終了する。調整されるべき動作電流ＩｆをステップS８で求められた熱インピーダンスZｔｈの求められた経過特性に依存して求めることも可能である。しかもここでは、このために、スイッチング電流Ｉｓおよび補償電流Ｉｋを求める必要はない。従ってステップS８は場合によっては、ステップS３〜S５に代わる。
【００３７】
図８は、制御方法の第２のフローチャートを示している。これは、パルス状の、パルス持続時間ＰＤの間に上昇する、電気的な動作電流Ifによって、少なくとも１つのビーム放射性半導体部材１を動作させるための制御方法である。この制御方法は有利には制御装置２によって実行される。この制御方法は例えば、電気的な回路装置における形状で、制御装置２内に組み込まれる。このために電気的な回路装置は例えば電気的なＲＣ素子を含んでいる。しかし制御方法が、プログラムとして組み込まれ、メモリ内に格納されてもよい。これは制御装置２によって含まれている、またはこれは制御装置２と電気的に結合されている。制御装置２はこの場合には例えば、プログラムを実施する計算ユニットを含む。例えば計算ユニットはプログラムに依存してデジタルアナログ変換器または制御ユニットの別のコンポーネントを制御する。これは、補償電流Ｉｋないしは動作電流Ｉｆの調整されるべき経過特性を調整する。
【００３８】
この制御方法は、ステップＳ１０で始まる。ステップＳ１１では、パルス状の、有利には矩形の電気的スイッチング電流Ｉｓが生成される。ステップＳ１２では、調整されるべき補償電流Ｉｋが調整される。これは例えば近似的な補償電流Iａの形状で、相応に形成される。ステップＳ１３では、動作電流Ｉｆは、スイッチング電流Iｓおよび補償電流Ikの重畳または合計として生成され、ステップＳ１４において、少なくとも１つのビーム放射性半導体部材１に出力される。この制御方法はステップＳ１５で終了する。上昇する動作電流ＩｆをステップＳ１６において生成することも可能である。しかもここではこのために、スイッチング電流Ｉｓおよび補償電流Ｉｋが生成される必要はない。従ってステップＳ１６は場合によってはステップＳ１１〜Ｓ１３に代わる。
【００３９】
なお、本発明は実施例に基づいたこれまでの説明によって限定されるものではない。すなわち本発明は、あらゆる新規の特徴ならびにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴の組み合わせ各々が含まれ、このことはそのような組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていないにしてもあてはまる。
【００４０】
本願は、ドイツ連邦共和国特許出願第１０２００７００９５３２．７号の優先権を主張するものであり、その開示内容は参照により本願に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００４１】
１  ビーム放射性半導体部材、  ２  制御装置、  ３  制御線路、  ４  モジュール、  Φｅ  ビームフロー、  Φｅ０  予め定められた基準ビームフロー、  Φｅｔｏｌ  予め定められたビームフロー許容誤差帯域、  ＧＮＤ  基準電位、  Ｉａ  近似的な補償電流、  Ｉｆ  動作電流、  Ｉｋ  補償電流、  Ｉｓ  スイッチング電流、  ＰＤ  パルス持続時間、  Ｓ１〜１６  ステップ、  ｔ  時間、  Ｔｊ  空乏層温度、  ＶＢ  動作電位、  Ｚｔｈ  熱インピーダンス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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