用于平板顯示器的RGB LED - 全文

關(guān)鍵詞： LED , RGB , 平板顯示器

LED背光變得比CCFL還常用。帶有RGB LED背光的LCD顯示器面板可以實(shí)現(xiàn)出色的色彩還原，加強(qiáng)了觀看體驗(yàn)。跟一般的CCFL不同，RGB LED擴(kuò)展了可視色彩的范圍。CCFL背光顯示器的色域（頻譜）有限，并且色彩鮮艷度不足，見圖1。CCFL覆蓋NTSC色域約為80%，而RGB可以覆蓋NTSC色域則高達(dá)110%，實(shí)現(xiàn)了更精確的圖像還原。

2010-6-22 14:46:46 上傳

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通過使用3個(gè)單色光源（如藍(lán)色、綠色和紅色激光），可以實(shí)現(xiàn)最大的色域。查看頻譜時(shí)，我們可以發(fā)現(xiàn)激光在380nm、520nm和700nm波長處均有一個(gè)很窄的能量帶。能量帶越窄，它越接近CIE蹄形的邊緣，因此色域越大。

白光LED vs. CCFL

白光LED背光特別適合于手持式和移動(dòng)顯示器面板，因?yàn)樗哂行⌒突?、易于?qū)動(dòng)、對機(jī)械應(yīng)力不敏感的特性，壽命是其他產(chǎn)品的2倍。并且，白光LED發(fā)光效率的迅速提高使其成了為較大型的顯示器面板（如筆記本面板、LCD監(jiān)視器和電視）提供背光的理想之選。白光LED實(shí)現(xiàn)了100流明/瓦的效率，是廣泛使用的熒光燈的2倍。

 

但是，白光LED也有色域方面的劣勢，因?yàn)榘坠釲ED等同于一個(gè)寬帶光源。白光LED是一個(gè)覆有熒光體的藍(lán)色二極管，可以將一部分藍(lán)光轉(zhuǎn)換成黃光。藍(lán)色和黃色頻帶分別在445nm和540nm處達(dá)到最大值。組合頻譜被視為白光，見圖2。為了實(shí)現(xiàn)較大的色域，在原色處光源必須由窄帶組成。
為何使用RGB LED？

RGB LED只需要單色光源的一小部分成本即可提供窄帶頻譜（圖3a）。CCFL是一種寬帶光源，發(fā)出的寬色譜如圖3b所示。雖然人眼將CCFL和組合RGB頻譜都視為白光，但是CCFL的寬光譜范圍限制了面板顯示器的色域，因?yàn)樗s有多余色彩，如橙色、黃色和青色，還可以通過將原色過濾成較窄的頻譜來改善色域。但是，色彩過濾極大地削弱了光的數(shù)量，降低了總亮度?，F(xiàn)在，色彩過濾并不實(shí)用。

 

RGB LED不但改善了色域，還提高了效率，因?yàn)镽GB LED只發(fā)出所需的光能——紅色、綠色和藍(lán)色。寬帶光源（如白光LED和CCFL）具有相對較多的多余色彩，損害了色域，因而導(dǎo)致效率降低。

因?yàn)榭梢詥为?dú)驅(qū)動(dòng)各個(gè)色彩，所以可以校正白點(diǎn)或者RGB LED的合成色溫，而CCFL和白光LED則具有固定的白點(diǎn)。

 

RGB LED增加了驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜度。首先，隨著時(shí)間的推移，存在著老化效應(yīng)或流明損耗（用一定時(shí)間內(nèi)流明輸出的變化來計(jì)量）。當(dāng)由恒定電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，大多數(shù)光源都會(huì)變暗。對于白光LED和CCFL而言，可以通過用更大的電流對其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)來輕松補(bǔ)償老化引起的光損耗。RGB LED則不這樣。這就更復(fù)雜了，因?yàn)槊糠N顏色的損耗率都不同，見圖4。使用1年以后，紅光和綠光LED一般會(huì)變暗10%，而藍(lán)光LED則損耗70%。因此，當(dāng)用恒定電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，RGB LED的色溫和流明都會(huì)隨著時(shí)間的流逝而降低。在用更大的電流進(jìn)行補(bǔ)償之前，要分別確定每種顏色的光損耗。否則，色溫或白點(diǎn)都會(huì)改變。光損耗的補(bǔ)償方法圖5所示。

 

溫度效應(yīng)是另一個(gè)需要考慮的因素。對于CCFL和白光LED而言，可以通過驅(qū)動(dòng)更大或更小的電流來補(bǔ)償由溫度變化引起的光強(qiáng)變化。RGB LED則要麻煩一些。藍(lán)光的溫度系數(shù)為正，而紅光和綠光的溫度系數(shù)雖然都為負(fù)，但是卻并不相同，見圖6。粗略的方法是用溫度傳感器來監(jiān)視光源，并決定用多大的電流來驅(qū)動(dòng)各種顏色。圖5還對由溫度波動(dòng)引起的變化進(jìn)行了補(bǔ)償。

用 光反饋環(huán)路驅(qū)動(dòng)RGB LED串的方法如圖5所示。基于電感器的升壓轉(zhuǎn)換器 - EL7801 - 驅(qū)動(dòng)串行和并行RGB LED串。EL7900是一款光學(xué)光電傳感器，可以感應(yīng)光信號，并能將其轉(zhuǎn)換成電信號。電信號被反饋到EL7801控制器上，以便通過LED來進(jìn)行 電流調(diào) 整。采用了3-位環(huán)形計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)的獨(dú)特調(diào)制技巧，從而省卻了昂貴的RGB光學(xué)傳感器。電路可以保證流明（亮度）和白點(diǎn)（色溫）不會(huì)隨著時(shí)間的流逝以及溫度的波動(dòng)而發(fā)生變化。

2010-6-22 14:46:49 上傳

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每種顏色都以時(shí)鐘CLK確定的速度，按順序打開。見圖5中的3-位環(huán)形計(jì)數(shù)器時(shí)序圖。第一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，只有PHASE_RED很高，而PHASE_GREEN和PHASE_BLUE則很低。因此，晶體管Q6接通，來讓電流流過紅光LED串；晶體管Q3接通，來讓電流流過EL7900光傳感器的輸出回路（它的電流輸出IOUT跟紅光LED的光學(xué)輸出成正比）。注意：PHASE_RED過程中，只有紅光。通過可變電阻R7（其阻值跟紅光強(qiáng)度成反比）來調(diào)節(jié)紅光強(qiáng)度。電阻越小，紅光流明越高，因?yàn)镋L7801控制器會(huì)通過紅光LED來增加電流，從而可以在FB處的電壓達(dá)到額定值100mV之前增加紅光強(qiáng)度。

在第二個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，只有PHASE_GREEN很高，斷開Q3和Q6，并切斷紅光LED。在這個(gè)階段，Q2和Q5都是接通的。光傳感器只能感應(yīng)到綠光，并且利用綠光LED來開始另一個(gè)閉環(huán)操作。

第三個(gè)周期只閉合藍(lán)光LED上的環(huán)路。注意：光傳感器一次只能轉(zhuǎn)換一種彩色光，而其他色彩則斷開。這種調(diào)制方法避免了RGB傳感器的使用。

在極低的時(shí)鐘速率下，人們一次就只能看到一種顏色。在較高的時(shí)鐘速率下，我們可以看到恒定的白光，因?yàn)槿搜凼亲匀坏姆e分器。整個(gè)周期類似于一個(gè)由原色組成的色環(huán)。旋轉(zhuǎn)速率低時(shí)，人眼可以分別看到紅色、綠色和藍(lán)色；旋轉(zhuǎn)速率高時(shí)，人眼將顏色整合到一起，就只能看到白色輪盤了。