1 引  言

　　隨著LED技術(shù)的成熟,，各種顏色的LED紛紛研發(fā)出來，同時(shí)成本也在大幅下降,。輸出電流在300mA以上的LED驅(qū)動(dòng)電路常見的有電感式開關(guān)電源和線性電源驅(qū)動(dòng)方式,，也有用開關(guān)電源和線性電源聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的方式。線性電源驅(qū)動(dòng)電路中幾乎沒有地彈和紋波,，對(duì)電路產(chǎn)生的干擾小,，常用在對(duì)電磁兼容要求高的場(chǎng)合。

　　多顏色LED混色補(bǔ)色的背光技術(shù)是當(dāng)前研究的熱點(diǎn),。早在2000年,，日本就已生產(chǎn)出多芯片型LED背光產(chǎn)品。隨后,，各大公司相繼推出以多芯片型LED為背光的高性能LCD,。但具體怎樣混色補(bǔ)色，現(xiàn)在公開的文獻(xiàn)還很少。

　　雖然紅綠藍(lán)3種顏色LED燈混合出的背光色域?qū)?，但存在紅邊現(xiàn)象,。本文采用白色LED燈作為主光源，然后用橙燈和藍(lán)燈作為補(bǔ)色光源,，得到出屏白場(chǎng)色溫在(6 500±100)K 以內(nèi),，色坐標(biāo)u′在0。198±0,。01以內(nèi),，v′在0。468±0,。01以內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)白色光,。

　　2 補(bǔ)色電路框圖

　　白燈LED是用藍(lán)光激發(fā)$熒光粉而得到白光，由于液晶屏對(duì)短波分量的衰減要大于長(zhǎng)波分量,，故白燈LED發(fā)出的光出屏后顏色偏黃,，既需要補(bǔ)藍(lán)光，同時(shí)也要補(bǔ)紅光,。

　　在流過典型電流20mA的情況下,，常溫下橙燈電壓是2V，藍(lán)燈電壓是3V,，白燈電壓是3V,。

　　3種燈都是8個(gè)一串。橙燈在典型電流情況下工作只需要16V左右即可,，其驅(qū)動(dòng)電路線性恒流源效率不到60%,，由于橙燈是補(bǔ)色的，故此功率損耗最大不到1W;白燈和藍(lán)燈的線性電源效率超過85%,。

　　3種LED燈各用一路線性恒流源驅(qū)動(dòng),，每路設(shè)置總和電流200mA，保證每串LED燈的電流是其典型電流20mA,，如圖1所示,。每路線性恒流源獨(dú)立采用同頻率的PWM 調(diào)光信號(hào)，它們的頻率是固定的,，占空時(shí)間隨調(diào)光亮度不同而改變,。

　　以FPGA作為控制器，根據(jù)上位機(jī)的調(diào)光指令調(diào)整PWM 占空比,，從而控制背光亮度;采樣顏色傳感器的數(shù)據(jù),，微調(diào)橙燈和藍(lán)燈的PWM 占空比，保證在溫度發(fā)生變化時(shí)色溫不變,。

圖1  LED橙燈和藍(lán)燈補(bǔ)色電路框圖,。

　　3 PWM 調(diào)光與補(bǔ)色

　　3.1 橙燈和藍(lán)燈補(bǔ)色前的準(zhǔn)備工作

　　圖2為白燈及補(bǔ)色彩燈的PWM 調(diào)光波形圖,。應(yīng)保證驅(qū)動(dòng)電路滿足以下條件：

　　(1)驅(qū)動(dòng)電壓應(yīng)該能夠保證LED燈恒流所必需的電壓輸出;(2)驅(qū)動(dòng)電路的輸出電流應(yīng)該具有導(dǎo)通時(shí)間上的一致性，這樣可以做到亮度線性調(diào)節(jié);(3)在晝模式下,，白光應(yīng)該逐漸升高,，而補(bǔ)色的藍(lán)燈和橙燈應(yīng)該按白燈變化比例逐漸增加。

圖2  白燈及補(bǔ)色彩燈的PWM 調(diào)光波形圖,。

　　3.2 在SS-230平板顯示系統(tǒng)綜合分析儀器上混光

　　圖3為SS-230平板顯示綜合分析系統(tǒng)的照片,。實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)白光從低亮度到高亮度,，橙燈和藍(lán)燈也按比例逐漸增加,，保證色溫在(6 500±30)K，色坐標(biāo)u′=0,。198,，v′=0。468,。記錄從低亮度到高亮度調(diào)光過程中,，白燈、橙燈和藍(lán)燈的調(diào)光PWM波形高電平持續(xù)時(shí)間的數(shù)據(jù),，共記錄40組數(shù)據(jù),。

圖3 SS-230平板顯示綜合分析系統(tǒng)。

　　3,。3 數(shù)據(jù)擬合

　　根據(jù)記錄的40組數(shù)據(jù),，可以得出在不同亮度情況下3種燈的調(diào)光PWM 高電平時(shí)間。下面擬合出3種光的調(diào)光高電平時(shí)間與亮度的關(guān)系,，見圖4,。

　　圖3中3根不間斷曲線的表達(dá)式如下：

圖4 亮度與3種燈的調(diào)光級(jí)數(shù)的關(guān)系。

　　式(1)中,，L 是亮度,，W 、O 和B 是白燈,、橙燈和藍(lán)燈PWM 波形高電平時(shí)間級(jí)數(shù),，調(diào)光周期為500μs，高電平時(shí)間級(jí)數(shù)是(7FFF)16=(32 767)10級(jí),。

　　如白燈高電平時(shí)間級(jí)數(shù)是7EE0，則它的調(diào)光PWM 波形中高電平時(shí)間是：

　　3.4 顏色閉環(huán)控制

　　根據(jù)所得到的擬合曲線,，在背光燈溫度恒定并且與做擬合曲線時(shí)的背光燈溫度一致的情況下,，在全亮度范圍內(nèi)調(diào)光可以得到標(biāo)準(zhǔn)白色光源。但是要保證背光LED燈溫度不變是不可能的,，隨著LED燈溫度變化,，白燈,、橙燈和藍(lán)燈的衰減不一樣，色溫會(huì)有漂移現(xiàn)象,。

　　記錄顏色傳感器在200個(gè)調(diào)光周期,，即100ms內(nèi)，紅,、綠和藍(lán)3顏色分量輸出的脈沖個(gè)數(shù),，這些數(shù)據(jù)作為3顏色分量的亮度值。

　　在溫度變化時(shí),，根據(jù)顏色傳感器測(cè)量出的紅,、綠和藍(lán)三色亮度數(shù)據(jù)，微調(diào)橙燈和藍(lán)燈的PWM波形高電平時(shí)間,，使紅,、綠和藍(lán)三色亮度比值恒定，則色溫保持不變,。

　　4 結(jié)  論

　　在SS-230平板顯示系統(tǒng)綜合分析儀器上,，從低亮度到高亮度變化測(cè)量出40個(gè)點(diǎn)，調(diào)整3種燈的PWM脈沖高電平時(shí)間,，得到標(biāo)準(zhǔn)白色光源,。然后采用線性擬合的方法得到亮度不同情況下3種燈的PWM波形高電平持續(xù)時(shí)間的比例關(guān)系，根據(jù)該關(guān)系調(diào)光可以保證整個(gè)亮度范圍內(nèi)背光源是標(biāo)準(zhǔn)白色光,。根據(jù)顏色傳感器輸出的紅,、綠和藍(lán)3顏色通道數(shù)據(jù)，微調(diào)橙燈和藍(lán)燈的PWM 高電平時(shí)間,，維持紅,、綠和藍(lán)3顏色通道數(shù)據(jù)的比例關(guān)系不變則色溫恒定。采用以上辦法得到出屏白場(chǎng)色溫在(6 500±100)K以內(nèi),，色坐標(biāo)u′在0,。198±0。01以內(nèi),，v′在0,。468±0。01以內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)白色光,。