中心議題：

• 采用多色LED補色的背光源設計

• 白色LED燈作主光源，橙燈和藍燈作為補色光源

隨著led技術的成熟，各種顏色的LED紛紛研發出來，同時成本也在大幅下降。輸出電流在300mA以上的LED驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)常(chang)見(jian)的(de)有(you)電(dian)感(gan)式(shi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)和(he)線(xian)性(xing)電(dian)源(yuan)驅(qu)動(dong)方(fang)式(shi)，也(ye)有(you)用(yong)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)和(he)線(xian)性(xing)電(dian)源(yuan)聯(lian)合(he)驅(qu)動(dong)的(de)方(fang)式(shi)。線(xian)性(xing)電(dian)源(yuan)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)中(zhong)幾(ji)乎(hu)沒(mei)有(you)地(di)彈(dan)和(he)紋(wen)波(bo)，對(dui)電(dian)路(lu)產(chan)生(sheng)的(de)幹(gan)擾(rao)小(xiao)，常(chang)用(yong)在(zai)對(dui)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)要(yao)求(qiu)高(gao)的(de)場(chang)合(he)。

多顏色LED混色補色的背光技術是當前研究的熱點。早在2000年，日本就已生產出多芯片型LED背光產品。隨後，各大公司相繼推出以多芯片型LED為背光的高性能LCD。但具體怎樣混色補色
，現在公開的文獻還很少。

雖然紅綠藍3種顏色LED燈混合出的背光色域寬，但存在紅邊現象。本文采用白色LED燈作為主光源，然後用橙燈和藍燈作為補色光源，得到出屏白場色溫在(6 500±100)K 以內，色坐標u′在0.198±0.01以內，v′在0.468±0.01以內的標準白色光。

2 、補色電路框圖

白燈LED是用藍光激發熒光粉而得到白光
，由於液晶屏對短波分量的衰減要大於長波分量
，故白燈LED發出的光出屏後顏色偏黃，既需要補藍光，同時也要補紅光。

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

3種燈都是8個一串。橙燈在典型電流情況下工作隻需要16V左右即可，其驅動電路線性恒流源效率不到60%，由於橙燈是補色的
，故此功率損耗最大不到1W;白燈和藍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動，每路設置總和電流200mA，保證每串LED燈的電流是其典型電流20mA，如圖1所示。每路線性恒流源獨立采用同頻率的PWM 調光信號，它們的頻率是固定的

，占空時間隨調光亮度不同而改變。

以FPGA作為控製器，根據上位機的調光指令調整PWM 占空比，從而控製背光亮度;采樣顏色傳感器的數據，微調橙燈和藍燈的PWM 占空比
，保證在溫度發生變化時色溫不變。

圖1  LED橙燈和藍燈補色電路框圖。

3
、PWM 調光與補色

3.1 橙燈和藍燈補色前的準備工作

圖2為白燈及補色彩燈的PWM 調光波形圖。應保證驅動電路滿足以下條件：

(1)驅動電壓應該能夠保證LED燈恒流所必需的電壓輸出；(2)驅動電路的輸出電流應該具有導通時間上的一致性，這樣可以做到亮度線性調節
；(3)在晝模式下，白光應該逐漸升高，而補色的藍燈和橙燈應該按白燈變化比例逐漸增加。

圖2  白燈及補色彩燈的PWM 調光波形圖。
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3.2 在SS-230平板顯示係統綜合分析儀器上混光

圖3為SS-230平板顯示綜合分析係統的照片。實驗時，調白光從低亮度到高亮度，橙燈和藍燈也按比例逐漸增加，保證色溫在(6 500±30)K，色坐標u′=0。198，v′=0。468。記錄從低亮度到高亮度調光過程中，白燈、橙燈和藍燈的調光PWM波形高電平持續時間的數據，共記錄40組數據。

圖3 SS-230平板顯示綜合分析係統。

3.3 數據擬合

根據記錄的40組數據，可以得出在不同亮度情況下3種燈的調光PWM 高電平時間。下麵擬合出3種光的調光高電平時間與亮度的關係，見圖4。

圖3中3根不間斷曲線的表達式如下：

圖3

圖4 亮度與3種燈的調光級數的關係。

式(1)中
，L 是亮度，W 、O 和B 是白燈、橙燈和藍燈PWM 波形高電平時間級數
，調光周期為500μs，高電平時間級數是(7FFF)16=(32 767)10級。

3.4 顏色閉環控製

genjusuodedaodenihequxian，zaibeiguangdengwenduhengdingbingqieyuzuonihequxianshidebeiguangdengwenduyizhideqingkuangxia，zaiquanliangdufanweineitiaoguangkeyidedaobiaozhunbaiseguangyuan。danshiyaobaozhengbeiguangLED燈溫度不變是不可能的
，隨著LED燈溫度變化，白燈
、橙燈和藍燈的衰減不一樣，色溫會有漂移現象。

記錄顏色傳感器在200個調光周期，即100ms內
，紅
、綠和藍3顏色分量輸出的脈衝個數，這些數據作為3顏色分量的亮度值。

在溫度變化時，根據顏色傳感器測量出的紅
、綠和藍三色亮度數據
，微調橙燈和藍燈的PWM波形高電平時間，使紅、綠和藍三色亮度比值恒定，則色溫保持不變。

4 、結  論

在SS-230平板顯示係統綜合分析儀器上，從低亮度到高亮度變化測量出40個點
，調整3種燈的PWM脈衝高電平時間
，得到標準白色光源。然後采用線性擬合的方法得到亮度不同情況下3種燈的PWM波形高電平持續時間的比例關係，根據該關係調光可以保證整個亮度範圍內背光源是標準白色光。根據顏色傳感器輸出的紅、綠和藍3顏色通道數據，微調橙燈和藍燈的PWM 高電平時間，維持紅、綠和藍3顏色通道數據的比例關係不變則色溫恒定。采用以上辦法得到出屏白場色溫在(6 500±100)K以內，色坐標u′在0.198±0.01以內，v′在0.468±0.01以內的標準白色光。