彩色LED背光調(diào)頻調(diào)光電路及方法

1.一種彩色LED背光調(diào)頻調(diào)光方法，其特征在于：采用橙、綠和藍三種顏色的LED燈作為彩色平板液晶顯示器的背光源，并將這三色LED燈亮度按比例進行混合，得到色溫在
6500K左右，色坐標u′＝0.198，v′＝0.468的標準白色光源；采用三路線性恒流源作為橙、綠和藍三種顏色的LED燈的驅(qū)動電路，每路線性恒流源分別設置200mA的電流，保證每串LED燈的電流是其典型電流20mA，每路線性恒流源獨立采用調(diào)頻調(diào)光信號，每路線性恒流源的頻率是相同的，但高電平持續(xù)時間各有不同；其具體包括以下步驟：
(1)、設置頻率可調(diào)而高電平時間固定的時基脈沖波形；
時基脈沖波形的上升沿是三色LED燈調(diào)光信號的高電平起始點，時基脈沖的高電平持續(xù)時間TON固定，設定為10μs，三色LED燈調(diào)光信號的高電平持續(xù)時間TO、TG、TB都小于等于TON；
調(diào)頻時基脈沖波形的最高頻率為fmax＝1/TON＝100k(Hz)，理論最低頻率可以小至
50Hz，實際設置在210Hz，在此最高頻率與最低頻率之比是476；
(2)、調(diào)整三色LED燈調(diào)光脈沖的高電平持續(xù)時間TO、TG、TB：
首先設置時基脈沖的頻率是100kHz，再設置三色LED燈中要求亮度最高的紅色LED燈調(diào)光脈沖的高電平時間，高電平持續(xù)時間小于8μs；其次設置綠色LED燈和藍色LED燈調(diào)光脈沖的高電平時間；然后將三色LED燈亮度按比例進行混合，如果藍色LED燈分量過多則色溫高，如果紅色LED燈分量過多則色溫低；調(diào)整三色LRD燈的調(diào)光脈沖高電平時間，使色溫達到6500±100K，色坐標u′＝0.198，v′＝0.468；
(3)、調(diào)頻調(diào)光：
三色LED燈的調(diào)光高電平時間固定后，三色LED燈產(chǎn)生的亮度比例就固定了，然后通過減小時基脈沖的頻率，達到減小總亮度的目的，而色溫色坐標可以保持不變；
(4)、顏色傳感器采樣三色光亮度：
采用TCS230光傳感器分別采樣三色LED燈的亮度，TCS230光傳感器發(fā)出頻率與三色LED燈的亮度成正比的脈沖；由于采用的是固定高電平時間的脈沖調(diào)光方式，TCS230光傳感器輸出的脈沖頻率不易測量，另外TCS230光傳感器輸出的脈沖頻率與三色LED燈的真實亮度關系復雜，故此在測量時將時基脈沖波形的200個上升沿時間內(nèi)的TCS230三顏色通道的脈沖個數(shù)作為三色LED燈的亮度；
(5)、亮度和顏色閉環(huán)控制：
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當彩色平板液晶顯器的出屏亮度達到800～1000cd/m 時，因三色LED燈的發(fā)光效率均小于20％，所以三色LED燈產(chǎn)生了大量的熱量；彩色平板液晶顯器以最大亮度點屏30分鐘后，彩色平板液晶顯示器的背光板基本達到熱穩(wěn)定，在有高溫限亮的措施下，彩色平板液晶顯器的溫度也達到了70℃，溫度升高近50℃；三色LED燈在恒流工作方式下，隨著彩色平板液晶顯器溫度的升高，三色LED燈的亮度都在減?。?br/>此時，首先穩(wěn)定住紅色LED燈的亮度，當紅色LED燈的亮度減小時，可以提高高電平持續(xù)時間，但高電平持續(xù)時間最大不能超過時基脈沖的高電平時間10μs，在實際情況下不超過9μs；其次按照上述方法分別調(diào)整綠色LED燈和藍色LED燈的亮度。

彩色LED背光調(diào)頻調(diào)光電路及方法 \n技術領域\n[0001] 本發(fā)明涉及航空彩色液晶顯示模塊內(nèi)LED背光領域，具體涉及一種彩色LED背光調(diào)頻調(diào)光電路及方法。 \n[0002] 背景技術\n[0003] 隨著LED技術的成熟，各種顏色的LED紛紛研發(fā)出來，同時成本也在大幅下降。由于橙綠藍三種顏色LED燈混和出的背光，色域?qū)?，顏色還原能力強。故此多顏色LED混色的背光技術是目前研究的熱點問題。 \n[0004] 由于背光多顏色LED混光技術較新，目前采用什么具體算法來混色公開文獻不多。在高亮度航空顯示器領域，存在背光板溫度變化大的特點，3色LED燈隨溫度變化衰減不一致，故此還存在動態(tài)補償問題。 \n[0005] 發(fā)明內(nèi)容\n[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種彩色LED背光調(diào)頻調(diào)光電路及方法，采用調(diào)頻調(diào)光以及調(diào)高電平時間來混合橙、綠和藍三色的比例，得到標準白色光源。 \n[0007] 本發(fā)明的技術方案如下： \n[0008] 一種彩色LED背光調(diào)頻調(diào)光電路，包括有FPGA控制器和橙色、綠色和藍色LED燈陣列，其特征在于：所述的FPGA控制器分別通過由線性恒流源構成的驅(qū)動電路與所述的橙色、綠色和藍色LED燈陣列相連，所述的FPGA控制器分別接有上位機和顏色傳感器，所述的橙色、綠色和藍色LED燈陣列分別通過開關降壓電路接入直流電源。 \n[0009] 一種彩色LED背光調(diào)頻調(diào)光方法，其特征在于：采用橙、綠和藍三種顏色的LED燈作為彩色平板液晶顯示器的背光源，并將這三色LED燈亮度按比例進行混合，得到色溫在\n6500K左右，色坐標u′＝0.198，v′＝0.468的標準白色光源；采用三路線性恒流源作為橙、綠和藍三種顏色的LED燈的驅(qū)動電路，每路線性恒流源分別設置200mA的電流，保證每串LED燈的電流是其典型電流20mA，每路線性恒流源獨立采用調(diào)頻調(diào)光信號，每路線性恒流源的頻率是相同的，但占空時間各有不同；其具體包括以下步驟： \n[0010] (1)、設置頻率可調(diào)而高電平時間固定的時基脈沖波形。 \n[0011] 時基脈沖波形的上升沿是三色LED燈調(diào)光信號的高電平起始點，時基脈沖的高平持續(xù)時間TON固定，設定為10μs，三色LED燈調(diào)光信號的高電平持續(xù)時間TO、TG、TB都小于等于TON。 \n[0012] 調(diào)頻時基波形的最高頻率為fmax＝1/TON＝100k(Hz)，理論最低頻率可以小至\n50Hz，實際設置在210Hz，在此最高頻率與最低頻率之比是476； \n[0013] (2)、調(diào)整三色LED燈調(diào)光脈沖的占空時間TO、TG、TB： \n[0014] 首先設置時基脈沖的頻率是100kHz，再設置三色LED燈中要求亮度最高的紅色LED燈調(diào)光脈沖的高電平時間，高電平持續(xù)時間小于8μs；其次設置綠色LED燈和藍色LED燈調(diào)光脈沖的高電平時間；然后將三色LED燈亮度按比例進行混合，如果藍色LED燈分量過多則色溫高，如果紅色LED燈分量過多則色溫低；調(diào)整三色LRD燈的調(diào)光脈沖高電平時間，使色溫達到6500±100K，色坐標u′＝0.198，v′＝0.468； \n[0015] (3)、調(diào)頻調(diào)光： \n[0016] 三色LED燈的調(diào)光高電平時間固定后，三色LED燈產(chǎn)生的亮度比例就固定了，然后通過減小時基脈沖的頻率，達到減小總亮度的目的，而色溫色坐標可以保持不變； [0017] (4)、顏色傳感器采樣三色光亮度： \n[0018] 采用TCS230光傳感器分別采樣三色LED燈的亮度，TCS230光傳感器發(fā)出頻率與三色LED燈的亮度成正比的脈沖；由于采用的是固定高電平時間的脈沖調(diào)光方式，TCS230光傳感器輸出的脈沖頻率不易測量，另外TCS230光傳感器輸出的脈沖頻率與三色LED燈的真實亮度關系復雜，故此在測量時將時基波形的200個上升沿時間內(nèi)的TCS230三顏色通道的脈沖個數(shù)作為三色LED燈的亮度； \n[0019] (5)、亮度和顏色閉環(huán)控制： \n[0020] 當彩色平板液晶顯器的出屏亮度達到800～1000cd/m2時，因三色LED燈的發(fā)光效率均小于20％，所以三色LED燈產(chǎn)生了大量的熱量；彩色平板液晶顯器以最大亮度點屏30分鐘后，彩色平板液晶顯示器的背光板基本達到熱穩(wěn)定，在有高溫限亮的措施下，彩色平板液晶顯器的溫度也達到了70℃，溫度升高近50 ℃；三色LED燈在恒流工作方式下，隨著彩色平板液晶顯器溫度的升高，三色LED燈的亮度都在減??； \n[0021] 此時，首先穩(wěn)定住紅色LED燈的亮度，當紅色LED燈的亮度減小時，可以提高高電平持續(xù)時間，但高電平持續(xù)時間最大不能超過時基脈沖的高電平時間10μs，在實際情況下不超過9μs；其次按照上述方法分別調(diào)整綠色LED燈和藍色LED燈的亮度。 [0022] 本發(fā)明的有益效果： \n[0023] 本發(fā)明采用調(diào)頻調(diào)光以及調(diào)高電平時間來混合橙、綠和藍三色的比例，得到標準白色光源，具有色域?qū)挼奶攸c；本發(fā)明采樣固定周期數(shù)內(nèi)顏色傳感器輸出的三色通道脈沖個數(shù)作為三色LED燈的亮度，測到的亮度值不隨調(diào)光亮度變化而變化，能克服溫度變化造成的色溫漂移。 \n附圖說明\n[0024] 圖1為本發(fā)明電路的原理框圖。 \n[0025] 圖2為本發(fā)明調(diào)頻的時基波形和三色LED燈的調(diào)頻調(diào)光波形圖。 具體實施方式\n[0026] 參見圖1、2，一種彩色LED背光調(diào)頻調(diào)光電路，包括有FPGA控制器和橙色、綠色和藍色LED燈陣列，F(xiàn)PGA控制器分別通過由線性恒流源構成的驅(qū)動電路與橙色、綠色和藍色LED燈陣列相連，F(xiàn)PGA控制器分別接有上位機和顏色傳感器，橙色、綠色和藍色LED燈陣列分別通過開關降壓電路接入直流電源。 \n[0027] 一種彩色LED背光調(diào)頻調(diào)光方法，采用橙、綠和藍三種顏色的LED燈作為彩色平板液晶顯示器的背光源，并將這三色LED燈亮度按比例進行混合，得到色溫在6500K左右，色坐標u′＝0.198，v′＝0.468的標準白色光源；采用三路線性恒流源作為橙、綠和藍三種顏色的LED燈的驅(qū)動電路，每路線性恒流源分別設置200mA的電流，保證每串LED燈的電流是其典型電流20mA，每路線性恒流源獨立采用調(diào)頻調(diào)光信號，每路線性恒流源的頻率是相同的，但占空時間各有不同；具體包括以下步驟： \n[0028] (1)、設置頻率可調(diào)而高電平時間固定的時基脈沖波形。 \n[0029] 時基脈沖波形的上升沿是三色LED燈調(diào)光信號的高電平起始點，時基脈沖的高平持續(xù)時間TON固定，設定為10μs，三色LED燈調(diào)光信號的高電平持續(xù)時 間TO、TG、TB都小于等于TON。 \n[0030] 調(diào)頻時基波形的最高頻率為fmax＝1/TON＝100k(Hz)，理論最低頻率可以小至\n50Hz，實際設置在210Hz，在此最高頻率與最低頻率之比是476； \n[0031] (2)、調(diào)整三色LED燈調(diào)光脈沖的占空時間TO、TG、TB： \n[0032] 首先設置時基脈沖的頻率是100kHz，再設置三色LED燈中要求亮度最高的紅色LED燈調(diào)光脈沖的高電平時間，高電平持續(xù)時間小于8μs；其次設置綠色LED燈和藍色LED燈調(diào)光脈沖的高電平時間；然后將三色LED燈亮度按比例進行混合，如果藍色LED燈分量過多則色溫高，如果紅色LED燈分量過多則色溫低；調(diào)整三色LRD燈的調(diào)光脈沖高電平時間，使色溫達到6500±100K，色坐標u′＝0.198，v′＝0.468； \n[0033] (3)、調(diào)頻調(diào)光： \n[0034] 三色LED燈的調(diào)光高電平時間固定后，三色LED燈產(chǎn)生的亮度比例就固定了，然后通過減小時基脈沖的頻率，達到減小總亮度的目的，而色溫色坐標可以保持不變； [0035] (4)、顏色傳感器采樣三色光亮度： \n[0036] 采用TCS230光傳感器分別采樣三色LED燈的亮度，TCS230光傳感器發(fā)出頻率與三色LED燈的亮度成正比的脈沖；由于采用的是固定高電平時間的脈沖調(diào)光方式，TCS230光傳感器輸出的脈沖頻率不易測量，另外TCS230光傳感器輸出的脈沖頻率與三色LED燈的真實亮度關系復雜，故此在測量時將時基波形的200個上升沿時間內(nèi)的TCS230三顏色通道的脈沖個數(shù)作為三色LED燈的亮度； \n[0037] (5)、亮度和顏色閉環(huán)控制： \n[0038] 當彩色平板液晶顯器的出屏亮度達到800～1000cd/m2時，因三色LED燈的發(fā)光效率均小于20％，所以三色LED燈產(chǎn)生了大量的熱量；彩色平板液晶顯器以最大亮度點屏30分鐘后，彩色平板液晶顯示器的背光板基本達到熱穩(wěn)定，在有高溫限亮的措施下，彩色平板液晶顯器的溫度也達到了70℃，溫度升高近50℃；三色LED燈在恒流工作方式下，隨著彩色平板液晶顯器溫度的升高，三色LED燈的亮度都在減??； \n[0039] 此時，首先穩(wěn)定住紅色LED燈的亮度，當紅色LED燈的亮度減小時，可以 提高高電平持續(xù)時間，但高電平持續(xù)時間最大不能超過時基脈沖的高電平時間10μs，在實際情況下不超過9μs；其次按照上述方法分別調(diào)整綠色LED燈和藍色LED燈的亮度。