專(zhuān)利名稱(chēng)：彩色led背光調(diào)頻調(diào)光電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空彩色液晶顯示模塊內(nèi)LED背光領(lǐng)域，具體涉及一種彩色LED背光 調(diào)頻調(diào)光電路及方法。
背景技術(shù)：
隨著LED技術(shù)的成熟，各種顏色的LED紛紛研發(fā)出來(lái)，同時(shí)成本也在大幅下降。由 于橙綠藍(lán)三種顏色LED燈混和出的背光，色域?qū)挘伾€原能力強(qiáng)。故此多顏色LED混色的 背光技術(shù)是目前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。由于背光多顏色LED混光技術(shù)較新，目前采用什么具體算法來(lái)混色公開(kāi)文獻(xiàn)不 多。在高亮度航空顯示器領(lǐng)域，存在背光板溫度變化大的特點(diǎn)，3色LED燈隨溫度變化衰減 不一致，故此還存在動(dòng)態(tài)補(bǔ)償問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
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(shí)間來(lái)混合橙、綠和藍(lán)三色的比例，得到標(biāo)準(zhǔn)白色光源。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種彩色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(lán)色LED燈 陣列，其特征在于所述的FPGA控制器分別通過(guò)由線性恒流源構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路與所述的橙 色、綠色和藍(lán)色LED燈陣列相連，所述的FPGA控制器分別接有上位機(jī)和顏色傳感器，所述的 橙色、綠色和藍(lán)色LED燈陣列分別通過(guò)開(kāi)關(guān)降壓電路接入直流電源。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(lán)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(jìn)行混合，得到色溫在 6500K左右，色坐標(biāo)u' =0.198，ν' = 0. 468的標(biāo)準(zhǔn)白色光源；采用三路線性恒流源作為 橙、綠和藍(lán)三種顏色的LED燈的驅(qū)動(dòng)電路，每路線性恒流源分別設(shè)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(dú)立采用調(diào)頻調(diào)光信號(hào)，每路線性恒 流源的頻率是相同的，但占空時(shí)間各有不同；其具體包括以下步驟(1)、設(shè)置頻率可調(diào)而高電平時(shí)間固定的時(shí)基脈沖波形。時(shí)基脈沖波形的上升沿是三色LED燈調(diào)光信號(hào)的高電平起始點(diǎn)，時(shí)基脈沖的高平 持續(xù)時(shí)間Tw固定，設(shè)定為10 μ S，三色LED燈調(diào)光信號(hào)的高電平持續(xù)時(shí)間Tp TG, Tb都小于等于TON。調(diào)頻時(shí)基波形的最高頻率為fmax = 1/T0N = IOOk(Hz)，理論最低頻率可以小至 50Hz，實(shí)際設(shè)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)光脈沖的占空時(shí)間TQ、TG, Tb 首先設(shè)置時(shí)基脈沖的頻率是100kHz，再設(shè)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(shí)間，高電平持續(xù)時(shí)間小于8 μ s ；其次設(shè)置綠色LED燈和藍(lán)色LED 燈調(diào)光脈沖的高電平時(shí)間；然后將三色LED燈亮度按比例進(jìn)行混合，如果藍(lán)色LED燈分量過(guò)多則色溫高，如果紅色LED燈分量過(guò)多則色溫低；調(diào)整三色LRD燈的調(diào)光脈沖高電平時(shí)間， 使色溫達(dá)到 6500士 100K，色坐標(biāo) u' =0.198，ν' = 0.468;(3)、調(diào)頻調(diào)光三色LED燈的調(diào)光高電平時(shí)間固定后，三色LED燈產(chǎn)生的亮度比例就固定了，然后 通過(guò)減小時(shí)基脈沖的頻率，達(dá)到減小總亮度的目的，而色溫色坐標(biāo)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(shí)間的脈沖調(diào)光方式，TCS230光 傳感器輸出的脈沖頻率不易測(cè)量，另外TCS230光傳感器輸出的脈沖頻率與三色LED燈的真 實(shí)亮度關(guān)系復(fù)雜，故此在測(cè)量時(shí)將時(shí)基波形的200個(gè)上升沿時(shí)間內(nèi)的TCS230三顏色通道的 脈沖個(gè)數(shù)作為三色LED燈的亮度；(5)、亮度和顏色閉環(huán)控制當(dāng)彩色平板液晶顯器的出屏亮度達(dá)到800 lOOOcd/m2時(shí)，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(diǎn)屏30 分鐘后，彩色平板液晶顯示器的背光板基本達(dá)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(dá)到了 70°C，溫度升高近50°C;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??；此時(shí)，首先穩(wěn)定住紅色LED燈的亮度，當(dāng)紅色LED燈的亮度減小時(shí)，可以提高高電 平持續(xù)時(shí)間，但高電平持續(xù)時(shí)間最大不能超過(guò)時(shí)基脈沖的高電平時(shí)間10μ S，在實(shí)際情況下 不超過(guò)9 μ s ；其次按照上述方法分別調(diào)整綠色LED燈和藍(lán)色LED燈的亮度。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用調(diào)頻調(diào)光以及調(diào)高電平時(shí)間來(lái)混合橙、綠和藍(lán)三色的比例，得到標(biāo)準(zhǔn) 白色光源，具有色域?qū)挼奶攸c(diǎn)；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(gè)數(shù)作為三色LED燈的亮度，測(cè)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。


圖1為本發(fā)明電路的原理框圖。圖2為本發(fā)明調(diào)頻的時(shí)基波形和三色LED燈的調(diào)頻調(diào)光波形圖。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)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(lán)色LED燈陣列，F(xiàn)PGA控制器分別通過(guò)由線性恒流源構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路與橙色、綠色和藍(lán)色 LED燈陣列相連，F(xiàn)PGA控制器分別接有上位機(jī)和顏色傳感器，橙色、綠色和藍(lán)色LED燈陣列 分別通過(guò)開(kāi)關(guān)降壓電路接入直流電源。一種彩色LED背光調(diào)頻調(diào)光方法，采用橙、綠和藍(lán)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(jìn)行混合，得到色溫在6500K左右，色 坐標(biāo)u' = 0. 198, ν' = 0.468的標(biāo)準(zhǔn)白色光源；采用三路線性恒流源作為橙、綠和藍(lán)三種 顏色的LED燈的驅(qū)動(dòng)電路，每路線性恒流源分別設(shè)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(dú)立采用調(diào)頻調(diào)光信號(hào)，每路線性恒流源的頻率是相 同的，但占空時(shí)間各有不同；具體包括以下步驟(1)、設(shè)置頻率可調(diào)而高電平時(shí)間固定的時(shí)基脈沖波形。時(shí)基脈沖波形的上升沿是三色LED燈調(diào)光信號(hào)的高電平起始點(diǎn)，時(shí)基脈沖的高平 持續(xù)時(shí)間Tw固定，設(shè)定為10 μ s，三色LED燈調(diào)光信號(hào)的高電平持續(xù)時(shí)間Tp TG, Tb都小于
等于Ton。調(diào)頻時(shí)基波形的最高頻率為fmax = 1/T0N = IOOk(Hz)，理論最低頻率可以小至 50Hz，實(shí)際設(shè)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)光脈沖的占空時(shí)間TQ、TG, Tb 首先設(shè)置時(shí)基脈沖的頻率是100kHz，再設(shè)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(shí)間，高電平持續(xù)時(shí)間小于8 μ s ；其次設(shè)置綠色LED燈和藍(lán)色LED 燈調(diào)光脈沖的高電平時(shí)間；然后將三色LED燈亮度按比例進(jìn)行混合，如果藍(lán)色LED燈分量過(guò) 多則色溫高，如果紅色LED燈分量過(guò)多則色溫低；調(diào)整三色LRD燈的調(diào)光脈沖高電平時(shí)間， 使色溫達(dá)到 6500士 100K，色坐標(biāo) u' =0.198，ν' = 0.468;(3)、調(diào)頻調(diào)光三色LED燈的調(diào)光高電平時(shí)間固定后，三色LED燈產(chǎn)生的亮度比例就固定了，然后 通過(guò)減小時(shí)基脈沖的頻率，達(dá)到減小總亮度的目的，而色溫色坐標(biāo)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(shí)間的脈沖調(diào)光方式，TCS230光 傳感器輸出的脈沖頻率不易測(cè)量，另外TCS230光傳感器輸出的脈沖頻率與三色LED燈的真 實(shí)亮度關(guān)系復(fù)雜，故此在測(cè)量時(shí)將時(shí)基波形的200個(gè)上升沿時(shí)間內(nèi)的TCS230三顏色通道的 脈沖個(gè)數(shù)作為三色LED燈的亮度；(5)、亮度和顏色閉環(huán)控制當(dāng)彩色平板液晶顯器的出屏亮度達(dá)到800 lOOOcd/m2時(shí)，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(diǎn)屏30 分鐘后，彩色平板液晶顯示器的背光板基本達(dá)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(dá)到了 70°C，溫度升高近50°C;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??；此時(shí)，首先穩(wěn)定住紅色LED燈的亮度，當(dāng)紅色LED燈的亮度減小時(shí)，可以提高高電 平持續(xù)時(shí)間，但高電平持續(xù)時(shí)間最大不能超過(guò)時(shí)基脈沖的高電平時(shí)間10μ S，在實(shí)際情況下 不超過(guò)9 μ s ；其次按照上述方法分別調(diào)整綠色LED燈和藍(lán)色LED燈的亮度。
權(quán)利要求
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(lán)色LED燈陣列，其特征在于所述的FPGA控制器分別通過(guò)由線性恒流源構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路與所述的橙色、綠色和藍(lán)色LED燈陣列相連，所述的FPGA控制器分別接有上位機(jī)和顏色傳感器，所述的橙色、綠色和藍(lán)色LED燈陣列分別通過(guò)開(kāi)關(guān)降壓電路接入直流電源。
2.一種彩色LED背光調(diào)頻調(diào)光方法，其特征在于采用橙、綠和藍(lán)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(jìn)行混合，得到色溫在 6500K左右，色坐標(biāo)u' = 0. 198，ν' = 0.468的標(biāo)準(zhǔn)白色光源；采用三路線性恒流源作為 橙、綠和藍(lán)三種顏色的LED燈的驅(qū)動(dòng)電路，每路線性恒流源分別設(shè)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(dú)立采用調(diào)頻調(diào)光信號(hào)，每路線性恒 流源的頻率是相同的，但占空時(shí)間各有不同；其具體包括以下步驟(1)、設(shè)置頻率可調(diào)而高電平時(shí)間固定的時(shí)基脈沖波形。時(shí)基脈沖波形的上升沿是三色LED燈調(diào)光信號(hào)的高電平起始點(diǎn)，時(shí)基脈沖的高平持續(xù) 時(shí)間Ton固定，設(shè)定為10 μ s，三色LED燈調(diào)光信號(hào)的高電平持續(xù)時(shí)間Tp TG, Tb都小于等于 TON。調(diào)頻時(shí)基波形的最高頻率為fmax = 1/T0N = IOOk(Hz)，理論最低頻率可以小至50Hz，實(shí) 際設(shè)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)光脈沖的占空時(shí)間TQ、TG,Tb 首先設(shè)置時(shí)基脈沖的頻率是100kHz，再設(shè)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(shí)間，高電平持續(xù)時(shí)間小于8 μ s ；其次設(shè)置綠色LED燈和藍(lán)色LED燈調(diào) 光脈沖的高電平時(shí)間；然后將三色LED燈亮度按比例進(jìn)行混合，如果藍(lán)色LED燈分量過(guò)多則 色溫高，如果紅色LED燈分量過(guò)多則色溫低；調(diào)整三色LRD燈的調(diào)光脈沖高電平時(shí)間，使色 溫達(dá)到 6500士 100K，色坐標(biāo) U' =0.198，ν' = 0.468;(3)、調(diào)頻調(diào)光三色LED燈的調(diào)光高電平時(shí)間固定后，三色LED燈產(chǎn)生的亮度比例就固定了，然后通過(guò) 減小時(shí)基脈沖的頻率，達(dá)到減小總亮度的目的，而色溫色坐標(biāo)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(shí)間的脈沖調(diào)光方式，TCS230光傳 感器輸出的脈沖頻率不易測(cè)量，另外TCS230光傳感器輸出的脈沖頻率與三色LED燈的真實(shí) 亮度關(guān)系復(fù)雜，故此在測(cè)量時(shí)將時(shí)基波形的200個(gè)上升沿時(shí)間內(nèi)的TCS230三顏色通道的脈 沖個(gè)數(shù)作為三色LED燈的亮度；(5)、亮度和顏色閉環(huán)控制當(dāng)彩色平板液晶顯器的出屏亮度達(dá)到800 l000cd/m2時(shí)，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(diǎn)屏30分 鐘后，彩色平板液晶顯示器的背光板基本達(dá)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(dá)到了 70°C，溫度升高近50°C ；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燈的亮度都在減小；此時(shí)，首先穩(wěn)定住紅色LED燈的亮度，當(dāng)紅色LED燈的亮度減小時(shí)，可以提高高電平持 續(xù)時(shí)間，但高電平持續(xù)時(shí)間最大不能超過(guò)時(shí)基脈沖的高電平時(shí)間10μ s，在實(shí)際情況下不超過(guò)9 μ s ；其次按照上述方法分別調(diào)整綠色LED燈和藍(lán)色LED燈的亮度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種彩色LED背光調(diào)頻調(diào)光電路及方法，采用橙、綠和藍(lán)三色LED燈作為彩色平板液晶顯示模塊的背光源，并采用變頻調(diào)光技術(shù)實(shí)現(xiàn)背光源的亮度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)三色LED燈的調(diào)光脈沖高電平時(shí)間來(lái)混色，得到標(biāo)準(zhǔn)白色光，再根據(jù)顏色傳感器輸出的顏色數(shù)據(jù)，微調(diào)三色LED燈的調(diào)光脈沖高電平時(shí)間，克服溫度變化造成的背光源亮度、色溫和色坐標(biāo)漂移。本發(fā)明把調(diào)頻技術(shù)用在調(diào)節(jié)背光亮度和動(dòng)態(tài)控制三色的比例，保證背光板上LED燈溫度變化而混合的色溫不變，背光在低亮度時(shí)，采用幾百Hz的低頻工作，高亮度時(shí)采用幾十千Hz～一百千Hz的頻率工作，本發(fā)明的調(diào)頻方法對(duì)電源的沖擊小。
文檔編號(hào)H05B37/02GK101996587SQ20101053358
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者劉波, 章小兵, 陳召全 申請(qǐng)人:中航華東光電有限公司