LED光源的DLP控制系統(tǒng)應用研究

沈廷鈞

【摘 要】LED的優(yōu)點表現(xiàn)色域比較寬、使用時間長、綠色環(huán)保并且可實現(xiàn)快速開關， LED已成為當前大力發(fā)展的新型發(fā)光系統(tǒng)。其中微顯示技術是它的基礎，DLP技術市場有很大的發(fā)展前景。DLP光機系統(tǒng)中的關鍵問題是如何更加有效、精準、動態(tài)地控制LED時序發(fā)光，并且保證實現(xiàn)其他既定的條件。

【關鍵詞】LED，DLP；SPI接口控制，控制電路

【中圖分類號】O213.1【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0383-01

前言

對于LED結構，優(yōu)化散熱方式，能大大提高 LED的單管功率和單位瓦數(shù)輸出光通量，結合本身具有的那些顯著優(yōu)點，LED逐漸為市場所接納。但國內和國際對LED光源的開發(fā)處于基本的研究階段，目前還沒有出現(xiàn)以LED光源背投電視驅動電路的產品?？梢姡己玫拈_發(fā)DLP背投電視的LED光源照明系統(tǒng)在現(xiàn)在的市場上有很大的發(fā)展空間，同時在一定程度上可促進我國自主知識產權的研究。

1.LED光源的DLP控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

目前，國內外的很多廠家使用德州儀器的DSP部件在實時處理系統(tǒng)信息時運用LED技術的DLP產品，在溫度確定的情況下一定程度的提高DLP控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、亮度和可靠性。LED技術可與DLP技術實現(xiàn)快速的有機結合，DMD和LED的高速性能，可實現(xiàn)色彩的隨意排列，并能加深圖像的顏色，增加亮度，使整體效果得到提高。LEP的快速交換技術，利用單個的DMD設備可達到多重色彩配置的要求，提高系統(tǒng)的靈活性。LED需要將光從DMD鏡面準確而反射出去不需要極化過程。光線利用率極高，能大大減少發(fā)熱，并且使亮度最大化效率也能達最大程度。

2.LED光源的系統(tǒng)結構和SPI接口控制

FPGA控制處理、色度監(jiān)控、溫度監(jiān)控、LED驅動模塊及電壓電流監(jiān)控構成了LED驅動的五個系統(tǒng)。將使R、G、B三個LED的驅動控制成為現(xiàn)實，避免了LED出現(xiàn)溫度過高、色域變化大、電流電壓不穩(wěn)定所造成的系統(tǒng)關閉和系統(tǒng)恢復時不必要的調整。（見圖1）

通信或者交換信息是在串行方式下完成的。其中同步串行外設的接口spl（serialperipheralBus）總線，能使master（主控器）與多個slave（受控器）連接。前端FORMATER與后端驅動電路的連接是在SPI串行的總線接口的作用下實現(xiàn)連接的，master（DDP302l）以SPI信號線為基點，進行LED電流信息的接受和傳送，處理后的電流信息以數(shù)據形式發(fā)到DA控制模塊。通過對其電流電壓的實時監(jiān)控，可以避免LED異常工作，轉換后的數(shù)據傳經過A/D系統(tǒng)的處理最終傳輸給FPGA。FPGA是電壓電流的處理模塊，它可以檢測出超出負荷的電壓和電流，并進行合理的處置。顏色的色點會受到色移的影響，而且對其他系統(tǒng)也在一定程度上收到色移的影響。色度傳感器對LED的輸出波長變化實時監(jiān)測，并能及時反饋，之后通過刀D將轉換后的數(shù)字信號及時傳送給FPGA。

3.LED光源監(jiān)控電路的設計

為了確保LED在其額定的電流和電壓下工作正常，對電壓和電流進行實時監(jiān)控是十分必要的。照明系統(tǒng)的溫度會隨著運行時間的增加而增高，同時，LED的性能會受到其影響，出現(xiàn)主波長變化和光通量減小的現(xiàn)象。因此，實施相應的處理措施避免該現(xiàn)象是很有必要性的。一些方法可一定程度額避免這種現(xiàn)象，例如盡快關閉系統(tǒng)或換相對更高亮度水平的現(xiàn)色點，在主波增長的同時對每個LED的亮度值進行重新精確的計算，以確保溫度升高對其產生的不良影響，使其實現(xiàn)目標色點化。

近幾年來，隨著科學技術的不斷進步逐漸出現(xiàn)了關于顯色域標準的相關規(guī)定，本文所研制以LED光源為基礎的DLP投影顯示器是一種擴色域的顯示器。若想使圖像信息準確顯示出來，就必須對此進行動態(tài)LED發(fā)光色域調整并在此基礎上滿足隊L制式的顯示標準。

3.1 LED光源熱度監(jiān)控管理系統(tǒng)的設計

控制LED發(fā)光性能和穩(wěn)定性的關鍵是控制LED晶粒的熱穩(wěn)定性。針對于將光能集中到小型顯示設備及其他各種應用，超出系統(tǒng)光學徑角的各種光都是無法使用的，嚴重的可造成溫度的增加和系統(tǒng)能源的浪費。為了避免此現(xiàn)象，將系統(tǒng)的光學徑角和光的發(fā)散形狀結構有機結合，將熱從晶粒中擴散出去，提高熱效率。這已成為了LED的產生和可用性的必然選擇。

色移是高溫帶來的另一個影響。PN鏈接伴隨著溫度變化，這對其輸出的波長會造成10nnl以上的偏移。該影響會作用到整個系統(tǒng)的白點（白點是其他顏色混合而成的），而且會影響該顏色的色點。為了從根本上解決色移的問題，LED需要保持一個較低的運行功率，另一方面系統(tǒng)需要具有極高的熱穩(wěn)定性。

3.2 LED色度監(jiān)控電路的設計

電腦顯示器、電視、投影機構成了彩色顯示器的主要應用成分，一般情況下，一個重要的考察指標是顯示強度，通常采用顯示器三基色的色品坐標在色品圖上構成的三角形面積來進行描述的。

隨著社會的進步，科技的發(fā)展，近幾年來，有些產品在顯色域上逐漸超出了有關標準的指標。在本文當中，DLP依靠LED光源的投影顯示器實則是具有較廣色域的顯示器。大多數(shù)顯示器采用LED光源進行大出隊L制式的色域。其中，顯示器主要有倆種工作方式即有時序顯示和三基色同時顯示。顯示是將三種基色在給定的要求下的有效投影并顯示，經過合理的彩色圖像合成在最后出現(xiàn)在屏幕上。另一種則是時序顯示，這種情況是將二基色圖像按照時間的前后分別顯示在屏幕上，利用了人眼生理上的視覺暫留特性，合成彩色完美的圖像。

結論

DLP是一種新型技術，利用光學半導體現(xiàn)象產生數(shù)字式多光源顯示，具有獨立首創(chuàng)的特點。另外，它吸收了LED照明技術的優(yōu)點，其顯示的優(yōu)良性能在一定程度上已經能和燈泡的系統(tǒng)相比較。通過對新一代亮度LED技術的研究，結合有效的檢查反饋系統(tǒng)，利用LED照明已成為DLP高清電視在現(xiàn)階段的優(yōu)先選擇，這是目前該技術的核心成分。

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