基于RGBLED混合白光的色度校正分析

摘要：在現(xiàn)代化的顯示設(shè)備中，液晶顯示器（LCD）由于其技術(shù)成熟，應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)在生活、科研、航空等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。隨著顯示內(nèi)容的多元化、豐富化使得人們對(duì)于液晶顯示的效果要求越來(lái)越高。

本文介紹了RGB三色LED混白光原理以及背光LED的設(shè)計(jì)原理，分析了嵌入式系統(tǒng)對(duì)RGB三色光的調(diào)節(jié)和控制，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出RGB三色背光的誤差對(duì)整體輸出的白光色差的影響，給出符合要求的RGB三色燈的配比。

關(guān)鍵詞：液晶顯示器;背光;色差

一、概述

在現(xiàn)代化的生活、生產(chǎn)、科研、航空等領(lǐng)域，液晶顯示器的應(yīng)用非常的廣泛。液晶顯示器（LCD）本身不會(huì)發(fā)光原理，需要使用背光產(chǎn)生可視的彩色畫(huà)面。顯示質(zhì)量要求不高的LCD可以使用采用白光LED做背光，顯示質(zhì)量要求高的LCD可以使用RGB三色LED做背光。白光LED產(chǎn)生的彩色空間要比RGB LED差很多。而且采用RGBLED可以對(duì)背光進(jìn)行多方面的控制，包括溫度控制、PWM控制以及電流控制等，使得色彩的校正變得更加精準(zhǔn)方便，對(duì)產(chǎn)品后期的色坐標(biāo)、色溫以及亮度等方面的調(diào)節(jié)變得易于控制。

二、RGB三色背光混合成白光的原理

紅、綠、藍(lán)（R、G、B）三基色LED背光源對(duì)液晶屏照明前，需要先將紅、綠、藍(lán)三色光混成白光，然后通過(guò)彩色濾色膜將白光還原成三基色，照在相應(yīng)的像素上就能實(shí)現(xiàn)LCD的高色彩還原性成像。

三、RGB LED背光控制電路原理

本文以驅(qū)動(dòng)4寸的正方形LCD作為例子介紹RGBLED背光控制電路原理。電路所使用的主要的LED驅(qū)動(dòng)芯片為T(mén)I公司生產(chǎn)的LP8860-Q1，此芯片具有升壓控制器的高效的LED驅(qū)動(dòng)器，可實(shí)現(xiàn)PWM輸入信號(hào)控制或者主控端SPI/I2C控制或者二者共同控制4個(gè)高精度的電流接收器，電流接收器依據(jù)LED電流沉的頂部電壓具有自適應(yīng)輸出電壓控制。該芯片可實(shí)現(xiàn)PWM和電流混合調(diào)光，降低EMI，延長(zhǎng)LED壽命，提高整體的光學(xué)效率[1]。

采用單獨(dú)電流控制和SPI通訊方式控制實(shí)現(xiàn)RGB LED驅(qū)動(dòng)的電路原理圖如圖1所示。LED的調(diào)節(jié)采用SPI接口實(shí)現(xiàn)，將SPI接口與MCU連接，MCU作為主端，LP8860-Q1作為從端，MCU控制LP8860-Q1的時(shí)鐘脈沖輸入和信號(hào)輸入。OUT1、OUT2、OUT3、OUT4作為4路輸出，分別控制W、R、G、B四路LED燈串的電流，此處可以不用WLED，只通過(guò)RGBLED燈串實(shí)現(xiàn)白光的混合。通過(guò)MCU主端發(fā)送的電流值和PWM值，實(shí)現(xiàn)3路電流輸出的控制，從而控制輸出的RGBLED的亮度和色度，實(shí)現(xiàn)白光的混合。

四、實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

假設(shè)所采用的RGB LED的亮度和色度曲線未知，為了更準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)LCD亮度和色度的精確校正，改變電流對(duì)單顆紅綠藍(lán)LED色度學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，分析電流對(duì)LED色度學(xué)特性的影響[2]。

采用如圖1所示的連接方式將被測(cè)的LCD與光學(xué)測(cè)試儀連接。分別對(duì)LCD進(jìn)行R、G、B三色背光LED點(diǎn)亮，輸入電流由0mA到20mA變化，用光學(xué)測(cè)試儀測(cè)試產(chǎn)品的亮度值和色度值。

由表1中的數(shù)據(jù)可以得出，在R、G、B三色燈電流為：14.25mA、18.5 mA、5 mA時(shí)測(cè)得的混合白光效果很好，色坐標(biāo)誤差在合格范圍內(nèi)，只有當(dāng)亮度很低為2.38 cd/m2時(shí)，色坐標(biāo)不合格，當(dāng)R、G、B三色燈電流為：11.4mA、14.8 mA、4 mA時(shí)測(cè)得的混合白光效果不好，色坐標(biāo)誤差較大，當(dāng)亮度未111.43 cd/m2時(shí)，色坐標(biāo)的誤差已經(jīng)超出合格范圍。

由此數(shù)據(jù)分析得出在R、G、BLED混合為白光時(shí)，要充分考慮三色燈的亮度和色坐標(biāo)隨電流的變化規(guī)律，通過(guò)合理的計(jì)算三色燈的電流比例，且結(jié)合實(shí)際測(cè)試的單色燈的色坐標(biāo)和亮度數(shù)據(jù)，可正確選擇出符合要求的電流配比。

參考文獻(xiàn)：

[1] LP8860-Q1 Low-EMI Automotive LED Driver With Four 150-mA Channels

[2] 何欣.基于RGB混色技術(shù)的白光LED光源的研究[D]。大連：大連工業(yè)大學(xué)，2012。

作者簡(jiǎn)介：

李茳（1987.9-），畢業(yè)院校：北京航空航天大學(xué)，學(xué)歷：碩士，單位名稱：航空工業(yè)太原航空儀表有限公司，主要研究方向：液晶顯示及嵌入式軟件開(kāi)發(fā)。