RGB LED背光驱动电路实例
2009-09-10 17:13:45
来源：《半导体器件应用》2009年9月刊
由于液晶显示器(LCD)本身不会发光原理，用LCD制作的显示屏就一定要用背光产生可视的彩色画面。一直以来广泛采用的是冷阴极灯管(CCFL)，或称之为普通背光源。随着新型光源LED灯的兴起，越来越多的电子产品LCD背光采用LED。简单点的是采用白光LED(WLED)，质量要求高的采用RGB LED。WLED是蓝光LED与磷光体结合的产物，转化为红/绿/蓝三色，配比合适的话，就会成为白光，WLED虽然电路简单，但其彩色空间要比RGB LED差很多，基本上与CCFL的色彩空间相当。但由于LED的高效、长寿命和电路简单，WLED依然比CCFL有较大的优势并且有着广泛的应用领域，如手持便携产品。
图1显示了CCFL和RGB LED作背光时所能呈现的色彩空间。不难看出RGB LED背光的优点，特别是在对于色彩还原要求高的应用产品，如电子像框，全范围的色彩空间尤为重要。
另一方面，色彩的校正。由于RGB LED的固有特征，使我们可以对它进行多方面的控制，这对于产品的后期校正提供了冷暖色调的轻松调整，无需为客户喜好担忧。
参考设计简介
美国国家半导体公司的LP5520是一款针对小型尺寸的LCD RGB LED背光驱动芯片。它可以直接驱动4组～5组RGB LED，可以满足一般的小尺寸LCD显示屏的背光驱动要求，如3.2英寸的显示屏。
对于中等尺寸的电子像框，一般为7”，通常需要15组以上的RGB LED作为背光。为了利用LP5520的RGB LED的色差校正功能，又能提高它的驱动能力，我们对它的典型电路作了调整，简单地增加了一片LM5000（也可选择LM2735）DC-DC升压芯片，使整个电路可以驱动15组RGB LED。电流镜像电路是为了多组RGB LED的驱动电流与LP5520驱动的RGB LED的电流保持一致。图2是测试电路方框图。
LM20是模拟温度传感器。通过LM20反馈RGB LED的温度给LP5520。LP5520则根据温度从事先保存在EEPROM里的经过校正过得温度补偿PWM值，分别驱动R、G、B LED，使RGB LED可以发射出纯正的白色光。
RGB LED的校准
为了获得纯正的白光原色，必须对RGB进行校准。一个RGB LED只有在它的红、绿、蓝三原色具有适当的强度才能产生白光。每一个颜色的强度会随着温度产生变化，同时颜色的波长也会随着温度的变化而改变，特别是红光。为了保持相同的强度，需要非常严格的白平衡进行补偿。LP5520可以对强度和波长的改变都进行补偿。
基于典型的RGB LED强度与温度的关系分别补偿。在校正过程中，PWM的值决定着颜色的强度，由于每一个LED已经在生产线上调整过，可以忽略器件之间的差异。因为室温是温度范围的中间，样品在室温时表现最好，随着温度向两端变化，颜色误差也随之增加。校正系统框图如图3所示。
具体的校正步骤如下：
(1) 打开芯片的手动模式，设置LED的电流。每一个颜色的LED的电流可以有差别，实际上就是设定PWM的值。理论上在最高温度端，PWM的占空比最大。实际上电流差不要超过50%。
(2) 设定第一个温度点（可以测量到的最高温度，稍微超过100℃）。
(3) 对于蓝色可用默认的强度（如在4096刻度时取1500，取决于RGB LED的种类）。为有效的利用PWM的范围，在高温端红色的PWM是在0xF00(3840)附近。然后让软件对所有LED迭代PWM值，直到达到要求的白色为准。为获得最好的测量精度，调整光学衰减器获得接近满刻度的最高频谱幅度。
(4) 改变温度到下一个测试点温度（降低5℃）。依靠迭代PWM值，软件一直保持白平衡。一旦温室到达设定的温度时保存每一个LED的PWM值。（采用的最低温度点是稍微低于-40℃，步长为5℃。采用的温箱从最高温度到最低温度大约需要一个小时）。
(5)基于测量到的数值，绘制曲线。如图4。
结论
使用内部校正内存，用户在宽温范围内都可以方便地使用LP5520控制RGB LED产生纯正的白光，使LCD显示屏获得最佳的照片还原显示。同时最终客户也可以根据自己的喜好调整LCD的显示效果，满足特殊要求。本文所是用的电路应用到7英寸电子像框上，并且获得满意的效果。
图1显示了CCFL和RGB LED作背光时所能呈现的色彩空间。不难看出RGB LED背光的优点，特别是在对于色彩还原要求高的应用产品，如电子像框，全范围的色彩空间尤为重要。
另一方面，色彩的校正。由于RGB LED的固有特征，使我们可以对它进行多方面的控制，这对于产品的后期校正提供了冷暖色调的轻松调整，无需为客户喜好担忧。
参考设计简介
美国国家半导体公司的LP5520是一款针对小型尺寸的LCD RGB LED背光驱动芯片。它可以直接驱动4组～5组RGB LED，可以满足一般的小尺寸LCD显示屏的背光驱动要求，如3.2英寸的显示屏。
对于中等尺寸的电子像框，一般为7”，通常需要15组以上的RGB LED作为背光。为了利用LP5520的RGB LED的色差校正功能，又能提高它的驱动能力，我们对它的典型电路作了调整，简单地增加了一片LM5000（也可选择LM2735）DC-DC升压芯片，使整个电路可以驱动15组RGB LED。电流镜像电路是为了多组RGB LED的驱动电流与LP5520驱动的RGB LED的电流保持一致。图2是测试电路方框图。
LM20是模拟温度传感器。通过LM20反馈RGB LED的温度给LP5520。LP5520则根据温度从事先保存在EEPROM里的经过校正过得温度补偿PWM值，分别驱动R、G、B LED，使RGB LED可以发射出纯正的白色光。
RGB LED的校准
为了获得纯正的白光原色，必须对RGB进行校准。一个RGB LED只有在它的红、绿、蓝三原色具有适当的强度才能产生白光。每一个颜色的强度会随着温度产生变化，同时颜色的波长也会随着温度的变化而改变，特别是红光。为了保持相同的强度，需要非常严格的白平衡进行补偿。LP5520可以对强度和波长的改变都进行补偿。
基于典型的RGB LED强度与温度的关系分别补偿。在校正过程中，PWM的值决定着颜色的强度，由于每一个LED已经在生产线上调整过，可以忽略器件之间的差异。因为室温是温度范围的中间，样品在室温时表现最好，随着温度向两端变化，颜色误差也随之增加。校正系统框图如图3所示。
具体的校正步骤如下：
(1) 打开芯片的手动模式，设置LED的电流。每一个颜色的LED的电流可以有差别，实际上就是设定PWM的值。理论上在最高温度端，PWM的占空比最大。实际上电流差不要超过50%。
(2) 设定第一个温度点（可以测量到的最高温度，稍微超过100℃）。
(3) 对于蓝色可用默认的强度（如在4096刻度时取1500，取决于RGB LED的种类）。为有效的利用PWM的范围，在高温端红色的PWM是在0xF00(3840)附近。然后让软件对所有LED迭代PWM值，直到达到要求的白色为准。为获得最好的测量精度，调整光学衰减器获得接近满刻度的最高频谱幅度。
(4) 改变温度到下一个测试点温度（降低5℃）。依靠迭代PWM值，软件一直保持白平衡。一旦温室到达设定的温度时保存每一个LED的PWM值。（采用的最低温度点是稍微低于-40℃，步长为5℃。采用的温箱从最高温度到最低温度大约需要一个小时）。
(5)基于测量到的数值，绘制曲线。如图4。
结论
使用内部校正内存，用户在宽温范围内都可以方便地使用LP5520控制RGB LED产生纯正的白光，使LCD显示屏获得最佳的照片还原显示。同时最终客户也可以根据自己的喜好调整LCD的显示效果，满足特殊要求。本文所是用的电路应用到7英寸电子像框上，并且获得满意的效果。
本文为哔哥哔特资讯原创文章，未经允许和授权，不得转载，否则将严格追究法律责任；
暂无评论