基于S-58LM20A傳感器的LED背光補償應用設計

隨著(zhù)LED的RGB背光的市場(chǎng)逐步擴大，人們對顯示屏現實(shí)的圖像要求不僅是看全彩色的圖像，并希望能夠獲得逼真的圖像效果，但目前由于高功率LED輸入功率僅有20%～30%轉換成光，其余60%～70%均轉換成熱，存在環(huán)境溫度偏離常溫時(shí)顯示屏的圖像的白場(chǎng)平衡被破壞、色彩失真的問(wèn)題，如冬季0℃以下時(shí)，圖像的色彩偏暗、明亮度差;夏季30℃以上時(shí)，圖像色彩鮮艷、明亮。

　　本文介紹了S-58LM20A傳感器IC的特性及其在LED背光補償中的應用。

　　S-58LM20A的性能特點(diǎn)

　　圖1 輸出電壓-溫度曲線(xiàn)圖

　　S-58LM20A溫度傳感器可用于移動(dòng)電話(huà)、無(wú)線(xiàn)設備等的高頻電路特性的補正;石英振蕩器振蕩頻率的補正;LCD的對比度補正;放大器增益的補正;自動(dòng)調焦電路的補正;電池管理方面的溫度檢測以及充電電池、鹵素燈等的過(guò)熱保護等方面。S-58LM20A系列是對溫度變化能取得線(xiàn)性輸出電壓的高精度溫度傳感器IC，在芯片內集成了溫度傳感器、恒電流電路和運算放大器。使用溫度范圍-55～+130℃，與傳統的熱敏電阻器等的溫度傳感器相比線(xiàn)性?xún)?yōu)越(如圖1所示)，可以廣泛應用于各種溫度控制電路中。其顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)包括溫度精確度為±2.5℃(-55～130℃)，線(xiàn)性輸出電壓典型值為-11.77mV/℃。其引腳圖如圖2所示。

　圖2 引腳排列圖

　　基于反Gamma校正的補償電路

　　一個(gè)具備視頻放映質(zhì)量的顯示器需要配合極純凈的白色光源，這個(gè)白色光源能夠在不同的亮度設定、溫度和多個(gè)廠(chǎng)商平板顯示器中維持高純度的白色光。傳統的白光LED方案只能提供一個(gè)由白光LED供應商決定的固定色彩平衡，而一個(gè)RGB

　　LED光源則是把紅、綠和藍光LED的輸出合成為白光，這樣便可通過(guò)驅動(dòng)器的脈沖寬度調制來(lái)調節每個(gè)顏色，從而調節合成光的色彩平衡度。

　　LED系統通常用統一的反Gamma校正曲線(xiàn)來(lái)校正視頻的亮度信息。為了不減少低級灰度且保證對亮度的調整，這里采用了一種針對每個(gè)溫度段采用不同的Gamma參數來(lái)調整相關(guān)色彩亮度的方法，以補償環(huán)境溫度對器件的影響。系統針對不同的RGB基色設置其獨立的Gamma反校正參數。如圖3所示，以B-LED的特性為例，提出了適合溫度變化的Gamma校正曲線(xiàn)。在相同的輸入值前提下，低溫采用γ1曲線(xiàn)時(shí)，輸出的理論亮度值高于常溫，以校正低溫時(shí)LED溫度特性導致的亮度損失，同樣在高溫情況下采用γ3曲線(xiàn)，使校正后的亮度與常溫時(shí)亮度相當。從LED的溫度特性分析可知，每個(gè)基色在環(huán)境溫度作用下亮度變化的幅度不相同。為此針對不同的RGB三基色設置各不相同的反Gamma校正參數，使系統在不同的環(huán)境溫度下，保證系統色度匹配比例以達到白場(chǎng)平衡的目的。

　　圖3 B-LED在不同溫度下Gamma校正曲線(xiàn)

　　經(jīng)實(shí)驗發(fā)現，以16℃溫度間隔對色彩進(jìn)行補償時(shí)，能基本滿(mǎn)足圖像的觀(guān)看質(zhì)量，在-55～130℃范圍，每個(gè)基色給出供5種不同的Gamma參數一補償亮度的變化，圖4給出系統的溫度檢測電路和相應的控制Gamma參數的電路框圖。利用溫度傳感器S-58LM20A檢測環(huán)境溫度的變化，當環(huán)境溫度達到設定溫度值時(shí)，通過(guò)微處理器的ABC3個(gè)I/O線(xiàn)輸出5個(gè)溫度狀態(tài)中的某一狀態(tài)值給CPLD。在CPLD內部設有RGB三基色(3×4+1=13)13個(gè)Gamma值提供給亮度控制電路和顯示控制電路。顯示控制電路針對每個(gè)基色的Gamma參數不同產(chǎn)生對應的控制信號，以控制相應基色的亮度顯示數據;即三基色的亮度數據輸入相同的情況下，通過(guò)顯示電路的控制信號控制RGB三基色的導通時(shí)間，使RGB三基色LED上產(chǎn)生不同的理想亮度，以補償環(huán)境溫度變化導致LED亮度特性變化的問(wèn)題。

　圖4 系統溫度補償電路框圖

　　結束語(yǔ)

　　通過(guò)校正整個(gè)顯示屏亮度基本不受外界環(huán)境溫度的影響，傳感器與微處理器的接口設計相當簡(jiǎn)單方便，并且精度較高，抗干擾能力強，能夠有效地起到超溫保護的作用。同時(shí)經(jīng)驗證，S-58LM20A的檢測溫度范圍達到-55～+130℃，檢測精度在±2.5℃以?xún)取?/span>