如何加強背光照明

RGBLED背光照明

一般而言，小型LCD顯示屏背光照明都是用一組白光LED來(lái)實(shí)現的?？墒?，使用白光LED的問(wèn)題是其光譜對光復制并不是很理想。原因是白光LED其實(shí)就是在藍光LED面上加上一層黃色磷光劑。這樣便造成光譜有兩個(gè)波峰，一個(gè)在藍色而另一個(gè)在黃色。圖3給出一個(gè)典型的白光LED與RGBLED光譜比較。

圖3典型白光LED與RGBLED光譜的比較

LCD顯示屏會(huì )劃分為三個(gè)主色區格：紅、綠和藍，色彩是由這三種主色混合來(lái)定義。要把適合的顏色過(guò)濾到每一個(gè)色格，那便需要使用顏色過(guò)濾器。顏色過(guò)濾器會(huì )浪費大部分的光學(xué)能量，即使在過(guò)濾后也一樣，因此穿過(guò)LCD后的色譜并不理想。如此一來(lái)，采用白光LED背光照明可以在LCD屏面上產(chǎn)生出最多75%的NTSC(美國國家電視標準委員會(huì ))色彩(傳統LCD顯示屏上的紅色端邊處的限制尤甚)。然而，當使用RGBLED來(lái)做LCD顯示屏的背光照明時(shí)，色彩復制可以覆蓋100%的NTSC色彩，從而令到顏色更光亮、畫(huà)質(zhì)更高。假如配合優(yōu)化的顏色過(guò)濾器，那所浪費的能耗可比白光LED背光照明來(lái)得更少。圖4所示為一個(gè)LCD顯示屏的結構。



圖4LCD顯示屏的構造

使用RGB背光時(shí)，當LED溫度改變時(shí)，驅動(dòng)器必須更正紅、綠和藍三主色間的亮度平衡，以防出現白點(diǎn)位移。此外，還需保證驅動(dòng)器在任何操作溫度下維持光的正確強度。而在補償方面，可以用閉環(huán)或開(kāi)環(huán)形式。若使用閉環(huán)補償，便需采用感光器來(lái)測量白點(diǎn)和其強度。相反地，如使用開(kāi)環(huán)補償，那溫度便需事先量度出來(lái)，并通過(guò)預先定義好的補償曲線(xiàn)來(lái)調節亮度的平衡。

美國國家半導體的LP5520就是RGB背光照明驅動(dòng)器的一個(gè)例子，它是一個(gè)開(kāi)環(huán)補償式LED驅動(dòng)器。圖5所示為開(kāi)環(huán)顏色補償的原理。其中，溫度補償曲線(xiàn)是用現實(shí)應用中的RGBLED來(lái)量度的，這些曲線(xiàn)被編程在芯片內部的EEPROM存儲器中。該芯片被集成到LCD顯示模塊上，而模塊的制造商會(huì )在生產(chǎn)時(shí)為補償曲線(xiàn)編程。此外，RGBLED背光亦可用作優(yōu)化顏色過(guò)濾器。


圖5開(kāi)環(huán)顏色補償的操作原理

鍵盤(pán)背光照明和其他裝飾燈光

與顯示屏背光照明比較，鍵盤(pán)背光照明擁有一些特別的要求。鍵盤(pán)背光照明所要求的顏色不一定需要白色，可以是其他任何顏色。時(shí)下，便攜式設備中的鍵盤(pán)照明和其他裝飾燈的設計趨向是產(chǎn)生更多的燈光效果。顯示屏的背光控制通常都是采用淡入/淡出的開(kāi)/關(guān)方式，但裝飾燈的控制則比較復雜。通過(guò)采用RGBLED作鍵盤(pán)的背光照明，只要簡(jiǎn)單地改變紅、綠和藍LED間的亮度平衡，便可改變顏色和設備的整個(gè)外觀(guān)。這樣，設計人員便可憑借軟件控制來(lái)為便攜式電話(huà)或其他便攜式設備加添獨特的個(gè)性。

對于一些復雜的照明次序，諸如不同顏色間的漸變，除了需有一個(gè)簡(jiǎn)單的生效控制接腳外，還需用到一個(gè)比較精密的控制方法。在這方面，I2C控制總線(xiàn)便被廣泛應用到各式便攜式設備上，原因是它只需通過(guò)兩條電線(xiàn)便可為控制LED驅動(dòng)器提供很大的靈活性。再者，LED控制不會(huì )應用I2C的所有頻寬，因為實(shí)時(shí)控制LED的亮度會(huì )產(chǎn)生出一定程度的I2C傳輸量。

新LED驅動(dòng)器，例如美國國家半導體的LP5521，可以通過(guò)加入內部存儲器和執行核心來(lái)為有次序的照明提供最低限度的實(shí)時(shí)控制。照明次序在通電后會(huì )寫(xiě)入一個(gè)內部的存儲器，之后外部的觸發(fā)器接腳或I2C寫(xiě)入會(huì )用來(lái)啟動(dòng)這個(gè)照明次序。當照明次序在運行時(shí)，無(wú)須進(jìn)行處理器的控制。例如當電話(huà)處于備用狀態(tài)時(shí)，應用處理器可以進(jìn)入休眠模式，但LED仍可履行復雜的照明次序。這些次序可包括時(shí)延、上下走動(dòng)、閃爍、回轉和觸發(fā)信號的收/發(fā)。

為了進(jìn)一步減低功耗，最新的LED驅動(dòng)器均擁有一個(gè)自動(dòng)節能操作模式。其中的DC/DC轉換器只有鋰離子電池的電壓不足以提供給LED時(shí)才會(huì )被啟動(dòng)。此外，當照明次序于內部運行時(shí)，驅動(dòng)器還可在LED不活躍時(shí)關(guān)閉所有不需要的功能，此舉可顯著(zhù)減低電流的平均消耗量。

配合微小的LED驅動(dòng)器，可創(chuàng )制出分區化照明方案，也就是說(shuō)將LED驅動(dòng)器放到LED的附近。這樣，進(jìn)行PCB布線(xiàn)就更容易，而且還可減輕電磁干擾的問(wèn)題。針對分區方案的驅動(dòng)器會(huì )設有外部的控制接腳，以用來(lái)同步化多個(gè)驅動(dòng)器，從而造出有趣的燈光效果。

對于驅動(dòng)背光照明LED而言，這里有幾種驅動(dòng)器拓撲，具體選擇要視應用而定。毫無(wú)疑問(wèn)，即將出現的全新鋰離子電池技術(shù)和更低正向電壓的白光LED必會(huì )為驅動(dòng)器的設計帶來(lái)新的挑戰。

用做LCD顯示屏背光照明的RGBLED一般都會(huì )應用在高檔的便攜式電話(huà)或其他設備上，這些應用均要求高素質(zhì)的畫(huà)面和顏色復制。此外，配合適當的驅動(dòng)器、LED和顏色過(guò)濾器，采用RGB背光照明比白光LED更省電。

可編程性是時(shí)下最先進(jìn)的鍵盤(pán)背光照明驅動(dòng)器的一個(gè)主要功能，除了較易控制外，還能節省系統能耗。此外，可編程LED驅動(dòng)器還可為個(gè)人化的便攜式電話(huà)創(chuàng )造出更多有趣的燈光效果。