三基色LED驅動(dòng)原理及IC線(xiàn)路設計
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在三基色設計應用中通常是,通過(guò)調節設定LED電流來(lái)達到白平衡和最大的期望亮度值.
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/180184.htm我們一般將最簡(jiǎn)單、最優(yōu)化的配色方式作為,設計全彩顯示技術(shù)的顏色再現方法.白平衡是檢驗顏色組成的重要標志之一.三基色白光一般是紅綠藍三基色按亮度比例混合而成,當光線(xiàn)中綠色的亮度為69%,紅色的亮度為21%,藍色的亮度為10%時(shí),混色后人眼感覺(jué)到的是純白色.早前的CRT電視機到現在的LCD液晶顯示都是這樣組成的,LED當然將成熟的技術(shù)照搬.
LED 紅、綠、藍三色的色品坐標因工藝過(guò)程等原因無(wú)法達到全色譜的效果,而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光,稱(chēng)為配色.當為全彩色LED 顯示屏進(jìn)行配色前,為了達到最佳亮度和最低的成本,應盡量選擇三原色發(fā)光強度成大致為3:6:1 比例的LED 器件組成像素.白平衡要求三種原色在相同的調配值下合成的仍舊為純正的白色.單就LED來(lái)說(shuō)是很難實(shí)現,為了解決此類(lèi)問(wèn)題,一般IC都會(huì )設計設置電流大小的功能,便于不同批次LED都可以達到同樣的白光效果.
我們一般把可以合成的顏色叫做,原色;在應用中的紅、綠、藍三色叫做,基色.色度圖中的三個(gè)頂點(diǎn)為理想的原色波長(cháng).如果原色有偏差,則可合成顏色的區域會(huì )減小,光譜表中的三角形會(huì )縮小,從視覺(jué)角度來(lái)看,色彩不僅會(huì )有偏差,豐富程度減少,見(jiàn)下圖.
LED 發(fā)出的紅、綠、藍光線(xiàn)根據其不同波長(cháng)特性可大致分為紫紅、純紅、橙紅、橙、橙黃、黃、黃綠、純綠、翠綠、藍綠、純藍、藍紫等,橙紅、黃綠、藍紫色較純紅、純綠、純藍價(jià)格上便宜很多.三個(gè)原色中綠色最為重要,因為綠色占據了白色中69%的亮度,且處于色彩橫向排列表的中心.因此在權衡顏色的純度和價(jià)格兩者之間的關(guān)系時(shí),綠色是著(zhù)重考慮的對象.
三基色PWM調光
PWM Dimming (脈寬調制),是LED最佳的灰度調節方式.PWM說(shuō)的容易理解些,就是控制LED開(kāi)和關(guān)的時(shí)間比例,將開(kāi)和關(guān)的時(shí)間比例劃分為若干等級,LED就會(huì )顯示出相應數量的灰階.
PWM頻率:剛才說(shuō)了PWM就是打開(kāi)和關(guān)閉LED的時(shí)間比例實(shí)現的,但是開(kāi)關(guān)次數不能使太低,最起碼要欺騙過(guò)眼睛.借鑒電視機的經(jīng)驗一般大于100Hz,有些LED顯示屏會(huì )受到攝像機的拍攝,有條件的建議設計在300-500Hz較為合理.
在三基色設計應用中通常是,通過(guò)調節LED電流來(lái)達到白平衡和最大的期望亮度,通過(guò)控制PWM來(lái)實(shí)現灰階等級.LED領(lǐng)域灰度等級數目分別有7色、8級、16級、32級、64級、128級、256級、512級等幾種方式.也可以是不同的數量級,這些數量等級主要是便于數字線(xiàn)路數據處理而已.比如非要劃分為100級,那也是可以的.
三基色的灰度等級乘積,是產(chǎn)品理論可以再現的顏色數量,通常我們說(shuō)多少種顏色.例如:單色是256色,紅256(級)×綠256(級)×藍256(級)= 16777216(16KK種顏色).
單色256級灰度已經(jīng)完全滿(mǎn)足眼睛的色域需要,目前的LCD液晶顯示器就是這樣,也是目前IC支持最多的灰階之一.因LED色差較大有使用512級灰度,實(shí)際使用矯正后的部分灰度顯示.512灰階比較有代表性的IC有,MBI5030、TLC5940、DM137、DM133、DM412等.點(diǎn)校正的設計方法.這個(gè)方法用來(lái)在大型顯示器中校準每個(gè)象素.校準完成后,或者說(shuō)完成點(diǎn)校正之后,當顯示器調整到某個(gè)特定亮度時(shí),每個(gè)象素都能提供一樣的亮度等級.
其它低灰階等級,可以在設計時(shí)按需要不同選擇.比如在商業(yè)裝飾照明上面32級就夠了,出文字符號等會(huì )更低.單色照明亮度調整16級即可滿(mǎn)足要求.
通用型驅動(dòng)方式-74HC595
74HC595通用邏輯器件,在數字線(xiàn)路上面一直扮演著(zhù)重要的角色,在LED前階段沒(méi)有很好的IC支持時(shí),74HC595串行數據傳輸在LED上得到了應用.在目前的產(chǎn)品設計中還是有許多廠(chǎng)家使用.實(shí)際優(yōu)勢并不明顯,74HC595是解決了數據級聯(lián)傳輸問(wèn)題,但是IC并不恒流,一般是靠電阻限流或橋接小電流線(xiàn)路解決.長(cháng)距離壓差問(wèn)題,恒流顯得非常重要,恒流誤差也會(huì )較大的影響高灰度表現.輸出驅動(dòng)訊號是類(lèi)似PWM信號,灰度是控制器產(chǎn)生的,要是設計較大的項目,就需要較快的傳輸速度和刷新率,所以對控制器和線(xiàn)路級聯(lián)要求相對較高.
目前使用74HC595并不節省成本.一是,時(shí)鐘、鎖存、灰度是并行傳輸,需要74HC245配合,這也是成本;二是,大數據量的傳輸速度會(huì )增加線(xiàn)路成本和控制器成本,開(kāi)發(fā)難度高.總之,74HC595是借到LED領(lǐng)域使用的,利用三位顯示RGB,閑置五位,一定會(huì )被專(zhuān)用IC所取代.已經(jīng)使用習慣了,使用在要求不高的場(chǎng)合還是可以的,新上項目就不建議大家再使用.
WS2703 芯片是專(zhuān)門(mén)為L(cháng)ED 驅動(dòng)應用設計的芯片,可以應用于LED 顯示系統,特比適合多離散點(diǎn)的級連應用.WS2703 提供了3 個(gè)恒定電流驅動(dòng)輸出,驅動(dòng)電流最大為50mA.WS2703 芯片包括串行移位寄存器和輸出寄存器.經(jīng)串行移位寄存器,串移輸入轉為3bit 并行輸出,并把該輸出作為輸出寄存器的輸入.串移寄存器和輸出寄存器由不同的時(shí)鐘信號控制,并且都是在時(shí)鐘信號的上升沿有效.WS2703 將控制信號驅動(dòng)后輸出,該輸出可作為后級電路的輸入信號.
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