LED背光變得比CCFL還常用。帶有RGB LED背光的LCD顯示器面板可以實現出色的色彩還原,加強了觀看體驗。跟一般的CCFL不同,RGB LED擴展了可視色彩的范圍。CCFL背光顯示器的色域(頻譜)有限,并且色彩鮮艷度不足,見圖1。CCFL覆蓋NTSC色域約為80%,而RGB可以覆蓋NTSC色域則高達110%,實現了更精確的圖像還原。 ![]() 通過使用3個單色光源(如藍色、綠色和紅色激光),可以實現最大的色域。查看頻譜時,我們可以發現激光在380nm、520nm和700nm波長處均有一個很窄的能量帶。能量帶越窄,它越接近CIE蹄形的邊緣,因此色域越大。 白光LED vs. CCFL 白光LED背光特別適合于手持式和移動顯示器面板,因為它具有小型化、易于驅動、對機械應力不敏感的特性,壽命是其他產品的2倍。并且,白光LED發光效率的迅速提高使其成了為較大型的顯示器面板(如筆記本面板、LCD監視器和電視)提供背光的理想之選。白光LED實現了100流明/瓦的效率,是廣泛使用的熒光燈的2倍。 但是,白光LED也有色域方面的劣勢,因為白光LED等同于一個寬帶光源。白光LED是一個覆有熒光體的藍色二極管,可以將一部分藍光轉換成黃光。藍色和黃色頻帶分別在445nm和540nm處達到最大值。組合頻譜被視為白光,見圖2。為了實現較大的色域,在原色處光源必須由窄帶組成。 為何使用RGB LED? RGB LED只需要單色光源的一小部分成本即可提供窄帶頻譜(圖3a)。CCFL是一種寬帶光源,發出的寬色譜如圖3b所示。雖然人眼將CCFL和組合RGB頻譜都視為白光,但是CCFL的寬光譜范圍限制了面板顯示器的色域,因為它雜有多余色彩,如橙色、黃色和青色,還可以通過將原色過濾成較窄的頻譜來改善色域。但是,色彩過濾極大地削弱了光的數量,降低了總亮度。現在,色彩過濾并不實用。 RGB LED不但改善了色域,還提高了效率,因為RGB LED只發出所需的光能——紅色、綠色和藍色。寬帶光源(如白光LED和CCFL)具有相對較多的多余色彩,損害了色域,因而導致效率降低。 因為可以單獨驅動各個色彩,所以可以校正白點或者RGB LED的合成色溫,而CCFL和白光LED則具有固定的白點。 RGB LED增加了驅動的復雜度。首先,隨著時間的推移,存在著老化效應或流明損耗(用一定時間內流明輸出的變化來計量)。當由恒定電流驅動時,大多數光源都會變暗。對于白光LED和CCFL而言,可以通過用更大的電流對其進行驅動來輕松補償老化引起的光損耗。RGB LED則不這樣。這就更復雜了,因為每種顏色的損耗率都不同,見圖4。使用1年以后,紅光和綠光LED一般會變暗10%,而藍光LED則損耗70%。因此,當用恒定電流驅動時,RGB LED的色溫和流明都會隨著時間的流逝而降低。在用更大的電流進行補償之前,要分別確定每種顏色的光損耗。否則,色溫或白點都會改變。光損耗的補償方法圖5所示。 溫度效應是另一個需要考慮的因素。對于CCFL和白光LED而言,可以通過驅動更大或更小的電流來補償由溫度變化引起的光強變化。RGB LED則要麻煩一些。藍光的溫度系數為正,而紅光和綠光的溫度系數雖然都為負,但是卻并不相同,見圖6。粗略的方法是用溫度傳感器來監視光源,并決定用多大的電流來驅動各種顏色。圖5還對由溫度波動引起的變化進行了補償。 用 光反饋環路驅動RGB LED串的方法如圖5所示。基于電感器的升壓轉換器 - EL7801 - 驅動串行和并行RGB LED串。EL7900是一款光學光電傳感器,可以感應光信號,并能將其轉換成電信號。電信號被反饋到EL7801控制器上,以便通過LED來進行 電流調 整。采用了3-位環形計數器實現的獨特調制技巧,從而省卻了昂貴的RGB光學傳感器。電路可以保證流明(亮度)和白點(色溫)不會隨著時間的流逝以及溫度的波動而發生變化。 ![]() 每種顏色都以時鐘CLK確定的速度,按順序打開。見圖5中的3-位環形計數器時序圖。第一個時鐘周期內,只有PHASE_RED很高,而PHASE_GREEN和PHASE_BLUE則很低。因此,晶體管Q6接通,來讓電流流過紅光LED串;晶體管Q3接通,來讓電流流過EL7900光傳感器的輸出回路(它的電流輸出IOUT跟紅光LED的光學輸出成正比)。注意:PHASE_RED過程中,只有紅光。通過可變電阻R7(其阻值跟紅光強度成反比)來調節紅光強度。電阻越小,紅光流明越高,因為EL7801控制器會通過紅光LED來增加電流,從而可以在FB處的電壓達到額定值100mV之前增加紅光強度。 在第二個時鐘周期內,只有PHASE_GREEN很高,斷開Q3和Q6,并切斷紅光LED。在這個階段,Q2和Q5都是接通的。光傳感器只能感應到綠光,并且利用綠光LED來開始另一個閉環操作。 第三個周期只閉合藍光LED上的環路。注意:光傳感器一次只能轉換一種彩色光,而其他色彩則斷開。這種調制方法避免了RGB傳感器的使用。 在極低的時鐘速率下,人們一次就只能看到一種顏色。在較高的時鐘速率下,我們可以看到恒定的白光,因為人眼是自然的積分器。整個周期類似于一個由原色組成的色環。旋轉速率低時,人眼可以分別看到紅色、綠色和藍色;旋轉速率高時,人眼將顏色整合到一起,就只能看到白色輪盤了。 |