隨著LED的RGB背光的市場(chǎng)逐步擴(kuò)大,，人們對(duì)顯示屏現(xiàn)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(zhuǎn)換成光,，其余60%～70%均轉(zhuǎn)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(bǔ)償中的應(yīng)用,。
S-58LM20A的性能特點(diǎn)
圖1 輸出電壓-溫度曲線圖
S-58LM20A溫度傳感器可用于移動(dòng)電話、無線設(shè)備等的高頻電路特性的補(bǔ)正;石英振蕩器振蕩頻率的補(bǔ)正;LCD的對(duì)比度補(bǔ)正;放大器增益的補(bǔ)正;自動(dòng)調(diào)焦電路的補(bǔ)正;電池管理方面的溫度檢測(cè)以及充電電池,、鹵素?zé)舻鹊倪^熱保護(hù)等方面,。S-58LM20A系列是對(duì)溫度變化能取得線性輸出電壓的高精度溫度傳感器IC，在芯片內(nèi)集成了溫度傳感器,、恒電流電路和運(yùn)算放大器,。使用溫度范圍-55～+130℃，與傳統(tǒng)的熱敏電阻器等的溫度傳感器相比線性優(yōu)越(如圖1所示),，可以廣泛應(yīng)用于各種溫度控制電路中,。其顯著優(yōu)點(diǎn)包括溫度精確度為±2.5℃(-55～130℃)，線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(bǔ)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(shè)定、溫度和多個(gè)廠商平板顯示器中維持高純度的白色光,。傳統(tǒng)的白光LED方案只能提供一個(gè)由白光LED供應(yīng)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(lán)光LED的輸出合成為白光,，這樣便可通過驅(qū)動(dòng)器的脈沖寬度調(diào)制來調(diào)節(jié)每個(gè)顏色,，從而調(diào)節(jié)合成光的色彩平衡度。
LED系統(tǒng)通常用統(tǒng)一的反Gamma校正曲線來校正視頻的亮度信息,。為了不減少低級(jí)灰度且保證對(duì)亮度的調(diào)整,，這里采用了一種針對(duì)每個(gè)溫度段采用不同的Gamma參數(shù)來調(diào)整相關(guān)色彩亮度的方法，以補(bǔ)償環(huán)境溫度對(duì)器件的影響,。系統(tǒng)針對(duì)不同的RGB基色設(shè)置其獨(dú)立的Gamma反校正參數(shù),。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,。在相同的輸入值前提下，低溫采用γ1曲線時(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(dǎo)致的亮度損失，同樣在高溫情況下采用γ3曲線,，使校正后的亮度與常溫時(shí)亮度相當(dāng),。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(duì)不同的RGB三基色設(shè)置各不相同的反Gamma校正參數(shù),，使系統(tǒng)在不同的環(huán)境溫度下，保證系統(tǒng)色度匹配比例以達(dá)到白場(chǎng)平衡的目的,。
圖3 B-LED在不同溫度下Gamma校正曲線
經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),，以16℃溫度間隔對(duì)色彩進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，能基本滿足圖像的觀看質(zhì)量,，在-55～130℃范圍,，每個(gè)基色給出供5種不同的Gamma參數(shù)一補(bǔ)償亮度的變化，圖4給出系統(tǒng)的溫度檢測(cè)電路和相應(yīng)的控制Gamma參數(shù)的電路框圖,。利用溫度傳感器S-58LM20A檢測(cè)環(huán)境溫度的變化,，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到設(shè)定溫度值時(shí)，通過微處理器的ABC3個(gè)I/O線輸出5個(gè)溫度狀態(tài)中的某一狀態(tài)值給CPLD,。在CPLD內(nèi)部設(shè)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(duì)每個(gè)基色的Gamma參數(shù)不同產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，以控制相應(yīng)基色的亮度顯示數(shù)據(jù);即三基色的亮度數(shù)據(jù)輸入相同的情況下,，通過顯示電路的控制信號(hào)控制RGB三基色的導(dǎo)通時(shí)間,，使RGB三基色LED上產(chǎn)生不同的理想亮度,，以補(bǔ)償環(huán)境溫度變化導(dǎo)致LED亮度特性變化的問題。
圖4 系統(tǒng)溫度補(bǔ)償電路框圖
結(jié)束語
通過校正整個(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(shè)計(jì)相當(dāng)簡(jiǎn)單方便,，并且精度較高，抗干擾能力強(qiáng),，能夠有效地起到超溫保護(hù)的作用,。同時(shí)經(jīng)驗(yàn)證，S-58LM20A的檢測(cè)溫度范圍達(dá)到-55～+130℃,，檢測(cè)精度在±2.5℃以內(nèi)。