TLC5940 PWM調(diào)光功能為LED視頻顯示器提供了卓越的色彩品質(zhì)(07-100)
我們曾寫過一篇文章探討過一種稱為單點矯正的設(shè)計技術(shù)。該技術(shù)用于校準大型顯示器上的各個獨立像素。各個獨立像素一經(jīng)校準或單點矯正,都能達到與設(shè)定值一致的亮度水平。這種技術(shù)可以校準LED陣列中各LED輸出的模擬電流。如果說單點矯正因為能夠彌補像素之間的流明輸出變化而成為一款卓越的解決方案,那么這種模擬亮度調(diào)整只能算是在高端LED顯示器開發(fā)方面邁出了第一步。為此,本文介紹了一種稱為脈沖寬度調(diào)制(PWM)調(diào)光的技術(shù),這種技術(shù)用于在確保卓越的色彩質(zhì)量的同時,調(diào)整LED的亮度。該技術(shù)也稱為PWM灰度。
本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/91936.htm低端的顯示器通常只需單色的LED,具體的應(yīng)用包括簡單的體育記分牌、單線滾動顯示屏以及交通道路標志牌。新興的市場需要高質(zhì)量的、能夠以數(shù)百萬種顏色全動態(tài)顯示畫面的視頻顯示器。這些應(yīng)用涵蓋了正在不斷發(fā)展的廣告市場,具體包括便利店、商場、加油站和體育場。然而,LED的新興市場需求主要來自DLP和LCD電視。色彩能否在這些電視機中準確再現(xiàn),取決于背光中所能提供的色彩。因此,正確控制紅、綠和藍色(RGB) LED能產(chǎn)生高于電視廣播NTSC色域的色譜。相比較而言,冷陰極燈管(CCFL)背光只能產(chǎn)生85%的NTSC色譜。
這些顯示器需要配置高級且能夠提供多種亮度等級的LED驅(qū)動器。顯示器所能顯示的顏色數(shù)量與各個RGB LED(其組成整個顯示器中的單個像素)中現(xiàn)有的亮度等級數(shù)量成正比。顯示器廠商之間的競爭正促使設(shè)計人員瞄準高端的LED驅(qū)動器,這種驅(qū)動器配置集成了PWM功能,具有數(shù)千種亮度等級。然而,這些亮度等級強化了色差(shading),改善了視頻質(zhì)量。TLC5940正是基于這些要求而專門設(shè)計的。
高質(zhì)量、全色視頻需要配置介于0%和100%之間的亮度等級,這種亮度等級多達數(shù)百或數(shù)千種之多。較早的 LED 驅(qū)動器采用模擬調(diào)光來提供這些亮度等級。模擬調(diào)光通過改變LED的正向電流來改變亮度。例如,如果當正向電流為20mA時,LED的亮度就達到最高,那么在LED輸入5mA的正向電流,就可以達到最高亮度的25%。雖然這種調(diào)光方法簡單易行,而且在低端顯示器中運行良好,但是模擬調(diào)光的缺點就是LED的顏色隨著正向電流的變化而變化。圖1顯示了一只實際應(yīng)用中的綠光LED,其色彩隨著正向電流變化而變化。LED的最高亮度設(shè)定在電流為20mA時,當模擬調(diào)光調(diào)至最高亮度的25%時,色譜將從525nm變?yōu)?31nm。然而,對于需要顏色逼真顯示的顯示器而言,這種顏色變化將無法滿足我們要求。
圖 1 通過模擬調(diào)光實現(xiàn)的色彩變化
通過在0%和100%之間調(diào)整LED的正向電流,PWM調(diào)光可降低亮度水平。LED的亮度可通過調(diào)整開啟時間和關(guān)閉時間的相對比例進行控制。在每一個周期的25%,以最大電流運行LED,即可實現(xiàn)25%的亮度水平。圖2顯示了當20mA LED的亮度調(diào)至最大亮度的25%時,模擬調(diào)光和 PWM 調(diào)光之間的比較情況。再者,為了避免用戶看到LED的開關(guān)情況,其切換速度必須大于100Hz。當超過100Hz時,人眼就將LED的開啟和關(guān)閉時間平均化,所以肉眼只能看見與LED閉合時間占空比成正比的有效亮度。PWM調(diào)光的優(yōu)點就是正向電流總是恒定的,因此,LED的色彩不會像模擬調(diào)光那樣隨著亮度的變化而變化。另外,在維持色彩純度的同時,脈沖調(diào)節(jié)電流具有準確的亮度控制特性。
圖 2 模擬調(diào)光與PWM調(diào)光的對比
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