1、三基色组成方式 在三基色设计应用中通常是,通过调节设定 LED 电流来达到白平衡和最大的期望亮度值. 我们一般将最简单、最优化的配色方式作为,设计全彩显示技术的颜色再现方法.白平衡是检验颜色组成的重要标志之一.三基色白光一般是红绿蓝三基色按亮度比例混合而成,当光线中绿色的亮度为 69%,红色的亮度为 21%,蓝色的亮度为 10%时,混色后人眼感觉到的是纯白色.早前的 CRT 电视机到现在的 LCD 液晶显示都是这样组成的,LED 当然将成熟的技术照搬. LED 红、绿、蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因无法达到全色谱的效果,而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光,称为配色.当为全彩色 LED
2、 显示屏进行配色前,为了达到最佳亮度和最低的成本,应尽量选择三原色发光强度成大致为 3:6:1 比例的 LED 器件组成像素.白平衡要求三种原色在相同的调配值下合成的仍旧为纯正的白色.单就 LED 来说是很难实现,为了解决此类问题,一般 IC 都会设计设置电流大小的功能 ,便于不同批次 LED 都可以达到同样的白光效果. 我们一般把可以合成的颜色叫做,原色;在应用中的红、绿、蓝三色叫做 ,基色.色度图中的三个顶点为理想的原色波长.如果原色有偏差,则可合成颜色的区域会减小,光谱表中的三角形会缩小,从视觉角度来看,色彩不仅会有偏差,丰富程度减少,见下图. LED 发出的红、绿、蓝光线根据其不同波长
3、特性可大致分为紫红、纯红、橙红、橙、橙黄、黄、黄绿、纯绿、翠绿、蓝绿、纯蓝、蓝紫等,橙红、黄绿、蓝紫色较纯红、纯绿、纯蓝价格上便宜很多.三个原色中绿色最为重要,因为绿色占据了白色中 69%的亮度,且处于色彩横向排列表的中心.因此在权衡颜色的纯度和价格两者之间的关系时,绿色是着重考虑的对象.三基色 PWM 调光 PWM Dimming (脉宽调制 ),是 LED 最佳的灰度调节方式 .PWM 说的容易理解些,就是控制LED 开和关的时间比例,将开和关的时间比例划分为若干等级,LED 就会显示出相应数量的灰阶. PWM 频率:刚才说了 PWM 就是打开和关闭 LED 的时间比例实现的,但是开关次数
4、不能使太低,最起码要欺骗过眼睛.借鉴电视机的经验一般大于 100Hz,有些 LED 显示屏会受到摄像机的拍摄, 有条件的建议设计在 300-500Hz 较为合理. 在三基色设计应用中通常是,通过调节 LED 电流来达到白平衡和最大的期望亮度,通过控制PWM 来实现灰阶等级.LED 领域灰度等级数目分别有 7 色、8 级、16 级、32 级、64 级、128 级、256 级、512 级等几种方式.也可以是不同的数量级,这些数量等级主要是便于数字线路数据处理而已.比如非要划分为 100 级,那也是可以的. 三基色的灰度等级乘积,是产品理论可以再现的颜色数量,通常我们说多少种颜色.例如:单色是256
5、 色,红 256(级)绿 256(级)蓝 256(级)= 16777216(16KK 种颜色). 单色 256 级灰度已经完全满足眼睛的色域需要 ,目前的 LCD 液晶显示器就是这样,也是目前 IC支持最多的灰阶之一.因 LED 色差较大有使用 512 级灰度,实际使用矫正后的部分灰度显示.512 灰阶比较有代表性的 IC 有,MBI5030、TLC5940 、DM137、DM133 、DM412 等.点校正的设计方法.这个方法用来在大型显示器中校准每个象素.校准完成后,或者说完成点校正之后,当显示器调整到某个特定亮度时,每个象素都能提供一样的亮度等级. 其它低灰阶等级,可以在设计时按需要不同
6、选择.比如在商业装饰照明上面 32 级就够了,出文字符号等会更低.单色照明亮度调整 16 级即可满足要求通用型驱动方式-74HC595 74HC595 通用逻辑器件,在数字线路上面一直扮演着重要的角色,在 LED 前阶段没有很好的 IC支持时,74HC595 串行数据传输在 LED 上得到了应用.在目前的产品设计中还是有许多厂家使用. 实际优势并不明显,74HC595 是解决了数据级联传输问题,但是 IC 并不恒流,一般是靠电阻限流或桥接小电流线路解决.长距离压差问题,恒流显得非常重要,恒流误差也会较大的影响高灰度表现.输出驱动讯号是类似 PWM 信号,灰度是控制器产生的,要是设计较大的项目,
7、就需要较快的传输速度和刷新率,所以对控制器和线路级联要求相对较高. 目前使用 74HC595 并不节省成本.一是,时钟、锁存、灰度是并行传输,需要 74HC245 配合,这也是成本;二是,大数据量的传输速度会增加线路成本和控制器成本 ,开发难度高.总之,74HC595 是借到 LED 领域使用的,利用三位显示 RGB,闲置五位 ,一定会被专用 IC 所取代.已经使用习惯了,使用在要求不高的场合还是可以的,新上项目就不建议大家再使用.北京中庆微电子-ZQL9712 北京中庆微电子公司,多年专注于 IC 和系统开发,在点光源控制方面有着较好的前沿应用 .下图是 ZQL9712 的典型应用线路图,四
8、线传输方式,讯号传递与 74HC595 雷同. 好在是中庆公司有配套系统,目前的较大型点光源方案处于领先地位. 按下图在点间距在几十公分长度时,可以不需要 74HC245;在增加 74HC245 后可以将点间距增加到 7m,不过要结合传输的具体频率和线径等相关因数,会有影响.R/G/B 输出是 PWM,不是恒流器件 ;也不内置 PWM 功能.灰度在控制器里不断产生, 这样对控制器的要求相对较高,传输数据量大.不过,有中庆公司成熟的控制器方案,目前市场使用较多. 那输出可以配合恒流线路搭配,还是能很好的解决恒流问题.可以参见下图连接方式,通过偏置做到相对恒流.对于要求较高的场合,可以外部桥接恒流器件,提高恒流精度和提高驱动能力或耐压能力等.小电流时可以配合英飞凌器件 BCR402R.大电流可以桥接点晶科技的 DD313 和 DD331 器件.做到单路 500mA-1A 或更大电流,这些桥接器件可以单独使用,与中庆公司的 ZQL9712 配合可以使用中庆公司的系统 ,做到大型 LED 灯饰联机控制.比如:洗墙灯、舞台灯光等众多装饰照明应用场所 .当然也可以桥接类似 ZQL9712以外的 IC.
