一種三基色LED驅(qū)動(dòng)原理及應(yīng)用IC線路設(shè)計(jì)方案

三基色組成方式

在三基色設(shè)計(jì)應(yīng)用中通常是，通過調(diào)節(jié)設(shè)定LED電流來達(dá)到白平衡和最大的期望亮度值。

我們一般將最簡(jiǎn)單、最優(yōu)化的配色方式作為，設(shè)計(jì)全彩顯示技術(shù)的顏色再現(xiàn)方法。白平衡是檢驗(yàn)顏色組成的重要標(biāo)志之一。三基色白光一般是紅綠藍(lán)三基色按亮度比例混合而成，當(dāng)光線中綠色的亮度為69%，紅色的亮度為21%，藍(lán)色的亮度為10%時(shí)，混色后人眼感覺到的是純白色。早前的CRT電視機(jī)到現(xiàn)在的LCD 液晶顯示都是這樣組成的，LED當(dāng)然將成熟的技術(shù)照搬。

LED 紅、綠、藍(lán)三色的色品坐標(biāo)因工藝過程等原因無法達(dá)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，稱為配色。當(dāng)為全彩色LED 顯示屏進(jìn)行配色前，為了達(dá)到最佳亮度和最低的成本，應(yīng)盡量選擇三原色發(fā)光強(qiáng)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(diào)配值下合成的仍舊為純正的白色。單就LED來說是很難實(shí)現(xiàn)，為了解決此類問題，一般IC都會(huì)設(shè)計(jì)設(shè)置電流大小的功能，便于不同批次LED都可以達(dá)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(yīng)用中的紅、綠、藍(lán)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(zhǎng)。如果原色有偏差，則可合成顏色的區(qū)域會(huì)減小，光譜表中的三角形會(huì)縮小，從視覺角度來看，色彩不僅會(huì)有偏差，豐富程度減少，見下圖。

LED發(fā)出的紅、綠、藍(lán)光線根據(jù)其不同波長(zhǎng)特性可大致分為紫紅、純紅、橙紅、橙、橙黃、黃、黃綠、純綠、翠綠、藍(lán)綠、純藍(lán)、藍(lán)紫等，橙紅、黃綠、藍(lán)紫色較純紅、純綠、純藍(lán)價(jià)格上便宜很多。三個(gè)原色中綠色最為重要，因?yàn)榫G色占據(jù)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(quán)衡顏色的純度和價(jià)格兩者之間的關(guān)系時(shí)，綠色是著重考慮的對(duì)象。

三基色PWM調(diào)光

PWM Dimming (脈寬調(diào)制)，是LED最佳的灰度調(diào)節(jié)方式。PWM說的容易理解些，就是控制LED開和關(guān)的時(shí)間比例，將開和關(guān)的時(shí)間比例劃分為若干等級(jí)，LED就會(huì)顯示出相應(yīng)數(shù)量的灰階。

PWM頻率：剛才說了PWM就是打開和關(guān)閉LED的時(shí)間比例實(shí)現(xiàn)的，但是開關(guān)次數(shù)不能使太低，最起碼要欺騙過眼睛。借鑒電視機(jī)的經(jīng)驗(yàn)一般大于100Hz，有些LED顯示屏?xí)艿綌z像機(jī)的拍攝，有條件的建議設(shè)計(jì)在300-500Hz較為合理。

在三基色設(shè)計(jì)應(yīng)用中通常是，通過調(diào)節(jié)LED電流來達(dá)到白平衡和最大的期望亮度，通過控制PWM來實(shí)現(xiàn)灰階等級(jí)。LED領(lǐng)域灰度等級(jí)數(shù)目分別有7色、8 級(jí)、16級(jí)、32級(jí)、64級(jí)、128級(jí)、256級(jí)、512級(jí)等幾種方式。也可以是不同的數(shù)量級(jí)，這些數(shù)量等級(jí)主要是便于數(shù)字線路數(shù)據(jù)處理而已。比如非要?jiǎng)澐譃?00級(jí)，那也是可以的。

三基色的灰度等級(jí)乘積，是產(chǎn)品理論可以再現(xiàn)的顏色數(shù)量，通常我們說多少種顏色。例如：?jiǎn)紊?56色，紅256(級(jí))×綠256(級(jí))×藍(lán)256(級(jí))= 16777216(16KK種顏色)。

單色256級(jí)灰度已經(jīng)完全滿足眼睛的色域需要，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(jí)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(shè)計(jì)方法。這個(gè)方法用來在大型顯示器中校準(zhǔn)每個(gè)象素。校準(zhǔn)完成后，或者說完成點(diǎn)校正之后，當(dāng)顯示器調(diào)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(jí)。

其它低灰階等級(jí)，可以在設(shè)計(jì)時(shí)按需要不同選擇。比如在商業(yè)裝飾照明上面32級(jí)就夠了，出文字符號(hào)等會(huì)更低。單色照明亮度調(diào)整16級(jí)即可滿足要求。

通用型驅(qū)動(dòng)方式-74HC595

74HC595通用邏輯器件，在數(shù)字線路上面一直扮演著重要的角色，在LED前階段沒有很好的IC支持時(shí)，74HC595串行數(shù)據(jù)傳輸在LED上得到了應(yīng)用。在目前的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中還是有許多廠家使用。實(shí)際優(yōu)勢(shì)并不明顯，74HC595是解決了數(shù)據(jù)級(jí)聯(lián)傳輸問題，但是IC并不恒流，一般是靠電阻限流或橋接小電流線路解決。長(zhǎng)距離壓差問題，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(xiàn)。輸出驅(qū)動(dòng)訊號(hào)是類似PWM信號(hào)，灰度是控制器產(chǎn)生的，要是設(shè)計(jì)較大的項(xiàng)目，就需要較快的傳輸速度和刷新率，所以對(duì)控制器和線路級(jí)聯(lián)要求相對(duì)較高。

目前使用74HC595并不節(jié)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(shù)據(jù)量的傳輸速度會(huì)增加線路成本和控制器成本，開發(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)被專用IC所取代。已經(jīng)使用習(xí)慣了，使