用于平板顯示器的RGB LED

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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)最大的色域。查看頻譜時，我們可以發(fā)現(xiàn)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(qū)動、對機械應(yīng)力不敏感的特性，壽命是其他產(chǎn)品的2倍。并且，白光LED發(fā)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(jiān)視器和電視）提供背光的理想之選。白光LED實現(xiàn)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(zhuǎn)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(xiàn)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(fā)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(shù)量，降低了總亮度?，F(xiàn)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(fā)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(dǎo)致效率降低。

因為可以單獨驅(qū)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(qū)動的復(fù)雜度。首先，隨著時間的推移，存在著老化效應(yīng)或流明損耗（用一定時間內(nèi)流明輸出的變化來計量）。當(dāng)由恒定電流驅(qū)動時，大多數(shù)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(qū)動來輕松補償老化引起的光損耗。RGB LED則不這樣。這就更復(fù)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(dāng)用恒定電流驅(qū)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(yīng)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(qū)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(shù)為正，而紅光和綠光的溫度系數(shù)雖然都為負(fù)，但是卻并不相同，見圖6。粗略的方法是用溫度傳感器來監(jiān)視光源，并決定用多大的電流來驅(qū)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(huán)路驅(qū)動RGB LED串的方法如圖5所示?；陔姼衅鞯纳龎恨D(zhuǎn)換器 - EL7801 - 驅(qū)動串行和并行RGB LED串。EL7900是一款光學(xué)光電傳感器，可以感應(yīng)光信號，并能將其轉(zhuǎn)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(diào) 整。采用了3-位環(huán)形計數(shù)器實現(xiàn)的獨特調(diào)制技巧，從而省卻了昂貴的RGB光學(xué)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(fā)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(huán)形計數(shù)器時序圖。第一個時鐘周期內(nèi)，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(xué)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(diào)節(jié)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(nèi)，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(yīng)到綠光，并且利用綠光LED來開始另一個閉環(huán)操作。

第三個周期只閉合藍光LED上的環(huán)路。注意：光傳感器一次只能轉(zhuǎn)換一種彩色光，而其他色彩則斷開。這種調(diào)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(huán)。旋轉(zhuǎn)速率低時，人眼可以分別看到紅色、綠色和藍色；旋轉(zhuǎn)速率高時，人眼將顏色整合到一起，就只能看到白色輪盤了。