OLED電視IR遙控優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

冠捷顯示科技（廈門）有限公司 黃油益

1.引言

隨著改革開放的發(fā)展，人們的生活水平日益提高，對(duì)所購(gòu)買的電視要求也越來越高，OLED電視已經(jīng)是未來的發(fā)展趨勢(shì)，它給人帶來時(shí)尚超薄的外觀，以及絢爛HDR畫質(zhì)，但大部分還是使用IR遙控，這種遙控系統(tǒng)是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸方式，不能離的太遠(yuǎn)，要對(duì)準(zhǔn)方向，且中間不能有障礙物也就是不能穿墻而過。因此，需要優(yōu)化OLED IR遙控設(shè)計(jì)，提升遙控器的接收距離（靈敏度），以提升用戶使用的舒適性。

2.IR遙控工作原理

如圖1，IR（Infrared Radiation）遙控裝置系統(tǒng)主要由紅外遙控信號(hào)發(fā)射器和紅外遙控信號(hào)接收射器兩部分組成。

圖1 IR遙控系統(tǒng)工作原理

作為紅外遙控信號(hào)發(fā)射器的遙控器，核心元器件是編碼芯片，它將需要實(shí)現(xiàn)的操作指令例如選臺(tái)、快進(jìn)等事先編碼。當(dāng)按下遙控器按鍵時(shí)，編碼IC將按鍵對(duì)應(yīng)的編碼，通過三極管進(jìn)行放大調(diào)變，然后，再將電信號(hào)（脈沖波）經(jīng)由紅外發(fā)射管轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外光信號(hào)（波長(zhǎng)：840nm到960nm）發(fā)射出去。其中，調(diào)制載波頻率一般在30khz到60khz之間，大多數(shù)使用的是38kHz，這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振決定的。發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，而分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。

作為紅外遙控信號(hào)接收器的接收頭功能模塊，核心元器件是IR接收頭，它主要由光電二極管和紅外接收IC組成。光電二極管將接收到的遙控器發(fā)射出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（為微安級(jí)的電流），電信號(hào)再輸入到接收IC內(nèi)部，經(jīng)過放大、增益、濾波、解調(diào)變、整形后，還原出遙控器原始編碼，最后，通過接收頭的OUT引腳，將還原出來的遙控器原始編碼，輸送給代碼識(shí)別電路，由其作出相應(yīng)的響應(yīng)。

因此，IR遙控有著電路簡(jiǎn)單，容易編碼和解碼，功耗小，成本低的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種電器遙控系統(tǒng)。但因遙控接收距離有限，容易受干擾，在OLED 電視IR遙控系統(tǒng)中需要進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。

3.OLED 電視IR遙控設(shè)計(jì)優(yōu)化

OLED IR遙控主要由IR Lens 和IR遙控接收電路兩部分組成，以下將結(jié)合工作原理和電視內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)OLED IR Lens 和電路優(yōu)化設(shè)計(jì)，增加OLED電視 IR遙控接收距離。

3.1 Lens設(shè)計(jì)優(yōu)化

如引言所描述缺點(diǎn)，IR 遙控器與IR接收頭之間，不能有障礙物，因此，OLED 前框需要一個(gè)能透紅外光的lens。它既能保證透過紅外光，又能過濾部分外界環(huán)境光線對(duì)IR接收頭的影響。

設(shè)計(jì)時(shí)，OLED IR 接收頭的接收面要足夠大,除了要考量Lens材質(zhì)透光性、尺寸大小外，還需考量Lens上IR Board的Holder（支撐柱）位置，盡量將IR 接收頭靠近電視前框Lens。如果IR 接收頭無法完全朝向接收方向，還需通過在IR lens上，加引導(dǎo)結(jié)構(gòu)，來增加IR接收頭的接收面。

3.2 IR 遙控接收電路設(shè)計(jì)優(yōu)化

目前，IR接收頭已經(jīng)高度集成化，接收到的遙控器信號(hào)，經(jīng)其IC內(nèi)部處理，就可以直接解調(diào)成電視Scaller IC 能識(shí)別的代碼，不需要增加解碼回路，使OLED IR遙控接收電路就變得簡(jiǎn)單。整個(gè)OLED電視遙控模塊電路就由IR 接收頭和LED指示燈回路兩部分組成。

3.2.1 IR接收頭電路

在選擇型號(hào)時(shí)，除了通常關(guān)心的光譜圖，還需要考量環(huán)境光線的干擾。如環(huán)境光線為電子鎮(zhèn)流器日光燈（頻率：約36kHZ），遙控器的載波頻率也為36kHZ，IR信號(hào)將比較容易被干擾后衰減，所以盡量不要選擇36kHZ的IR接收頭和遙控器。另外，當(dāng)IR信號(hào)載波頻率與接收頭固有頻率相同時(shí)，IR接收頭對(duì)IR信號(hào)最靈敏，即遙控器和接收頭選擇相同載波頻率，可以增加IR 遙控靈敏性。

在電路設(shè)計(jì)時(shí)，由于IR接收頭內(nèi)部放大器的增益很大，很容易引起干擾，因此，在接收頭的供電腳上須加上濾波電容，一般在22uf以上，如果在供電腳和電源之間接入電阻，將可以進(jìn)一步降低電源干擾（如圖2）。

圖2 OLED電視IR 模塊電路圖

3.2.2 LED指示燈回路

LED指示燈，用來表明OLED電視的不同工作狀態(tài)，一般采用雙LED燈設(shè)計(jì)。如圖2，當(dāng)OLED電視處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，電視主板Scaler IC 定義為L(zhǎng)ED_B控制的引腳一直保持高電平，藍(lán)燈不亮；而LED_R控制引腳一直保持低電平，紅燈亮，發(fā)紅光；反之，OLED電視處于開機(jī)狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的控制引腳輸出的電平剛好相反，這時(shí)紅燈不亮，藍(lán)燈亮，發(fā)藍(lán)光。

其中，R202/R203分別為紅光LED和藍(lán)光LED的限流電阻，通過改變限流電阻阻值，可以改變流過LED燈的電流，從而，改變LED的輻射強(qiáng)度（注1）。

目前，市場(chǎng)上純色的紅光LED都比較貴，而常用的比較便宜的紅光LED，不僅發(fā)射紅色可見光，經(jīng)常還帶有微量的寄生紅外光（注2），它將干擾IR 遙控信號(hào)，影響OLED 電視IR遙控接收距離。選擇這類LED時(shí)，可以通過增加紅光LED限流電阻阻值（參考表1），降低紅光LED的紅外光輻射強(qiáng)度，避免寄生紅外光的干擾，從而增加OLED電視IR遙控接收距離。

表1 LED_R限流電阻 VS 遙控距離

4.總結(jié)

IR接收頭集成了信號(hào)接收、放大、增益、濾波、解調(diào)變等功能，把原本復(fù)雜的OLED IR遙控模塊電路變得越來越簡(jiǎn)單，大大方便電路設(shè)計(jì)，但也正因?yàn)镮C高度集成和應(yīng)用電路簡(jiǎn)單，導(dǎo)致設(shè)計(jì)者容易忽視環(huán)境干擾等隱形影響因素。

本文通過IR 遙控工作原理，結(jié)合OLED 電視IR遙控模塊結(jié)構(gòu)以及控制回路分析，找出環(huán)境干擾、指示燈光線干擾等隱形影響因素，并基于應(yīng)用案例，提出如下OLED IR遙控設(shè)計(jì)優(yōu)化措施：

（1）Lens 結(jié)構(gòu)優(yōu)化，盡量增加接收頭接收面，如果IR接收頭無法完全朝向接收方向，可以在IR lens增加引導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

（2）合理選擇接收頭，減少外界環(huán)境光線干擾；

（3）增加紅光LED限流電阻，減少紅光LED產(chǎn)生的寄生紅外輻射強(qiáng)度，避免其對(duì)IR信號(hào)的干擾。

注釋：

注1：輻射強(qiáng)度指的是在給定方向上包含該方向的立體角元內(nèi)輻射源所發(fā)出的輻射通量dφ除以該立體角元dΩ，單位為W/Sr，主要用于描述點(diǎn)源特性的輻射量。

注2：紅外光是介于可見光與微波之間的一種電磁波，對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為780nM～1OOO000nM,其中，波長(zhǎng)800-1000nm，常用于紅外遙控器。