基于RGBLED混合白光的色度校正分析

摘要：在現代化的顯示設備中，液晶顯示器（LCD）由于其技術成熟，應用范圍廣等特點在生活、科研、航空等領域應用廣泛。隨著顯示內容的多元化、豐富化使得人們對于液晶顯示的效果要求越來越高。

本文介紹了RGB三色LED混白光原理以及背光LED的設計原理，分析了嵌入式系統對RGB三色光的調節和控制，從實驗數據分析得出RGB三色背光的誤差對整體輸出的白光色差的影響，給出符合要求的RGB三色燈的配比。

關鍵詞：液晶顯示器;背光;色差

一、概述

在現代化的生活、生產、科研、航空等領域，液晶顯示器的應用非常的廣泛。液晶顯示器（LCD）本身不會發光原理，需要使用背光產生可視的彩色畫面。顯示質量要求不高的LCD可以使用采用白光LED做背光，顯示質量要求高的LCD可以使用RGB三色LED做背光。白光LED產生的彩色空間要比RGB LED差很多。而且采用RGBLED可以對背光進行多方面的控制，包括溫度控制、PWM控制以及電流控制等，使得色彩的校正變得更加精準方便，對產品后期的色坐標、色溫以及亮度等方面的調節變得易于控制。

二、RGB三色背光混合成白光的原理

紅、綠、藍（R、G、B）三基色LED背光源對液晶屏照明前，需要先將紅、綠、藍三色光混成白光，然后通過彩色濾色膜將白光還原成三基色，照在相應的像素上就能實現LCD的高色彩還原性成像。

三、RGB LED背光控制電路原理

本文以驅動4寸的正方形LCD作為例子介紹RGBLED背光控制電路原理。電路所使用的主要的LED驅動芯片為TI公司生產的LP8860-Q1，此芯片具有升壓控制器的高效的LED驅動器，可實現PWM輸入信號控制或者主控端SPI/I2C控制或者二者共同控制4個高精度的電流接收器，電流接收器依據LED電流沉的頂部電壓具有自適應輸出電壓控制。該芯片可實現PWM和電流混合調光，降低EMI，延長LED壽命，提高整體的光學效率[1]。

采用單獨電流控制和SPI通訊方式控制實現RGB LED驅動的電路原理圖如圖1所示。LED的調節采用SPI接口實現，將SPI接口與MCU連接，MCU作為主端，LP8860-Q1作為從端，MCU控制LP8860-Q1的時鐘脈沖輸入和信號輸入。OUT1、OUT2、OUT3、OUT4作為4路輸出，分別控制W、R、G、B四路LED燈串的電流，此處可以不用WLED，只通過RGBLED燈串實現白光的混合。通過MCU主端發送的電流值和PWM值，實現3路電流輸出的控制，從而控制輸出的RGBLED的亮度和色度，實現白光的混合。

四、實驗及結果分析

假設所采用的RGB LED的亮度和色度曲線未知，為了更準確的實現LCD亮度和色度的精確校正，改變電流對單顆紅綠藍LED色度學參數進行測試，分析電流對LED色度學特性的影響[2]。

采用如圖1所示的連接方式將被測的LCD與光學測試儀連接。分別對LCD進行R、G、B三色背光LED點亮，輸入電流由0mA到20mA變化，用光學測試儀測試產品的亮度值和色度值。

由表1中的數據可以得出，在R、G、B三色燈電流為：14.25mA、18.5 mA、5 mA時測得的混合白光效果很好，色坐標誤差在合格范圍內，只有當亮度很低為2.38 cd/m2時，色坐標不合格，當R、G、B三色燈電流為：11.4mA、14.8 mA、4 mA時測得的混合白光效果不好，色坐標誤差較大，當亮度未111.43 cd/m2時，色坐標的誤差已經超出合格范圍。

由此數據分析得出在R、G、BLED混合為白光時，要充分考慮三色燈的亮度和色坐標隨電流的變化規律，通過合理的計算三色燈的電流比例，且結合實際測試的單色燈的色坐標和亮度數據，可正確選擇出符合要求的電流配比。

參考文獻：

[1] LP8860-Q1 Low-EMI Automotive LED Driver With Four 150-mA Channels

[2] 何欣.基于RGB混色技術的白光LED光源的研究[D]。大連：大連工業大學，2012。

作者簡介：

李茳（1987.9-），畢業院校：北京航空航天大學，學歷：碩士，單位名稱：航空工業太原航空儀表有限公司，主要研究方向：液晶顯示及嵌入式軟件開發。