使用多色LED补色的背光源
摘 要：采用白色LED灯作为主要光源、橙色灯和蓝色灯作为补色光源设计了背光源系统。用线性拟合的方法得到亮度不同情况下3种灯的PWM 波形高电平持续时间的比例关系。根据该关系进行调光，可以得到色温在6 500±100K以内，色坐标u′在0。198±0。01以内，v′在0。468±0。01以内的标准白色光。在温度变化时，根据颜色传感器TCS230数据微调橙灯和蓝灯的PWM 高电平时间，维持红、绿和蓝3颜色通道输出的脉冲个数比例关系恒定则颜色不变。
1 引 言
随着LED技术的成熟，各种颜色的LED纷纷研发出来，同时成本也在大幅下降。输出电流在300mA以上的LED驱动电路常见的有电感式开关电源和线性电源驱动方式，也有用开关电源和线性电源联合驱动的方式。线性电源驱动电路中几乎没有地弹和纹波，对电路产生的干扰小，常用在对电磁兼容要求高的场合。
多颜色LED混色补色的背光技术是当前研究的热点。早在2000年，日本就已生产出多芯片型LED背光产品。随后，各大公司相继推出以多芯片型LED为背光的高性能LCD。但具体怎样混色补色，现在公开的文献还很少。
虽然红绿蓝3种颜色LED灯混合出的背光色域宽，但存在红边现象。本文采用白色LED灯作为主光源，然后用橙灯和蓝灯作为补色光源，得到出屏白场色温在(6 500±100)K 以内，色坐标u′在0。198±0。01以内，v′在0。468±0。01以内的标准白色光。
2 补色电路框图
白灯LED是用蓝光激发$荧光粉而得到白光，由于液晶屏对短波分量的衰减要大于长波分量，故白灯LED发出的光出屏后颜色偏黄，既需要补蓝光，同时也要补红光。
在流过典型电流20mA的情况下，常温下橙灯电压是2V，蓝灯电压是3V，白灯电压是3V。
3种灯都是8个一串。橙灯在典型电流情况下工作只需要16V左右即可，其驱动电路线性恒流源效率不到60%，由于橙灯是补色的，故此功率损耗最大不到1W;白灯和蓝灯的线性电源效率超过85%。
3种LED灯各用一路线性恒流源驱动，每路设置总和电流200mA，保证每串LED灯的电流是其典型电流20mA，如图1所示。每路线性恒流源独立采用同频率的PWM 调光信号，它们的频率是固定的，占空时间随调光亮度不同而改变。
以FPGA作为控制器，根据上位机的调光指令调整PWM 占空比，从而控制背光亮度;采样颜色传感器的数据，微调橙灯和蓝灯的PWM 占空比，保证在温度发生变化时色温不变。
3 PWM 调光与补色
3.1 橙灯和蓝灯补色前的准备工作
图2为白灯及补色彩灯的PWM 调光波形图。应保证驱动电路满足以下条件：
