如何加强背光照明

RGBLED背光照明

一般而言，小型LCD显示屏背光照明都是用一组白光LED来实现的。可是，使用白光LED的问题是其光谱对光复制并不是很理想。原因是白光LED其实就是在蓝光LED面上加上一层黄色磷光剂。这样便造成光谱有两个波峰，一个在蓝色而另一个在黄色。图3给出一个典型的白光LED与RGBLED光谱比较。

图3典型白光LED与RGBLED光谱的比较

LCD显示屏会划分为三个主色区格：红、绿和蓝，色彩是由这三种主色混合来定义。要把适合的颜色过滤到每一个色格，那便需要使用颜色过滤器。颜色过滤器会浪费大部分的光学能量，即使在过滤后也一样，因此穿过LCD后的色谱并不理想。如此一来，采用白光LED背光照明可以在LCD屏面上产生出最多75%的NTSC(美国国家电视标准委员会)色彩(传统LCD显示屏上的红色端边处的限制尤甚)。然而，当使用RGBLED来做LCD显示屏的背光照明时，色彩复制可以覆盖100%的NTSC色彩，从而令到颜色更光亮、画质更高。假如配合优化的颜色过滤器，那所浪费的能耗可比白光LED背光照明来得更少。图4所示为一个LCD显示屏的结构。



图4LCD显示屏的构造

使用RGB背光时，当LED温度改变时，驱动器必须更正红、绿和蓝三主色间的亮度平衡，以防出现白点位移。此外，还需保证驱动器在任何操作温度下维持光的正确强度。而在补偿方面，可以用闭环或开环形式。若使用闭环补偿，便需采用感光器来测量白点和其强度。相反地，如使用开环补偿，那温度便需事先量度出来，并通过预先定义好的补偿曲线来调节亮度的平衡。

美国国家半导体的LP5520就是RGB背光照明驱动器的一个例子，它是一个开环补偿式LED驱动器。图5所示为开环颜色补偿的原理。其中，温度补偿曲线是用现实应用中的RGBLED来量度的，这些曲线被编程在芯片内部的EEPROM存储器中。该芯片被集成到LCD显示模块上，而模块的制造商会在生产时为补偿曲线编程。此外，RGBLED背光亦可用作优化颜色过滤器。


图5开环颜色补偿的操作原理

键盘背光照明和其他装饰灯光

与显示屏背光照明比较，键盘背光照明拥有一些特别的要求。键盘背光照明所要求的颜色不一定需要白色，可以是其他任何颜色。时下，便携式设备中的键盘照明和其他装饰灯的设计趋向是产生更多的灯光效果。显示屏的背光控制通常都是采用淡入/淡出的开/关方式，但装饰灯的控制则比较复杂。通过采用RGBLED作键盘的背光照明，只要简单地改变红、绿和蓝LED间的亮度平衡，便可改变颜色和设备的整个外观。这样，设计人员便可凭借软件控制来为便携式电话或其他便携式设备加添独特的个性。

对于一些复杂的照明次序，诸如不同颜色间的渐变，除了需有一个简单的生效控制接脚外，还需用到一个比较精密的控制方法。在这方面，I2C控制总线便被广泛应用到各式便携式设备上，原因是它只需通过两条电线便可为控制LED驱动器提供很大的灵活性。再者，LED控制不会应用I2C的所有频宽，因为实时控制LED的亮度会产生出一定程度的I2C传输量。

新LED驱动器，例如美国国家半导体的LP5521，可以通过加入内部存储器和执行核心来为有次序的照明提供最低限度的实时控制。照明次序在通电后会写入一个内部的存储器，之后外部的触发器接脚或I2C写入会用来启动这个照明次序。当照明次序在运行时，无须进行处理器的控制。例如当电话处于备用状态时，应用处理器可以进入休眠模式，但LED仍可履行复杂的照明次序。这些次序可包括时延、上下走动、闪烁、回转和触发信号的收/发。

为了进一步减低功耗，最新的LED驱动器均拥有一个自动节能操作模式。其中的DC/DC转换器只有锂离子电池的电压不足以提供给LED时才会被启动。此外，当照明次序于内部运行时，驱动器还可在LED不活跃时关闭所有不需要的功能，此举可显著减低电流的平均消耗量。

配合微小的LED驱动器，可创制出分区化照明方案，也就是说将LED驱动器放到LED的附近。这样，进行PCB布线就更容易，而且还可减轻电磁干扰的问题。针对分区方案的驱动器会设有外部的控制接脚，以用来同步化多个驱动器，从而造出有趣的灯光效果。

对于驱动背光照明LED而言，这里有几种驱动器拓扑，具体选择要视应用而定。毫无疑问，即将出现的全新锂离子电池技术和更低正向电压的白光LED必会为驱动器的设计带来新的挑战。

用做LCD显示屏背光照明的RGBLED一般都会应用在高档的便携式电话或其他设备上，这些应用均要求高素质的画面和颜色复制。此外，配合适当的驱动器、LED和颜色过滤器，采用RGB背光照明比白光LED更省电。

可编程性是时下最先进的键盘背光照明驱动器的一个主要功能，除了较易控制外，还能节省系统能耗。此外，可编程LED驱动器还可为个人化的便携式电话创造出更多有趣的灯光效果。