RGBLED驱动原理及IC线路设计

1、三基色led驱动原理及ic线路设计2010年12月01日 10:46 电源网 作者：佚名 用户评论（1） 关键字：led驱动(68)三基色(2)在三基色设计应用中通常是,通过调节设定led电流来达到白平衡和最大的期望亮度值.我们一般将最简单、最优化的配色方式作为,设计全彩显示技术的颜色再现方法.白平衡是检验颜色组成的重要标志之一.三基色白光一般是红绿蓝三基色按亮度比例混合而成,当光线中绿色的亮度为69%,红色的亮度为21%,蓝色的亮度为10%时,混色后人眼感觉到的是纯白色.早前的crt电视机到现在的lcd液晶显示都是这样组成的,led当然将成熟的技术照搬.led 红、绿、蓝三色的色品坐标因工艺

2、过程等原因无法达到全色谱的效果,而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光,称为配色.当为全彩色led 显示屏进行配色前,为了达到最佳亮度和最低的成本,应尽量选择三原色发光强度成大致为3:6:1 比例的led 器件组成像素.白平衡要求三种原色在相同的调配值下合成的仍旧为纯正的白色.单就led来说是很难实现,为了解决此类问题,一般ic都会设计设置电流大小的功能,便于不同批次led都可以达到同样的白光效果.我们一般把可以合成的颜色叫做,原色;在应用中的红、绿、蓝三色叫做,基色.色度图中的三个顶点为理想的原色波长.如果原色有偏差,则可合成颜色的区域会减小,光谱表中的三角形会缩小,从视觉角度来看,色彩

3、不仅会有偏差,丰富程度减少,见下图.led 发出的红、绿、蓝光线根据其不同波长特性可大致分为紫红、纯红、橙红、橙、橙黄、黄、黄绿、纯绿、翠绿、蓝绿、纯蓝、蓝紫等,橙红、黄绿、蓝紫色较纯红、纯绿、纯蓝价格上便宜很多.三个原色中绿色最为重要,因为绿色占据了白色中69%的亮度,且处于色彩横向排列表的中心.因此在权衡颜色的纯度和价格两者之间的关系时,绿色是着重考虑的对象. 三基色pwm调光pwm dimming (脉宽调制),是led最佳的灰度调节方式.pwm说的容易理解些,就是控制led开和关的时间比例,将开和关的时间比例划分为若干等级,led就会显示出相应数量的灰阶.pwm频率:刚才说了pwm就是

4、打开和关闭led的时间比例实现的,但是开关次数不能使太低,最起码要欺骗过眼睛.借鉴电视机的经验一般大于100hz,有些led显示屏会受到摄像机的拍摄,有条件的建议设计在300-500hz较为合理.在三基色设计应用中通常是,通过调节led电流来达到白平衡和最大的期望亮度,通过控制pwm来实现灰阶等级.led领域灰度等级数目分别有7色、8级、16级、32级、64级、128级、256级、512级等几种方式.也可以是不同的数量级,这些数量等级主要是便于数字线路数据处理而已.比如非要划分为100级,那也是可以的.三基色的灰度等级乘积,是产品理论可以再现的颜色数量,通常我们说多少种颜色.例如:单色是256

5、色,红256(级)绿256(级)蓝256(级)= 16777216(16kk种颜色).单色256级灰度已经完全满足眼睛的色域需要,目前的lcd液晶显示器就是这样,也是目前ic支持最多的灰阶之一.因led色差较大有使用512级灰度,实际使用矫正后的部分灰度显示.512灰阶比较有代表性的ic有,mbi5030、tlc5940、dm137、dm133、dm412等.点校正的设计方法.这个方法用来在大型显示器中校准每个象素.校准完成后,或者说完成点校正之后,当显示器调整到某个特定亮度时,每个象素都能提供一样的亮度等级.其它低灰阶等级,可以在设计时按需要不同选择.比如在商业装饰照明上面32级就够了,出文

6、字符号等会更低.单色照明亮度调整16级即可满足要求. 通用型驱动方式-74hc59574hc595通用逻辑器件,在数字线路上面一直扮演着重要的角色,在led前阶段没有很好的ic支持时,74hc595串行数据传输在led上得到了应用.在目前的产品设计中还是有许多厂家使用.实际优势并不明显,74hc595是解决了数据级联传输问题,但是ic并不恒流,一般是靠电阻限流或桥接小电流线路解决.长距离压差问题,恒流显得非常重要,恒流误差也会较大的影响高灰度表现.输出驱动讯号是类似pwm信号,灰度是控制器产生的,要是设计较大的项目,就需要较快的传输速度和刷新率,所以对控制器和线路级联要求相对较高.目前使用74

7、hc595并不节省成本.一是,时钟、锁存、灰度是并行传输,需要74hc245配合,这也是成本;二是,大数据量的传输速度会增加线路成本和控制器成本,开发难度高.总之,74hc595是借到led领域使用的,利用三位显示rgb,闲置五位,一定会被专用ic所取代.已经使用习惯了,使用在要求不高的场合还是可以的,新上项目就不建议大家再使用. ws2703 芯片是专门为led 驱动应用设计的芯片,可以应用于led 显示系统,特比适合多离散点的级连应用.ws2703 提供了3 个恒定电流驱动输出,驱动电流最大为50ma.ws2703 芯片包括串行移位寄存器和输出寄存器.经串行移位寄存器,串移输入转为3bit

8、 并行输出,并把该输出作为输出寄存器的输入.串移寄存器和输出寄存器由不同的时钟信号控制,并且都是在时钟信号的上升沿有效.ws2703 将控制信号驱动后输出,该输出可作为后级电路的输入信号. 恒流驱动设置在ws2703中,各通道的通过的恒定电流可由与该通道电流反馈pin端所接的反馈电阻来设定,恒压驱动ws2703提供恒定电压驱动模式驱动led,在该模式下,ws2703兼容zql9712.该模式(pol=高电平或者悬空),适用于驱动电流不大于50ma的情况.将fig5中的rxfb设置为0,即直接将xfb短接到地, ws2703即可工作在该模式下. 外挂恒流驱动模式ws2703的外挂恒流驱动模式使得

9、其能够以极低的成本串联驱动多个led,该模式下,pol=高电平或悬空。在设计中往往我们希望ic耐压越高越好,但是这样会和成本发生冲突.为了我们的设计利益最大化,最佳的方式是低压制成设计,在需要较高的耐压时增加三极管钳位.这样可以随设计不同选择最佳的钳位方式,设计成本也得到了充分的考虑.见下图: 级联信号的驱动和连接为了实现长距离的级联信号传输, ws2703在sdo和cko数据时钟输出端口集成了具有强驱动能力的推挽输出电路,在2mhz的时钟频率下能够实现6米的驱动距离.为了防止传输数据和时钟信号在传输线中反射形成驻波,需要在信号的输入输出端传接一个50的电阻.点晶科技-dm412dm412在其

10、它地方也有介绍过,这次要再重提下,主要是这颗ic还是有很多其它ic不可替代的地方. 目前是唯一一款可以支持16位灰度调节的三位移位led恒流ic.每路输出高达16比特(65536级)灰阶的可调线性电流,单路电流在200ma以内;每路可单独设置电流;内置pwm功能;数据、时钟和锁存讯号输出端均内建缓冲器,支持长串接应用.高灰阶在设计需要灰阶矫正的产品中,这样可以通过软体矫正灯点色差技术应用. dm412开路侦测功能:dm412 提供实时的led 开路检测功能,无须搭配额外的组件或芯片设计.当输出电流导通而输出电压小于0.3v 时,判定为led 开路故障.当锁存信号激活时,每个通道的侦测结果会被写

11、入相对应移位寄存器中之每字节最后一比特位置上按r0, g0, b0.开路侦测结果可以从串行输出端口读回.当相对应位置之侦测数据为”1”表示该通道正常,若为”0”则表示该通道开路.为确使led 开路侦测功能在良好的条件下进行,建议侦测时的影像数据(红绿蓝三色共48 比特)全填为1 以使通道设定为理想的导通状态. 使cki 保持在高电位,并于其间送入8 个dai 脉波即可成功启动自动锁存机制. led 开路侦测数据将从dao 端口传出. 自动锁存功能只在sdo =h时有效. pol 与stb 或istb 皆互为独立.pol 端的任何电位变化都会设置(pol = h-l)或重设(pol = l-h)

12、pwm 输出.美信-max16824maxim推出max16824/max16825 3通道、高亮度led (hb led)驱动器,具有6.5v至28v输入电压范围.该系列器件具有三路36v额定、开漏极、恒定电流吸入输出能力,可向三串独立的hb led提供高达150ma的电流.为优化设计灵活性,该系列ic可以独立设定各个通道的led电流.为实现这一功能,max16824提供三路pwm调光输入,用于独立控制各串led的亮度,并切换各串led的导通与关断.而max16825则提供了3位透明锁存器、3位移位寄存器以及2mbps、4线串行接口.该串行接口使器件的所有输出通道均可通过外部微控制器进行控制;同时还可以级联多片max16825驱动器,实现协同工作.该系列灵活的led驱动器对于多种应用,包括工业、建筑以及装饰照明;室内/室外led视频显示器、汽车内部照明以及lcd背光等应用非常理想.max16824/max16825内置调整管,具有很低的压差,因此省去了所需的外部功率晶体管.器件内置的三路调整管可提供5%精度的led电流控制,确保优异的亮度匹配,同时缩减了尺寸、降低了整个驱动器方案的复杂度了成本.max16824/max16825还可以提供一路+5v的稳压输出,具有4ma的输出电流驱动能力,当发生过热