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LED封装技术与应用(沈洁)4-1课件
第四篇 LED屏幕显示控制器及驱动电路的设计 天津轻工职业技术学院 光伏发电技术及应用专业,电子信息与自动化学院 《LED制造技术与应用》 沈 洁 LED屏幕显示控制器及驱动电路的设计 LED混光控制 4.1 LED适合混光的原因 4.1.1光谱狭窄 由于不同材料的能隙不同,所以由不同材料制成的发光二极管可发出不同波长的光。发光二极管所发出的光不是纯单色光,但是,除了激光外,它的谱线宽度都比其它光源所发出的谱线窄。例如砷化镓发光二极管的谱线宽度只有25nm.因此,可以近似认为是单色光,几种不同颜色的LED通过合理混光后可以得到比较纯正的其它色光。 4.1.2响应时间特性 LED的响应时间是标志其反应速度的一个重要参数,尤其是在脉冲驱动或电压调制时显得非常重要。 LED的时间响应特性指LED随电信号变化启亮和熄灭的延迟特性,用响应时间来描述,响应时间包括上升时间和下降时间,上升时间是从接通电源使LED的发光亮度达到正常亮度10%开始到LED的发光亮度达到正常亮度90%所经历的时间,下降时间是LED断电后,发光亮度由正常值的90%下降到正常值的10%所经历的时间。LED响应时间主要取决于载流子的寿命、器件的结电容和电路阻抗,与流过管子的电流大小无关。不同种类LED的响应时间是不同的,即使是同类LED其响应时间也有差别,一般在5纳秒至500纳秒之间。 因此,LED可利用交流供电或脉冲供电获得调制光或脉冲光,调制频率可高达几十兆赫,并且LED的高频亮灭及亮灭次数不会影响其使用寿命。 4.1.3 LED体积小 在景观照明应用中,要产生全彩动态变化效果,就需要将红、绿、蓝光LED根据配色要求按一定比例构成发光单元,在同一个发光单元中,LED应紧密排列,这样可使得各LED的光斑在观赏者眼中成像重叠,相邻发光单元中心距应相同,并且该中心距应满足: D≥2Ltan(θ/2) 式中:D为相邻发光单元的最小中心距,L为正常使用时观看点与光源部位的垂直距离,θ为人眼最小分辨角。 LED体积小的特性也比较适合于混光使用。 4.2 LED三基色混光的基本原理 4.2.1 三基色的基本内容 彩色视觉是人眼的-种明视觉。彩色光的基本参数有:明亮度、色调和饱和度。虽然不同波长的色光会引起不同的彩色感觉,但相同的彩色感觉却可来自不同的光谱成分组合。例如,适当比例的红光和绿光混合后,可产生与单色黄光相同的彩色视觉效果。事实上,自然界中所有彩色都可以由三种基本彩色混合而成,这就是三基色原理. 三基色是这样的三种颜色,它们相互独立,其中任一色均不能由其它二色混合产生。它们又是完备的,即所有其它颜色都可以由三基色按不同的比例组合而得到。有两种基色系统,一种是加色系统,其基色是红、绿、蓝;另一种是减色系统,其三基色是黄、青、紫(或品红)。不同比例的三基色光相加得到彩色称为相加混色,其规律为:红+绿=黄;红+蓝=紫;蓝+绿=青;红+蓝+绿=白。 根据人眼上述的彩色视觉特征,就可以选择三种基色,将它们按不同的比例组合而引起各种不同的彩色视觉。这就是三基色原理的主要内容。三基色不是唯一的,原则上可采用各种不同的三色组,为标准化起见,国际照明委员会(CIE)作了统一规定,即选用红光波长700纳米,绿光波长546.1纳米,蓝光波长435.8纳米的三色光作为三基色。实验发现,人眼的视觉响应应取决于红、绿、蓝三分量的代数和,即它们的比例决定了彩色视觉,而其亮度在数量上等于三基色的总和。 4.2.2 LED三基色混光基本原理 LED三基色混光是指利用R-LED(红色LED)、G-LED(绿色LED)和B-LED(蓝色LED)进行混光,产生各种照明色彩。根据国际照明委员会(CIE)色度图可知, 光的色彩与三基色R、G和B的比例量r(λ),g(λ),b(λ)有关,并且满足条件r(λ)+g(λ)+b(λ)=1.因此,该方法不仅能够通过改变LED电流的大小实现亮度调节,而且可以根据用户的喜好改变三基色流明的比例获得LED的色彩调节。 由于人眼存在视觉惰性,所以,当周期光信号频率高于临界闪烁频率时,眼睛对此周期光信号的视觉感觉就像恒定光一样,通过周期性的控制光脉冲宽度,即控制占空比,就可以实现对LED亮度的控制。这种控制方式称为PWM方式。PWM方式控制灵活, 易于数字化,是目前LED混光的主要方式。
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