一种用于座舱显示器的直下式RGBLED背光驱动技术

　　引言

　　为使座舱内的用户随时得到准确、可靠的信息，座舱内使用的显示器必须具有高可靠性; 同时，为提高其易读性和缓解视觉疲劳，显示器的光强还应能根据周围环境和用户需求进行调整，避免用户在环境光很强时看不清显示内容，或在环境光很暗时感到刺眼。目前，液晶( LCD) 显示器已广泛用于商业、工业及军事等领域。而LED 背光源是国家863 重点攻关课题，其在稳定性、可视性、环保、发光效率、色彩饱和度、体积、动态控制等方面具有明显优势，正在迅速普及。

　　本文设计了一种将LED 背光源运用到座舱显示器的驱动电路，其中采用了国际上较为领先的直下式RGB LED 背光驱动技术，并将背光模块分区，利用CAN 总线技术保证有效通讯; 电路的设计使显示器背光模块的光强能够根据环境光的三原色光强或用户喜好自动或手动调节。该设计能够更好地满足座舱内用户的观看需求。

　　1 背光模块

　　1. 1 RGB LED 背光模块

　　传统的LCD 背光源采用的是冷阴极荧光灯( CCFL) ，色彩还原性差，仅能提供NTSC ( NationalTelevision System Committee) 标准中色域的72%;而LED 背光源色彩还原性好，可以达到NTSC 标准中色域的105% ，甚至超过120%，并且寿命长、不含汞。

　　LED 背光模组按入射位置一般分为侧光式和直下式; 按LED 种类可分为RGB LED 与白光LED。与侧光式背光源相比，直下式背光源由于LED 分布在面板的后方，亮度分布更均匀。RGB LED 背光采用了RGB 三原色的LED 作为独立发光元件，与白光LED 相比，具有更好的亮度、对比度和色彩还原性。

　　采用RGB LED 作为背光模组，显示器的色域范围最高能达到NTSC 色域的150% 左右，同时，RGB LED背光源支持背光区域调整技术，动态对比度可达到千万： 1 级[5]。通过分析，直下式RGB LED 更适合作为座舱环境下的LCD 显示器背光源。图1 为采用直下式LED 背光源的LCD 显示器结构示意图。

图1 采用直下式LED 背光源的液晶显示器顶视图

　　由于LED 光源为点光源，我们需要对其进行光学设计，形成亮度均匀的面光源。另外我们对背光模块屏幕进行了分块，每块区域采用三片LED 驱动集成电路分别对三原色LED 的发光强度进行控制。

　　1. 2 自动调节光强度

　　由于人眼习惯于看受环境光影响的自然界中的物体，本文设计的背光模块的亮度模拟在自然界中物体的亮度特性，其中的R、G、B 三色LED 亮度达到最大值时，显示屏的白平衡达到最好。

　　电路检测环境光的光强，使环境光经三原色传感器分解成红、绿、蓝信号，其大小分别用xR、xG、xB表示，然后根据环境光的强度分别调节背光源的三原色光强度。将背光模块需要发出的三原色的光强分别用yR、yG、yB表示。使背光模块需要发出的三原色光强与环境光的三原色光强的关系为：