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S-58LM20A及其在温度保护中的应用

     随着LED的RGB背光的市场逐步扩大,人们对显示屏现实的图像要求不仅是看全彩色的图像,并希望能够获得逼真的图 像效果,但目前由于高功率LED输入功率仅有20%~30%转换成光,其余60%~70%均转换成热,存在环境温度偏离常温时显示屏的图像的白场平衡被破 坏、色彩失真的问题,如冬季0℃以下时,图像的色彩偏暗、明亮度差;夏季30℃以上时,图像色彩鲜艳、明亮。
      本文介绍了S-58LM20A传感器IC的特性及其在LED背光补偿中的应用。
S-58LM20A的性能特点


图1 输出电压-温度曲线图

      S-58LM20A温度传感器可用于移动电话、无线设备等的高频电路特性的补正;石英振荡器振荡频率的补正;LCD的对比度补正;放大器增益 的补正;自动调焦电路的补正;电池管理方面的温度检测以及充电电池、卤素灯等的过热保护等方面。S-58LM20A系列是对温度变化能取得线性输出电压的 高精度温度传感器IC,在芯片内集成了温度传感器、恒电流电路和运算放大器。使用温度范围-55~+130℃,与传统的热敏电阻器等的温度传感器相比线性 优越(如图1所示),可以广泛应用于各种温度控制电路中。其显著优点包括温度精确度为±2.5℃(-55~130℃),线性输出电压典型值为 -11.77mV/℃。其引脚图如图2所示。

图2 引脚排列图

基于反Gamma校正的补偿电路
      一个具备视频放映质量的显示器需要配合极纯净的白色光源,这个白色光源能够在不同的亮度设定、温度和多个厂商平板显示器中维持高纯度的白色 光。传统的白光LED方案只能提供一个由白光LED供应商决定的固定色彩平衡,而一个RGB LED光源则是把红、绿和蓝光LED的输出合成为白光,这样 便可通过驱动器的脉冲宽度调制来调节每个颜色,从而调节合成光的色彩平衡度。
      LED系统通常用统一的反Gamma校正曲线来校正视频的亮度信息。为了不减少低级灰度且保证对亮度的调整,这里采用了一种针对每个温度段采 用不同的Gamma参数来调整相关色彩亮度的方法,以补偿环境温度对器件的影响。系统针对不同的RGB基色设置其独立的Gamma反校正参数。如图3所 示,以B-LED的特性为例,提出了适合温度变化的Gamma校正曲线。在相同的输入值前提下,低温采用γ1曲线时,输出的理论亮度值高于常温,以校正低 温时LED温度特性导致的亮度损失,同样在高温情况下采用γ3曲线,使校正后的亮度与常温时亮度相当。从LED的温度特性分析可知,每个基色在环境温度作 用下亮度变化的幅度不相同。为此针对不同的RGB三基色设置各不相同的反Gamma校正参数,使系统在不同的环境温度下,保证系统色度匹配比例以达到白场 平衡的目的。

图3 B-LED在不同温度下Gamma校正曲线

      经实验发现,以16℃温度间隔对色彩进行补偿时,能基本满足图像的观看质量,在-55~130℃范围,每个基色给出供5种不同的Gamma参 数一补偿亮度的变化,图4给出系统的温度检测电路和相应的控制Gamma参数的电路框图。利用温度传感器S-58LM20A检测环境温度的变化,当环境温 度达到设定温度值时,通过微处理器的ABC3个I/O线输出5个温度状态中的某一状态值给CPLD。在CPLD内部设有RGB三基色 (3×4+1=13)13个Gamma值提供给亮度控制电路和显示控制电路。显示控制电路针对每个基色的Gamma参数不同产生对应的控制信号,以控制相 应基色的亮度显示数据;即三基色的亮度数据输入相同的情况下,通过显示电路的控制信号控制RGB三基色的导通时间,使RGB三基色LED上产生不同的理想 亮度,以补偿环境温度变化导致LED亮度特性变化的问题。

图4 系统温度补偿电路框图

结束语
      通过校正整个显示屏亮度基本不受外界环境温度的影响,传感器与微处理器的接口设计相当简单方便,并且精度较高,抗干扰能力强,能够有效地起到 超温保护的作用。同时经验证,S-58LM20A的检测温度范围达到-55~+130℃,检测精度在±2.5℃以内。


(责任编辑:ioter)

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