深入研究LED一體成型電感器件的半導(dǎo)體特性，對(duì)高密度L ED 矩陣顯示屏提出了實(shí)現(xiàn)灰度顯示的解決方案，并給出了測(cè)試電路對(duì)該方案進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明，通過這種方案實(shí)現(xiàn)的LED灰度顯示可以同時(shí)兼顧顯示屏的亮度和灰度。
信息顯示是信息科學(xué)技術(shù)的重要環(huán)節(jié)之一，光電綜合顯示作為人機(jī)聯(lián)系的橋梁得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，信息顯示技術(shù)停留在陰極射線顯像管(CRT) 時(shí)代，但CRT 作為真空器件，其自身一些固有的缺點(diǎn)限制了它在某些領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。為了解決CRT 顯示器帶來的這些問題，國(guó)內(nèi)外都在加緊進(jìn)行平板顯示器( FDP) 的研制與開發(fā)。在眾多的FDP 中，發(fā)光二極管(LED) 顯示器有其自身固有的一些優(yōu)點(diǎn):工作電源低、響應(yīng)速度快、工作溫度范圍寬、全固體器件功耗低、體積小、抗沖擊、高可靠、壽命長(zhǎng)等。同時(shí)它本身就是半導(dǎo)體器件，故可與IC 電路完全兼容，控制和驅(qū)動(dòng)電路易集成在平板顯示器中，進(jìn)一步降低顯示器的體積，也可以方便實(shí)現(xiàn)信號(hào)的多路傳輸。在深入研究LED 器件發(fā)光特性的基礎(chǔ)上，介紹了一種在高位高密度LED 平板顯示器上實(shí)現(xiàn)灰度顯示的解決方案，并對(duì)該方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)表明，通過這種方案實(shí)現(xiàn)的LED 灰度顯示可以同時(shí)兼顧顯示器的亮度和灰度。
1 、LED 點(diǎn)陣灰度級(jí)產(chǎn)生原理
LED 點(diǎn)陣的每一個(gè)像素點(diǎn)由紅(R) 、綠( G) 、藍(lán)(B) 三色LED 組成，對(duì)應(yīng)著視頻圖像的一個(gè)像素點(diǎn)。在與計(jì)算機(jī)CRT 同步顯示時(shí)，若L ED 點(diǎn)陣每一個(gè)像素的紅、綠、藍(lán)LED 的發(fā)光亮度隨CRT 對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)R、G、B 信號(hào)變化而變化，就能同步顯示出相應(yīng)的CRT 圖像。若用灰度級(jí)來描述單色LED 的亮度變化，則灰度級(jí)越多，圖像色彩就越共模電感多，層次越豐富。LED 正向伏安特性與普通二極管大致相同，電壓的開啟點(diǎn)以前無電流，電壓一旦超過開啟點(diǎn)便顯示出導(dǎo)通特性，這時(shí)正向電流I與正向電壓U 的關(guān)系式如下:
式中m 為復(fù)合因子， I0為反向飽和電流， UT =kT/e 稱為溫度電壓當(dāng)量，在熱力學(xué)溫度T = 300 K時(shí)，UT = 26 mV1 在寬禁帶半導(dǎo)體中， 當(dāng)I <0. 1 mA時(shí)，通過結(jié)內(nèi)深能級(jí)進(jìn)行復(fù)合的空間復(fù)合電流起支配作用，這時(shí)m = 2 ;電流增大后擴(kuò)散電流占優(yōu)勢(shì)時(shí)m = 1.U 為外加電壓。
由圖1 可以看出，L ED 從導(dǎo)通開始直到它不被燒毀的最大電流為止，其伏安特性一般是線性的。在這個(gè)線性區(qū)域內(nèi)，L ED 的發(fā)光強(qiáng)度基本正比于它的電流強(qiáng)度1有兩種方法實(shí)現(xiàn)L ED 的亮度控制:
(1) 通過調(diào)節(jié)L ED 的正向電流，得到L ED 的亮度調(diào)制。如把L ED 的正向?qū)娏靼匆欢ú介L(zhǎng)調(diào)節(jié)，其發(fā)光亮度就可以分為若干個(gè)灰度級(jí)。但這種方式所需的驅(qū)動(dòng)電路太復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中并不可行，在此不予討論。
(2) 控制單位時(shí)間內(nèi)L ED 的導(dǎo)通時(shí)間。L ED具有快速時(shí)間響應(yīng)特性，最高可達(dá)數(shù)十兆赫茲，可以用脈沖方式驅(qū)動(dòng)L ED 發(fā)光，例如用1 MHz ，占空比為0. 25 % ，峰值電流為1 A 的脈沖去驅(qū)動(dòng)L ED ，與用25 mA 的直流驅(qū)動(dòng)，其發(fā)光亮度是一致的。顯然，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)脈沖的占空比，可獲得不同的灰度級(jí)，那么如果用CRT 圖像信號(hào)各像素點(diǎn)的離散圖像數(shù)據(jù)去控制對(duì)應(yīng)L ED 的導(dǎo)通時(shí)間，即可獲得多灰度級(jí)顯示圖像1圖2 表示周期時(shí)間T 內(nèi)，占空比分別為1 、4P7 、2P7 、電感器的功能和用途1P7 的脈沖去驅(qū)動(dòng)L ED ，顯然獲得亮度比為7∶4∶2∶1 ，這樣最高灰度級(jí)為7 ，共可獲得8 個(gè)灰度級(jí)。
圖2a 只表示了7 、4 、2 、1 這四個(gè)灰度級(jí)L ED 的導(dǎo)通情況，這種直接調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)脈寬以獲得顯示圖像灰度電感器生產(chǎn)廠家的方法一般不易實(shí)現(xiàn)，只有用間接的方法使L ED 的驅(qū)動(dòng)脈沖占空比電感廠家受制于圖像數(shù)據(jù)，以獲得顯示圖像灰度級(jí)。
圖2b 表示在T 時(shí)間內(nèi)用一個(gè)脈沖竄去驅(qū)動(dòng)L ED ，控制時(shí)間內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)就能控制L ED 的亮度，當(dāng)各個(gè)T 時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)脈沖個(gè)數(shù)為7 、4 、2 、1時(shí)，獲得的亮度比為7∶4∶2∶1 ，同樣也會(huì)獲得8 個(gè)灰度級(jí)。但是，不難看出，用這種方法，驅(qū)動(dòng)脈沖的占空比要下降，這就意味著各灰度級(jí)的L ED 亮度要下降，圖2b 是用對(duì)稱方法驅(qū)動(dòng)的，那么與圖2a 相比，導(dǎo)通時(shí)間縮短了一半，在同樣的正向?qū)ǚ逯惦娏飨铝炼缺厝幌陆狄话搿？赏ㄟ^提高峰值電流的方法來彌補(bǔ)亮度損失，但重要的是這種調(diào)制脈沖個(gè)數(shù)以獲得圖像灰度的方法在電路實(shí)現(xiàn)上也有較大困難。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
