LED顯示屏中的自動亮度控制

LED電子顯示屏是由許多相互獨(dú)立的像素點(diǎn)（發(fā)光元）排列而成，由于像素點(diǎn)的分離性，決定了其發(fā)光的控制和驅(qū)動只能以數(shù)字方式進(jìn)行。這些像素點(diǎn)的發(fā)光狀態(tài)由控制器同步地控制，獨(dú)立驅(qū)動。視頻真彩色顯示意味著要對每一個像素點(diǎn)的亮度分別進(jìn)行控制，并且要在規(guī)定的掃描時間內(nèi)同步地完成。大屏幕是以數(shù)以萬計的像素點(diǎn)組成的，這使得系統(tǒng)的復(fù)雜性較兩值顯示大屏幕而言大為增加，并對總體的數(shù)據(jù)傳輸速度提出了更高的要求。給每一像素點(diǎn)設(shè)置一個常規(guī)D/A顯然是不現(xiàn)實(shí)的，必須尋找一種能最大限度降低系統(tǒng)復(fù)雜性且性能盡可能高的解決方案。

由視覺原理知道，人對像素點(diǎn)的平均亮度感覺可取決于它的亮/滅占空比。也就是說，只要對像素點(diǎn)亮/滅占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，就能實(shí)現(xiàn)對亮度的控制。對LED電子顯示屏而言，這意味著只要將代表像素點(diǎn)亮度的數(shù)字轉(zhuǎn)換為像素點(diǎn)發(fā)光的時間（D/T轉(zhuǎn)換），即實(shí)現(xiàn)了亮度的D/A轉(zhuǎn)換。

設(shè)屏幕數(shù)據(jù)刷新的周期為，控制任意像素點(diǎn)亮度的數(shù)據(jù)為n位二進(jìn)制數(shù)

D=bi2i（其中bi=0或1）

Ton為相應(yīng)于D的發(fā)光時間，則像素點(diǎn)亮/滅的占空比為：

d=Ton/Ts=D= bi2i

該表達(dá)式可用可預(yù)置減法計數(shù)器實(shí)現(xiàn)，但每一像素點(diǎn)配一計數(shù)器將使得顯示電路異常復(fù)雜。上式改寫為：Ton=Ts bi2i，這意味著可將Ton分成幾個時間段，由于當(dāng)足夠小時，幾個分離時間段合成的Ton與總長度相同的連續(xù)的Ton其視覺效果是相同的。于是，一般地有，對于n位二進(jìn)制數(shù)據(jù)D=bi2i，將分Ts為n段，并選取適當(dāng)時間分割函數(shù)f(i)，使得第i段Ti=Tsf(i)，其中0Tibi=Ts f(i)bi，這時d=Ton/Ts=Tibi/Ts=f(i)bi

即為此像素點(diǎn)的亮/滅占空比。由于函數(shù)f(i)對所有像素點(diǎn)而言可以是共同的，因而上式表明，只要用f(i)統(tǒng)一控制各個像素點(diǎn)，就能實(shí)現(xiàn)全屏幕所有像素點(diǎn)相互獨(dú)立而又同步的D/T轉(zhuǎn)換。對于單個像素點(diǎn)來說用圖1的電路可實(shí)現(xiàn)上式。圖中SFR為8位移位寄存器，圖為時間分割函數(shù)f(i)的波形。

大屏幕顯示驅(qū)動電路通常采用“串行移位+鎖存+驅(qū)動”的結(jié)構(gòu)，以期盡量減少數(shù)據(jù)傳送線。要全屏幕同時實(shí)現(xiàn)上式，只要將所有ST信號統(tǒng)一由f(i)控制即可。當(dāng)然這樣做的前提是要求移位寄存器中存放的是各個像素點(diǎn)控制數(shù)據(jù)中的同權(quán)位，而這可通過預(yù)先的數(shù)據(jù)處理做到。