LED显示屏中的自动亮度控制

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LED电子显示屏是由许多相互独立的像素点（发光元）排列而成，由于像素点的分离性，决定了其发光的控制和驱动只能以数字方式进行。这些像素点的发光状态由控制器同步地控制，独立驱动。视频真彩色显示意味着要对每一个像素点的亮度分别进行控制，并且要在规定的扫描时间内同步地完成。大屏幕是以数以万计的像素点组成的，这使得系统的复杂性较两值显示大屏幕而言大为增加，并对总体的数据传输速度提出了更高的要求。给每一像素点设置一个常规D/A显然是不现实的，必须寻找一种能最大限度降低系统复杂性且性能尽可能高的解决方案。

　　由视觉原理知道，人对像素点的平均亮度感觉可取决于它的亮/灭占空比。也就是说，只要对像素点亮/灭占空比进行调节，就能实现对亮度的控制。对LED电子显示屏而言，这意味着只要将代表像素点亮度的数字转换为像素点发光的时间（D/T转换），即实现了亮度的D/A转换。

　　设屏幕数据刷新的周期为，控制任意像素点亮度的数据为n位二进制数

　　D=bi2i（其中bi=0或1）

　　Ton为相应于D的发光时间，则像素点亮/灭的占空比为：

　　d=Ton/Ts=D= bi2i

　　该表达式可用可预置减法计数器实现，但每一像素点配一计数器将使得显示电路异常复杂。上式改写为：Ton=Ts bi2i，这意味着可将Ton分成几个时间段，由于当足够小时，几个分离时间段合成的Ton与总长度相同的连续的Ton其视觉效果是相同的。于是，一般地有，对于n位二进制数据D=bi2i，将分Ts为n段，并选取适当时间分割函数f(i)，使得第i段Ti=Tsf(i)，其中0Tibi=Ts f(i)bi，这时d=Ton/Ts=Tibi/Ts=f(i)bi

　　即为此像素点的亮/灭占空比。由于函数f(i)对所有像素点而言可以是共同的，因而上式表明，只要用f(i)统一控制各个像素点，就能实现全屏幕所有像素点相互独立而又同步的D/T转换。对于单个像素点来说用图1的电路可实现上式。图中SFR为8位移位寄存器，图为时间分割函数f(i)的波形。

　　大屏幕显示驱动电路通常采用“串行移位+锁存+驱动”的结构，以期尽量减少数据传送线。要全屏幕同时实现上式，只要将所有ST信号统一由f(i)控制即可。当然这样做的前提是要求移位寄存器中存放的是各个像素点控制数据中的同权位，而这可通过预先的数据处理做到。

编辑：吕勇