具有自動調光功能的LED背光電路設計與研製

Design and Implementation of an Automatic Illumination Adjusting LED Backlight Circuit for LCD Panel

劉純漢(Chun-Han Liu)

指導教授 ： 何金滿

中原大學/工學院/電機工程研究所/碩士(2009年)

https://doi.org/10.6840/cycu200900907

摘要

近年來隨著電子資訊產業的快速發展，人們對光源的需求與日俱增，LED產品的開發與應用前景十分誘人，已成為二十一世紀明星的產業，尤其是白光LED應用於顯示器的背光源。由於LCD面板本身無法產生光源，所以必須利用背光的方式將光投射到面板上，讓面板產生亮度，且亮度必須分佈均勻，而獲得畫面的顯示。LED具有體積小與省電的優點，可是攜式電子產品所十分需要的，因為在有限的電池電量下，省電的LED能夠使產品能有更長的運作時間。
本篇論文所做的研究是設計一個白光LED驅動電路，並在電路中增加一個環境光感測器，使得LED背光源會隨著環境照度的不同而有不同的輝度輸出，同時也降低驅動電路的消耗功率。論文中並探討白光LED發光原理與LED種類，當應用於背光模組時之串並聯結構與優缺點分析。
最後針對實體電路部分做量測，包含升壓電路之驅動波形量測、白光LED驅動整體效率量測與均流電路量測，並參考國家CNS照度標準訂定本實驗參考之環境照度，比較不同環境照度下驅動電路的消耗功率，以確認其省電效果。經本文實際電路製作的驗證，在升壓電路中各升壓切換模擬波形與實測波形是相符合的、在均流電路上不平衡可控制在1%以內，且在自動調光模式下平均可省電67%，經以上實驗的結果可証明自動調光系統的可行性，且此原理可廣泛應用於所有自動照明系統。

關鍵字

LED驅動器 ； LED背光 ； 自動調光 ； 環境光感測器

並列摘要

The growth of illuminant requirement is increasing very fast with the rapid development of electronic information technology. The LED is one of the illuminants, which is one of the main industries in the 21 century, especially applied to backlight of TFT-LCD displays. Because of the liquid crystal can’t generate the luminance by itself, a TFT-LCD display needs the light source such as CCFL, LED, etc. By smaller size and less power consumption, LED becomes the best light source. Therefore, the production of LED becomes the main stream of future industrial development.
The object of this thesis is to design a white-light-LED driving circuit for TFT-LCD backlight system. This circuit utilizes the ambient light sensor to regulate the luminance of LED with referring ambient light automatically, further to decrease the power consumption of LED driver module.
In the final, this thesis analyzes the implement of LED driving circuit and compares power consumption under different ambient light based on luminance standard of CNS. The results show current unbalance is under 1%, and power consumption can be reduced up to 67% at luminance adjusting operation. Therefore, this thesis proves the feasibility of this automatic luminance systems and this theorem can be applied to other automatic luminance system.

並列關鍵字

LED driver ； automatic luminance system ； LED backlight ； ambient light sensor.

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