關鍵詞： LED , S3C2440 , 背光源

　　引言
　　節(jié)能環(huán)保技術是當前世界所關注的焦點，在液晶顯示模組中，背光源的功耗最高可占總功耗的50%以上。尤其在10in 以下顯示產(chǎn)品如手機、PDA、MP3 等便攜式設備中，基本采用電池供電，功耗問題尤為突出。為有效降低液晶顯示器背光源的亮度，以達到節(jié)電目的，本文在ARM 開發(fā)平臺上實現(xiàn)了一種基于直方圖變換的背光源調(diào)光方法，實驗證明，本文提出的方法在失真度為5%的情況下可實現(xiàn)背光節(jié)電約35%.
　　1 背光源調(diào)光方案
　　以TFT 液晶面板結構為例，包括背光、偏光片、液晶陣列、彩色濾光片等部分，人眼所感知的顯示圖像為上述各部分的綜合效果。假設背光亮度歸一化后設為b（為［0，1］區(qū)間實數(shù)），0 對應于背光關閉情況，1 對應于背光發(fā)光亮度最大情況。若光源為LED，則b 的調(diào)節(jié)可包括電流脈寬調(diào)制、電流幅度調(diào)節(jié)等方法。
　　假設以圖像為8bit 灰度圖進行討論，f（x，y）表示圖像中某點（x，y）的灰度值，x、y 為該點坐標。則該點位置的液晶透過率可表示為：
　　t （x，y）=f（x，y）/255 （1）
　　該圖像點可被觀測到的亮度L（x，y）為背光源發(fā)光和液晶透過率的綜合效果，可表示為背光亮度b和液晶透過率t （x，y）的近似線性組合：
　　L（x，y） =b·t （x，y） =b·f（x，y）/255 （2）
　　根據(jù)視覺光效一致性的要求，必須尋找一種方法使像素灰度值在增大（以補償背光b 變?。┑臅r候盡量不飽和。為達到這個目的，本文首先將圖像灰度值范圍先限制在一定區(qū)間，然后再對直方圖進行拉伸，以實現(xiàn)像素灰度值的增大。圖像直方圖由門限fgl 和fgh 進行裁剪，使圖像中的某些點被鉗位于fgl 和fgh，該圖像的灰度區(qū)間限制于［fgl，fgh］，背光源調(diào)光問題轉(zhuǎn)化為這幅直方圖經(jīng)過裁剪的圖像應當如何進行調(diào)整，使得它的背光能盡量降低亮度。
　　顯然對固定的失真度，fgl 和fgh 可以有多種取值，這里取值方式應滿足公式（3）：
　　min （fgh- fgl ） （3）
　　這樣處理的目的是將圖像灰度區(qū)間限制在一個最小范圍內(nèi)。
　　公式（3）實現(xiàn)后，下一步對直方圖進行線性搬移，使灰度整體向暗區(qū)域移動fgl.這樣圖像灰度區(qū)域由［0，255］區(qū)間內(nèi)的原分布，被壓縮在［0，fgh- fgl］區(qū)間。
　　假設背光變暗，此時應對圖像進行灰度拉伸，以彌補背光導致的亮度損失。若采取線性拉伸方法，顯然拉伸的最大倍數(shù)為255/（fgh- fgl），此時像素灰度不會飽和，則背光亮度可由1 降低為（fgh- fgl）/255.根據(jù)公式（2），經(jīng)過處理后的圖像在背光調(diào)節(jié)前后視覺效果不變。
　　2 硬件和軟件實現(xiàn)方案
　　本實驗采用mini2440 開發(fā)板進行驗證，mini2440是一款低價實用的ARM9 開發(fā)板，處理器為三星S3C2440（ARM920T，最高主頻可達532MHz）。液晶屏支持黑白、4 級灰度、16 級灰度、256 色、4，096 色STN 液晶顯示，尺寸從3.5~12.1in，屏幕分辨率可以達到1，024×768 像素，實驗采用了3.5in LED 背光TFT液晶屏。
　　實驗中根據(jù)圖像算法計算圖像的灰度值，通過對顯示圖像的直方圖進行裁剪，使之限定在一定范圍內(nèi)，其后進行直方圖拉伸，再由計算公式（fgh- fgl）/255 計算出背光源的顯示亮度，并控制背光源脈寬調(diào)制輸出脈沖的占空比，實現(xiàn)背光源LED 的亮度調(diào)節(jié)。硬件框圖如圖1 所示。

2012-7-20 16:13:16 上傳

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　　2.1 LED 背光源驅(qū)動設計
　　設計采用恒流型LED 驅(qū)動，輸出電流穩(wěn)定，保證了背光LED 的亮度恒定，方便通過更改相關的外圍電阻來確定輸出電流的大小，并具有高靈敏度的開關控制功能，能實現(xiàn)通過PWM 來控制LED 的亮度。
　　AMC7140 是大功率的LED 恒流驅(qū)動芯片，寬電壓輸入DC 范圍為5~50V， 輸出電流最大達700mA， 適合驅(qū)動1W、3W、5W 的LED 燈，TO- 252- 5L 封裝，帶PWM CONTROL 端（OE 引腳）。如圖2 所示是AMC7140 的引腳圖，其中引腳1 是電源輸入；引腳2 是輸出電流的控制端，通過一個高精度的電阻Rset 接地實現(xiàn)對電流的控制，電流Iset=1.2V/Rset，輸出電流Iout=500×Iset;引腳3 接地；引腳4 是PWM 控制端，高電平有效；引腳5 是輸出端。AMC7140 的應用電路如圖3 所示。