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研究生:孫仲元
研究生(外文):Chong-Yuan Sun
論文名稱:以FPGA為基礎之RGBLED調光控制
論文名稱(外文):Design and Implementation of FPGA-Based RGB LED Dimming Control
指導教授:朱慶隆
指導教授(外文):Ching-Lung Chu
學位類別:碩士
校院名稱:南台科技大學
系所名稱:電機工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:116
中文關鍵詞:RGB LEDFPGA數位調光
外文關鍵詞:RGB LEDFPGADigital dimming control
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本文提出一種用於液晶顯示器之RGB LED背光板調光電路,使用FPGA-EPM1270T144來實現三色RGB LED背光板之數位調光回授控制。使用數位電路設計出RGB LED多段調光回授系統以及RS-232遠端控制,使用數位導通週期調光方式來達到RGB光源混色的效果,並提出三種架構來做RGB LED調光電路。由於LED在長時間使用下,其元件隨溫度的變化會影響亮度和色溫穩定性。本文提出利用色彩感測器作光學回授,利用色彩感測器產生的回授電壓,經由模糊控制器作回授控制,控制RGB LED背光板在長時間使用下所產生的色飄移現象。最後經由實驗證明開迴路控制RGB LED的顏色,以閉迴路控制穩定度的效果。
This thesis presents the implement and design of FPGA based RGB LED backlight digital control, including dimming control, feedback control and RS-232 baseband control. By using the digital PWM duty cycle to dim the illumination, we can achieve the RGB mixing light source with unique features such as instant color variability, and proposing three kind of RGB LED dimming control circuit. Under the long time use of LED, its part can affect brightness and stability of the color temperature along with the temperature change. The proposed article makes optics feedback on using the photo sensor element, fuzzy controller stabilizing the color of RGB LED backlight color drift phenomenon which under a long usage, produces the feedback voltage of photo sensor element. Finally, through the experiment, it can be demonstrated that the open loop controls RGB LED the color, and closed loop control stabilizes the RGB LED color temperature.
摘 要 IV
ABSTRACT V
誌 謝 VI
目 錄 VII
表目錄 XII
圖目錄 XIII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究目的 2
1.3 論文架構 3
第二章 光學特性與LED基本特性與原理 4
2.1 基本光學特性 4
2.2 LED特性 6
2.2.1 LED發光原理 8
2.2.2 LED對於其他光源之特性比較 9
2.2.3 白光LED製作方法 10
2.2.3.1 藍色LED與螢光粉所產生之白光LED 10
2.2.3.2 紫外線LED與螢光體產生之白光LED 11
2.2.3.3 使用RGB三種LED所混色之白光LED 12
2.3 RGB LED背光模之特點 14
2.4 色彩感測器 18
2.4.1 色彩感測器簡介 19
2.4.2 感測器工作原理 19
第三章 LED驅動器 21
3.1 LED驅動器之特性 21
3.1.1 直流控制 21
3.1.2 LED調光方式 22
3.2 LED排列方式與驅動器之關係 23
3.2.1 串聯排列 23
3.2.2 並聯排列 24
3.2.3 串並聯排列 24
3.2.4 交叉式排列 25
3.3 常見LED驅動器拓樸架構 26
3.3.1 電容降壓式LED驅動器 26
3.3.2 降壓式轉換器拓樸架構 27
3.3.3 升壓式轉換器拓樸架構 28
3.3.4 半橋式轉換器拓樸架構 28
3.3.5 全橋式轉換器拓樸架構 29
3.3.6 推挽式轉換器拓樸架構 30
3.3.7 白光HI-LED驅動器拓樸架構 30
3.3.8 無漣波電流之順向式轉換器 31
第四章 調光電路與控制流程 32
4.1 整體架構 32
4.1.1 調光電路架構 33
4.1.1.1 PWM電壓控制架構 33
4.1.1.2 電感器與快速二極體之架構 35
4.1.1.3 定電流控制之架構 37
4.2 VB介面與RS-232通訊協定 39
4.2.1 VB程式流程 40
4.2.2 RS-232通訊協定 42
4.2.3 RS-232串列傳輸 43
4.3 類比數位轉換器 44
4.4 數位控制器之架構 46
4.4.1 調光功能 48
4.4.2 模糊控制器 51
4.4.2.1 模糊化 51
4.4.2.2 規則庫 52
4.4.2.3 決策推論 54
4.4.2.4 解模糊化 54
4.4.3 模糊控制器數位設計 55
第五章 實驗結果 61
5.1 PWM電壓控制架構 61
5.2 電感器與快速二極體架構 69
5.3 定電流控制架構 75
第六章 結論與未來研究方向 94
6.1 結論 94
6.2 未來研究方向 95
參考文獻 96
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