基于LCOS投影显示的LED照明设计与应用

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摘 要
LED 新型光源作为投影显示器件的照明光源是现在研究的一个重点，硅基液晶（LCOS）技术是一种新型的微显示器件，它以高分辨率、高效率在微显示领域有广阔的发展前景。本课题根据 LCOS 调制芯片的特点，将大功率、高亮度 LED新型光源应用到投影光机中，完成了 LED 的专用驱动电路，控制电路、保护电路的设计，并将 LED 光源应用到 LCOS 整机中，对整机的光学性能进行了测试和分析。完成的主要工作如下：
首先，介绍了大功率、高亮度 LED 的结构特点，阐述了当前微显示技术的研究重点，以及当前流行的微显示光学引擎的架构，分析了 LED 光源和 LCOS 调制芯片结合的新型光机设计的突出优势。
其次，介绍了在显示中用到的相关光度学、色度学方面的理论，以及投影显示方面的重要理论和相关的计量参数。
最后，对大功率、高亮度 LED 进行了详细的分析，结合其特性，设计了专用的驱动电路，分析了电路的各部分理论，计算了电路参数。完成了对整个光源照明模块的控制电路设计、驱动电路设计、电流调节电路设计、过压过流保护设计、过温保护电路的设计以及对散热问题的讨论研究，保证了 LED 工作的稳定性，以
及驱动电路的高转换效率。对背投电视整机的光学参数进行了理论计算，完成了整机样机的搭建，测量了具体参数并对当前样机的性能进行了分析。
对 LED 模块和整机输出都做了相关的测试，得到 LED 驱动电流输出可以从10A~30A 线性可调，测得 RGB 三色 LED 的导通电压分别为：2.9V，5.4V 和 5.1V，基本能保证 LED 的稳定工作状态，从测量驱动电流最大、最小值得到电流的纹波小于 10%，基本达到了设计的要求。分别测量了三色 LED 的光通量输出，在工作状态三色 LED 总的输出光通量大于 4200lm。对整机的测试结果为：样机的最大亮度 83.7cd/m2，最小亮度为 65.3 cd/m2；亮度均匀性为 78%左右；光机的输出大约为 50ANTI 流明；色域达到了 90%以上。
从理论计算和实验结果两个方面对 LED 照明模块做了分析，虽然实际的效果和理论计算存在一定的差异，但为下一步工作找到了攻关点，对高亮度 LED 应用于 LCOS 高清显示的深入研究开发和应用推广奠定了一定的基础。

关键词：硅基液晶；高亮度；发光二极管；脉宽调制；驱动控制电路；

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