基于视觉舒适度LED背光亮度自适应控制系统研究

发布时间：2020-08-28 07:33

随着显示技术的快速发展与笔记本、计算机的个人显示终端的普及,平板电脑与智能手机也纳入了显示终端的范畴,并且己经在人们的学习、生活以及工作中成为不可替代的电子产品。当前,随着科学技术的快速发展以及加大对光与照明深入研究,人们在光与健康之间的关系有着重要发现,有关光与健康的主题研究已经在开展,例如光与非视觉的生物效应、环境光与健康等。然而以显示健康为基础的研究,尤其是LED背光系统对视觉舒适度的影响研究还不够完善。本课题通过眼动仪测量实验和主观观测评价实验,研究了 LED背光显示屏的视觉舒适度.建立了 LED背光亮度的最优视觉调光等级预测模型,搭建了 LED背光亮度自适应控制系统,主要工作内容如下:根据LED背光系统的发展现状,分析了目前LED背光亮度控制系统造成视觉不舒适度的影响因素。总结了当前LED背光控制理论以及显示屏光色特性的测试方法。对两款LED背光显示屏进行了光色特性的测量,分析了不同色温、亮度与屏幕亮度均匀性对LED背光显示屏视觉舒适度影响。开展了在不同环境亮度与显示屏亮度下的LED背光显示屏视觉舒适度测量实验。通过眼动仪测量实验与主观观测评价实验,得出了环境亮度与显示屏亮度对视觉舒适度有着重要影响。从实验结果可知,建立的基于BP神经网络的LED背光亮度最优视觉调光等级预测模型,神经网络训练结果相关系数为99.96%,预测模型最大误差不超过1.84%。本课题以LED背光显示屏亮度最优视觉调光等级预测模型为基础,开发了LED背光亮度自适应控制系统,详细介绍了硬件设计与软件设计,实现了同步数据采集、基于TCP的C-S通信结构、友好的人机交互界面等功能。同时,通过Mathscript实现了最优视觉调光等级预测算法在LabVIEW程序的移植,对系统中采用的增量式PID算法进行了仿真验证,并将获得PID参数应用于LED背光亮度自适应控制系统,达到较好的控制效果,其系统最优视觉调光等级的最大误差为0.945%。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN312.8
【图文】：

ＬＥＤ背光显示屏是由ＵＥＤ组成的背光模组（Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ）产生光线而发光设备，逡逑ＬＥＤ背光显示屏拥有视角宽、分辨率高的特点。ＬＥＤ背光显示屏的结构示意图逡逑如图１－１所示，ＬＥＤ组成的背光模组（Ｂａｃｋ邋ｌｉｇｈｔ邋ｕｎｉｔ，邋ＢＬＵ）为显示屏提供背光源。逡逑在ＴＦＴ与ＣＦ构成的两块玻璃基板之间是液晶，由ＬＥＤ背光模组产生发射出的逡逑光线照射过液晶时，当两块玻璃基板之？间施加的电压的不同时，液晶分子根据电逡逑压的不同使得排列状态发生不同的变化，光线透过不同角度的液晶分子产生不逡逑同，从而实现了控制ＬＥＤ背光显示屏亮度的变化。逡逑＿邋逦逡逑ＣＴ邋坫板—Ｃ 一—＾逡逑液晶Ｍ邋—逦＾逡逑ＴｒｒＭ邋板一逡逑偏振片邋＿一逦手 —逡逑背光模组－Ｊ＾ｚ逦…一逡逑图１－１邋ＬＥＤ背光显示器基本结构图逡逑２逡逑

式背光模组的导光板模组复杂，加工困难，整体亮度低，一般使用直下式背光模逡逑组，而侧入式背光模组一般应用于小尺寸的显示器中［７］，侧入式背光ＬＥＤ背光逡逑模组结构图如图１－２所示。逡逑ＬＣ咂？「逦逦逦－Ｉ邋导光椟逡逑V/一＋＿１＊１邋画逡逑ＬＣＤ面板一？■■■■■■■■■■■■ＨＨａｉａａＲｉｉａｉｎＫｎＢＨＨＭａｉＭａ逡逑图！－２侧入式ＬＥＤ背光模组的结构示意图逡逑直下式ＬＥＤ背光模组是将ＬＥＤ背光光源均匀排列在背光底板底部，光线在逡逑腔体内均匀混光，在背光腔顶部实现均匀光分布。直下式ＬＥＤ背光模组拥有亮逡逑度高、结构简单、光能量利用率高等特点，然而由于ＬＥＤ光源发射出的光线需逡逑要一定的高度才能充分混光，因此背光模组的厚度是设计中的关键点，直下式背逡逑光ＬＥＤ背光模组结构图如图１－３所示。逡逑３逡逑

逡逑旋转，获取光源的三维光强分布图。ＬＥＤ６２６分布光度计如图２－６所示。逡逑＇邋－．－逡逑图２－６邋ＬＥＤ６２６分布光度计逡逑（２）相对光谱功率分布逡逑光源的相对光谱功率分布作为光源光色特性重要标准之一，它存在光谱密度逡逑的相对值与波长之间的函数关系。ＨＡＡＳ－２０００高精度快速光谱辐射计是杭州远逡逑方光电公司的一款产品，它和直径０．５邋ｍ的积分球共同组成测试系统如图２－７所逡逑示。逡逑光谱分析仪又称为光谱仪，是一种用来测量光源光谱功率分布的重要仪器。逡逑其可以用来测量光源或灯具的光功率分布、主波长、峰值波长、色温、显色指数、逡逑光通量、照度、亮度辐射功率等参数。光度球又称为积分球，是也给具有高反射逡逑性能的内表面为白色的空心球体。球体表面有一个窗口可以用来作为进光口或者逡逑用来放置光感器件用干接收光线。逡逑灥逦■逡逑＾逦ｖ：＇s6：ｍ逡逑}0■圈逡逑图２－７邋ＬＩＥＤ光源的光电色参数测量仪器逡逑

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本文编号：2807297