一种车载显示屏背光亮度控制系统的制作方法

本发明属于车载显示器件制造，尤其涉及一种车载显示屏背光亮度控制系统。

背景技术：

1、当前车载显示屏背光模组普遍采用表面贴装型发光二极管作为光源，随着半导体结温升高，发光二极管的光通量和发光效率会出现非线性下降，现有显示驱动方式通常利用设置在印制电路板边缘的热敏电阻采集环境温度，并根据测得的温度对整个背光阵列统一输出脉宽调制占空比补偿信号。

2、随着车载显示屏向超薄化和高集成度发展，发光二极管在有限空间内的排列密度逐渐增大，座舱内较大的温度变化以及日光直射，会使背光模组中心区域与边缘区域出现明显的温度差异，现有集中测温方式通常以整体温度代表各个离散发光单元的温度状态，难以反映不同位置的空间热阻和局部积热情况，高温区域的发光二极管因此容易承受较大的热负荷，造成发光效率加快下降，并出现显示面内亮度和色彩失真，除温度检测硬件布局存在的局限外，现有的背光控制方法在调节逻辑上也存在明显不足，例如，公开号为cn113851088a的中国发明专利申请公开了一种汽车仪表自适应背光控制系统及方法，通过光照传感器与屏温传感器采集环境光照度与显示屏宏观温度，并根据预设温控区间调整脉冲宽度调制信号的占空比，然而，该控制方案仅以整屏宏观温度作为温控判据，无法反映高密度阵列中各个发光芯片真实的内部结温状态；且在调节过程中未考虑高频脉冲驱动下回路寄生压降与瞬态振荡对采样信号的干扰，易导致发光效率补偿滞后，在临界温度附近极易产生背光跳变与频闪，为了获得单个发光器件的温度状态，现有方案还尝试利用发光二极管正向导通电压随温度变化的特性，通过采集器件两端电压反演结温，然而，在密集布线和脉宽调制大电流驱动条件下，印制电路板走线铜箔存在随温度变化的寄生电阻，功率开关管也存在导通内阻，驱动电流流过这些回路寄生阻抗时会产生附加压降，并叠加到采样电压中，使采集到的端子电压偏离发光二极管pn结本身的正向电压，同时，脉宽调制信号在电平跳变时还会引起寄生电感和寄生电容的充放电振荡，进一步干扰采样电压。

3、因此，在车载高密度背光模组的脉冲驱动条件下，如何降低回路寄生压降和开关瞬态振荡对采样信号的影响，准确获得发光单元的实际结温，并据此进行稳定的动态补偿和防频闪控制，成为本发明所要解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决背景技术中的问题，本发明的技术方案如下：一种车载显示屏背光亮度控制系统，包括：

2、特征提取单元，与设置于车载显示屏背光模组中的目标发光二极管连接，用于在脉宽调制恒流驱动周期的导通阶段，延时避开开关瞬态振荡并在恒定平台期采样目标发光二极管两端的实时采样电压，获取实时驱动电流，将实时驱动电流与回路寄生阻抗相乘计算回路寄生压降，自实时采样电压中扣除回路寄生压降以解算出本征实时正向电压；

3、状态解算单元，与特征提取单元连接，存储有标定基准正向电压、基准结温与电压温度相关系数，用于计算本征实时正向电压与标定基准正向电压的正向电压差值，结合电压温度相关系数与基准结温解算目标发光二极管的实时结温；

4、驱动控制单元，分别与状态解算单元和目标发光二极管连接，内置有界定结温、目标光通量与补偿正向电流对应关系的补偿矩阵，用于依据实时结温查询补偿矩阵确定补偿正向电流，在实时结温低于结温安全阈值时输出调制有补偿正向电流的驱动脉冲至目标发光二极管，在实时结温达到结温安全阈值时输出降额保护电流，且在实时结温回落至回差恢复温度以下时恢复输出调制有补偿正向电流的驱动脉冲。

5、优选的，特征提取单元包含开关瞬态屏蔽模块与电压校正模块；开关瞬态屏蔽模块用于在脉宽调制恒流驱动周期的驱动脉冲上升沿后延时预设导通稳定时间，避开回路寄生电感与寄生电容的充放电振荡，在电流恒定平台期对实时采样电压采样保持；电压校正模块用于将实时驱动电流与回路寄生阻抗相乘得到回路寄生压降，自实时采样电压中扣除回路寄生压降，输出本征实时正向电压至状态解算单元。

6、优选的，目标发光二极管为表面贴装型半导体发光器件，封装结构为带引线的塑料芯片载体，具有120°视角度以及4.0mm×1.4mm×0.7mm的外形尺寸，额定功率为0.2w至0.5w，且在-40℃至110℃工作温度范围内的动态光通量输出范围为24lm至75lm。

7、优选的，状态解算单元中存储的电压温度相关系数通过标定低温与标定高温下的电学参数预先确定；在标定低温设定为20℃至30℃且测得标定低温正向电压为2.12v至3.22v，标定高温设定为90℃至120℃且测得标定高温正向电压为2.23v至3.25v的标定工况下，电压温度相关系数标定为480℃/v至510℃/v，标定基准正向电压设定为2.15v至3.58v，基准结温设定为20℃至30℃。

8、优选的，驱动控制单元内部固化的补偿矩阵基于目标发光二极管在不同结温下的发光效率随温度衰减曲线预先标定；当实时结温处于25℃至110℃区间内升高时，补偿矩阵输出单调递增的补偿正向电流，以补偿目标发光二极管因温升引起的光通量衰减，维持车载显示屏在设定档位下的恒定光通量输出。

9、优选的，驱动控制单元包含脉宽调制发生模块与功率驱动级电路；脉宽调制发生模块用于依据查询补偿矩阵获取的补偿正向电流，调整输出脉冲的导通占空比；功率驱动级电路与脉宽调制发生模块连接，用于响应调整后的导通占空比向目标发光二极管输出对应强度的脉冲驱动电流。

10、优选的，结温安全阈值设定为100℃至120℃；降额保护电流的数值小于目标发光二极管在20℃至30℃基准结温下的额定工作电流；回差恢复温度设定为低于结温安全阈值10℃至15℃的温度阈值，驱动控制单元在目标发光二极管的实时结温自110℃以上回落至回差恢复温度以下前，持续输出降额保护电流，以防止背光亮度在结温安全阈值临界点发生高频跳变。

11、优选的，回路寄生阻抗包含车载显示屏背光模组中印制电路板走线铜箔的等效寄生电阻与功率开关管的导通内阻之和，回路寄生阻抗的标定阻值处于0.30ω至0.80ω之间，用于在特征提取单元中抵消驱动电流流经走线铜箔与开关管内阻产生的毫伏级采样电平叠加误差。

12、优选的，车载显示屏背光模组包含呈矩阵排列的多个发光二极管发光单元，特征提取单元、状态解算单元与驱动控制单元分别与各个发光二极管发光单元构成独立的闭环控制回路，用于对车载显示屏背光模组中心区域与边缘区域的不同发光二极管发光单元实施空间离散化的独立结温解算与差异化亮度补偿，以消除车载显示屏在极端温差工况下的局部亮度和色度不均匀现象。

13、相对于现有技术，本发明一种车载显示屏背光亮度控制系统，具有以下优势：

14、1、在车载显示屏背光亮度控制中，特征提取单元利用实时驱动电流与回路寄生阻抗对采样电压进行校正，能够减小走线寄生压降和功率开关管导通内阻对采样结果的影响，使得解算得到的本征实时正向电压更接近目标发光二极管的实际导通状态，在此基础上，状态解算单元能够更准确地获得实时结温，避免因回路附加压降造成结温计算偏高，减少由此引起的错误降额保护，使车载显示屏背光模组在较大驱动电流和连续工作条件下保持较稳定的发光强度和光通量输出。

15、2、特征提取单元避开脉宽调制驱动信号跳变后的瞬态振荡，在驱动电流进入恒定平台期后进行采样，可以减少寄生电感和寄生电容充放电产生的开关干扰对采样电压的影响，由此能够获得更加稳定的采样信号，降低高频开关尖峰对实时结温解算的干扰，为后续结温计算和驱动电流调节提供可靠依据，提高车载显示屏在高频脉宽调制工作条件下的采样可靠性。

16、3、状态解算单元与驱动控制单元根据目标发光二极管的实时结温，通过补偿矩阵确定补偿正向电流，可以针对发光效率随温度升高而下降的情况及时调整背光输出，这样能够减小不同位置发光二极管因局部温度差异产生的光通量变化，改善车载显示屏内部散热条件不一致造成的发光强度不均，减少局部亮度和色度偏差，从而在较宽的工作温度范围内保持全屏亮度均匀性和色彩一致性。