发光二极管(LED) 显示屏具有亮度高、图像清晰、色彩鲜艳、驱动电压低、功耗小、耐震动、使用寿命长和价格低廉等优势。随着高亮度蓝、绿LED 的开发和计算机视频控制技术的突破，全彩色户外LED 显示屏也有了很大发展。目前，全彩LED 被公认是最前途的大屏幕显示器，已经广泛应用于金融、证券、交通和体育场馆等，成为信息显示的重要传媒之一。
随着全彩LED 显示屏市场逐步扩大，人们对显示屏显示的图像质量要求不仅是看全彩色的图像，并希望能够获得逼真的图像效果。但目前全色LED 显示屏却存在环境温度偏离常温时显示屏图像的白场平衡破坏、色彩失真的问题，即LED显示屏图像色彩随着环境温度的变化发生失真。冬季0 ℃以下时，图像的色彩偏暗、明亮度差;而夏季30 ℃以上时，图像色彩鲜艳、明亮。本文通过对LED 温度特性的分析，提出了基于GAMMA 校正曲线的补偿技术来提高和校正图像的色彩，使显示屏的图像色彩不受环境温度的影响。
2、 LED 温度特性分析
在全彩色LED 显示屏中，RGB 三基色的亮度平衡决定了白场的平衡。若RGB 三基色中的一个基色的亮度发生飘移将会严重影响图像的质量，破坏白场平衡，使显示的图像色彩发生畸变。
图1 和图2 反映了一组R、G、B 3 种LED 的正向电压VF与正向电流IF 以及IF 与亮度L 间的关系。可以看出，超过门限电压后，随着VF 的增加， IF 先是缓慢增加而后便急剧增加。
从图2 的IF 与L 曲线可知， IF 的大小直接影响了L 。当IF 达到一定值以后，L 基本趋于饱和。根据图1 和图2 的VF 、IF 和L 特性，在实际中通常用VF 的方式驱动LED ，用串连电阻值的大小调整LED 的RGB 三基色的IF 使其L 一致。而系统对RGB 三基色的IF 的调整，是以常温为基本的标准。
但从L ED 的亮度特性图3 可知，随着环境温度TC 的变化，L ED 的RGB 三基色的显示亮度偏移状况各不相同，B 的飘移较小，而R 的飘移较大，当温度超过80 ℃时，R 相对亮度的变化几乎是常温时的2 倍。这种变化完全破坏了常温时设置的白平衡，使整个显示屏的色度发生严重漂移，图像质量变差。RGB 三基色的相对亮度的偏移如图4 示，可明显看出，常温时三基色的亮度状态和在85 ℃及- 20 ℃时的相对亮度值，正是L ED 的温度特性导致冬季和夏季显示屏的图像质量变差。
 
为了补偿LED 因温度引起的亮度变化，LED 显示系统增加了亮度检测电路。实验发现，以20 ℃温度间隔对色彩进行温度补偿时，能基本上满足图像的观看质量。为此，系统以常温为基础，每隔20 ℃给出相应基色的GAMMA 校正参数。对于- 20 ℃～ + 80 ℃范围，每个基色给出供5 种不同的GAMMA 参数以补偿亮度的变化。图6 给出系统的温度检测电路和相应的控制GAMMA 参数的电路框图。利用温度传感器DS18B20检测环境温度的变化，当环境温度到达设定温度值时，通过微处理器的ARC 3 个I/ O 线输出5 个温度状态中的某一状态值给CPLD。在CPLD 内部设有RGB 三基色(3 ×4 + 1 = 13)13 个(常温时采用一个标准的GAMMA 参数校正，在其他温度下，每个基色一个校正参数) GAMMA 值的参数表，从表查出分别对应RGB 的3 个GAMMA 值提供给亮度控制电路和显示控制电路。
显示控制电路针对每个基色的GAMMA 参数不同产生对应的控制信号，以控制相对应基色的亮度显示数据。即三基色的亮度数据输入相同的情况下，通过显示电路的控制信号控制RGB三基色LED 的导通时间，使RGB 三基色LED 上产生不同的理想亮度，以补偿环境温度变化导致LED亮度特性变化的问题。
系统通过图6 所示的电路完成了LED 显示屏RGB 三基色的亮度补偿，实现了图像色度的调整。表1 为LED 的RGB三色的亮度在常温、- 20 ℃及60 ℃时的情况。
从表2 中可观察到，虽然在常温时LED 的亮度有一些损失，但通过校正，使整个显示屏亮度基本不受外界环境温度的影响，更重要的是补偿了色度的偏差，恢复了白场的平衡，保证了图像的质量。
