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LED显示屏驱动设计原理及发展趋势(第1页) 来源：LED环球在线 　 作者：　 浏览：3093人次　 发布：2010-11-05 注：其他网站转载须注明出处，转载而不注明出处者，一经查实，将追究其法律责任 大屏幕一直是LED领域发展重要的组成部分，是大型娱乐、体育赛事、广场主题显示重要组成部分，全彩屏从蓝光LED诞生以来，一直保持高速发展态势。在装饰显示市场LED将起到积极的作用，市场扩张明显。我国是全球LED显示屏生产大国，从LED芯片、驱动IC、控制器、屏幕制造等环节完全占据主导地位。 一、概述 大屏幕一直是LED领域发展重要的组成部分，是大型娱乐、体育赛事、广场主题显示重要组成部分，全彩屏从蓝光LED诞生以来，一直保持高速发展态势。在装饰显示市场LED将起到积极的作用，市场扩张明显。我国是全球LED显示屏生产大国，从LED芯片、驱动IC、控制器、屏幕制造等环节完全占据主导地位。 16位移位恒流IC的由来：双色屏主要是以显示文字为主，单片机扫描比较方便，由于LED数量的增加，为了节省O/I资源，采用74HC595移位扫描。为了更适合LED的应用在此基础上整合了恒流电流设定功能，增加了电流驱动能力，更符合需求及成本需要又封装出16位器件，被目前全彩屏广泛采用。 电流驱动能力不断降低，早前TLC5940高达120mA单路驱动电流能力，后来TB62726、ST2221、MBI5026电流驱动能力都降低到80-90mA.目前基本上是采用45mA电流驱动能力，比如MBI5024和CYT62726.电流驱动能力降低，主要原因是LED器件发光强度越来越高，为了提升图像质量，静态屏幕设计越来越多采用，对驱动电流能力需求降低。从IC成本角度可以缩减芯片尺寸，从而降低成本，为此设计出25mA静态屏幕驱动芯片CYT62727。 目前全球有80%的LED屏幕采购生产来至中国大陆，普遍采用16通道恒流器件设计，短期内还会继续延续，至少未来5年内不会消失，主要是配套控制技术成熟，产品已经系列化，除非系统控制技术和芯片驱动设计有巨大的飞跃，成本进一步的降低，否则现状不会改变。近年来，不少公司不断推出新架构，都未来得到市场认可。最大的问题是通过控制技术，假如改变LED的颜色一致性，新的技术没有大的突破之前，对应用者吸引不大，购买意愿不强。 近几年，大陆芯片设计公司一定会替代性的占领LED显示屏市场，像士兰明芯稳居主流显示屏LED芯片供应商，原因有出色的品质保证外，良好的直销模式是赢得市场法宝。未来驱动IC也需要直销模式。显示屏企业大多是大陆本土企业，和台系IC在分销账期、交货速度和信任度上还需要进一步的改善。 在驱动应用技术上，色彩的矫正技术亟待解决的瓶颈，显示屏衰减一致性问题突出，波长矫正和亮度矫正是下一个重点突破目标，首先是解决亮度一致性问题，再而是波长的一致性矫正。这是世界性难题，也是当前亟待解决的技术难题。 控制技术发展已经走到世界的前列，但是在新方式控制理念上停滞不前，原因是控制器厂家和IC设计厂家配合不畅，各自相对独立，驱动技术和控制技术不能很好的衔接，采用16通道兼容性设计发展成熟度高，新的控制技术推出很少，更谈不上技术的革新。16通道恒流器件在LED屏幕上采用长达十几年之久，到目前也只不过是减低电流，应对竞争激烈的价格而已，并没有技术上的突破。先后多家公司推出了系列IC,并没有得到很好的应用，是控制技术的缺失造成的。在电脑技术飞速发展的今天，可以替代简化控制器的规模，但是技术的移植也需要IC设计厂家的支持，市场缺失控制技术和芯片驱动整合性的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 提供商。 2009年LED显示行业国内市场规模超过300多亿，年产值过亿的企业有30多家，过千万100多家，大小有上千家企业从事显示制造行业。LED显示屏继续保持15%增长速度，技术日渐成熟。我国大型赛事工程不断，带动LED增长强劲。比如：奥运、世博、亚运会、上海迪斯尼、地铁、高铁等工程赛事。 二、屏幕原理设计 文字显示屏，只要内容显示清楚，有足够的的亮度，基本上都会满足客户需要了。但是对于图像显示屏的显示质量进行评价，问题就复杂得多。一般是主观方式来评价显示屏图像显示质量。所谓主观方式评价，就是人为的方式评判，通过观察图像显示质量做出评判。这样。评价结果不仅与图像本身显示质量有关，而且与观察者的主观因素也有关系，很难说是公正和确切性的标准。尽管如此目前还是没有很好的办法，在没有客观的测量方式出现之前，主观方式仍然是最有效、实用的方法。 ㈠ 最大显示色彩数 显示器的每个像素的颜色都是由RGB（红、绿、蓝）三种基色组成。低端的液晶显示板，各个基色只能表现6位色，即26=64种颜色。通过简单的计算，我们可以知道每个独立像素可以表现的最大颜色数是64×64×64=2.62K种颜色；高端液晶显示板利用FRC技术则使得每个基色则可以表现 8位色，即28=256种颜色，则像素能表现的最大颜色数为256×256×256=16KK种颜色。这种显示板显示的画面色彩更丰富，层次感也好。目前市面上的液晶显示器此两种显示板都有采用，大家可以留心一下。 表面的照度单位勒克司；将此数值与屏体有效显示面积相乘，得到整个屏体的在最佳视角上的发光强度，假设屏体中每个像素的发光强度在相应空间内恒定，则此数值可被认为也是整个屏体的光通量。一般室外LED显示屏须达到4000cd/平方米以上的亮度才可在日光下有比较理想的显示效果。普通室内LED,最大亮度在700~2000cd/平方米左右。 单个LED的发光强度以cd为单位，同时配有视角参数，发光强度与LED的色彩没有关系。单管的发光强度从几个mcd到五千mcd不等。LED生产厂商所给出的发光强度指LED在20mA电流下点亮，最佳视角上及中心位置上发光强度最大的点。封装LED时顶部透镜的形状和LED芯片距顶部透镜的位置决定了LED视角和光强分布。一般来说相同的LED视角越大，最大发光强度越小，但在整个立体半球面上累计的光通量不变。 当多个LED较紧密规则排放，其发光球面相互叠加，导致整个发光平面发光强度分布比较均匀。在计算显示屏发光强度时，需根据LED视角和LED的排放密度，将厂商提供的最大点发光强度值乘以30%~90%不等，作为单管平均发光强度。 一般LED的发光寿命很长，生产厂家一般都标明为100,000小时以上，这是在设定的最佳的条件下，实际还应注意LED的亮度衰减周期，亮度衰减周期与LED生产的材料工艺及生产厂商有很大关系，一般在经济条件许可的情况下应选用亮度衰减较缓慢的品牌。 实际使用中，光强计算常常采用比较容易测绘的数据单位或变向使用。对于LED显示屏这种主动发光体一般采用cd/平方米作为发光强度单位，并配合观察角度为辅助参数，其等效于屏体。 屏幕多采用直插型椭圆形LED,国内的封装技术大多可以满足屏幕设计需要。LED芯片多采用有Cree或用士兰明芯、厦门三安等国内LED发光芯片封装。 大屏幕一直是LED领域发展重要的组成部分，是大型娱乐、体育赛事、广场主题显示重要组成部分，全彩屏从蓝光LED诞生以来，一直保持高速发展态势。在装饰显示市场LED将起到积极的作用，市场扩张明显。我国是全球LED显示屏生产大国，从LED芯片、驱动IC、控制器、屏幕制造等环节完全占据主导地位。 ㈡ 驱动芯片时序 中国照明网技术论文·LED照明 CYT62726内部是16位移位寄存器，多颗CYT62726串行数据移位，每个时钟周期CLK移送1位数据SDI,串行数据输入驱动器开/关控制。施密特缓冲输入。当其中数据“1”被写入到SDI的开关控制移位寄存器/时CLK的上升沿。 中国照明网技术论文·LED照明 灰度控制模块仿真波形图 中国照明网技术论文·LED照明 CLK 串行数据移位时钟。施密特缓冲输入，所有的数据/关控制的转变移位是由1位的最高位同步的CLK的上升沿，单路数据移位到SD在同一时间。 CLK的上升沿输入获准后，持续100ns的上升沿。 LE 边沿触发锁存器。施密特缓冲输入。当前对应移位寄存器中数据，在此上升沿数据被锁存。 中国照明网技术论文·LED照明 移位锁存仿真波形图 中国照明网技术论文·LED照明 OE 所有输出空白。施密特缓冲输入。当OE是低电平时，所有恒流输出（OUT0?15）被执行。当OE= 1,所有恒流输出控制的开关在数据控制数据/锁存状态。OE决定执行数据长度时间。 这种时序传输方式是，沿用74HC595通用逻辑数据传输方式，在LED屏幕上已经使用了十多年历史，显得古老而落伍。LED屏幕亟待新的数据传输格式，简化的、高效的传输方式，从而减低设计复杂度，降低设计成本和提高屏幕可靠性。 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 数据和时钟需要协调一致，可是在线路设计中，数据采用串行传输，而时钟则是并行传输，势必数据延时会造成输出错位。这是4线传输格式最大的缺点，数据和时钟不能很好的同步，级联性较差，控制器成本高。落伍的数据传输格式，控制器产生灰度等级，屏幕刷新率低，传输数据量大，是LED屏幕目前发展瓶颈。 ㈢ 驱动芯片方框图 CYT62726内部线路相对比较简单，电阻通过电流镜比例调节输出电流值，芯片是统一设定16通道电流值的，所以在屏幕设计时通常是单颗IC驱动单一颜色，3片IC组成16个像素。这样可以通过LED分选获得亮度一致性，3颗IC设定不同的驱动电流值，组成合适的16像素白平衡。芯片恒流误差显得很重要，电流误差参数也同时影响LED白平衡水平。 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 移位寄存器（D触发器）负责数据（SDI）的队列，按照时钟（CLK）时间，移动数据队列。正确的数据被锁存讯号（LE/）存储，这里可能就是二进制的1或0,执行的灰度长度由使能（OE）讯号决定，灰度等级的表现是使能的倍数，使能数据宽度决定最小灰度等级。 三、LED屏线路设计 ㈠ 驱动周边器件选择 在屏幕设计大约在3-6片CYT62726分布的PCB范围内，设置1000uF左右容量电容器，在选择滤波电容时，应用采用低ESR（等效串联电阻）电容器，以最大限度的减小输出波纹，这是与其它电介质相比，这些材料能在较宽的电压和温度范围内维持其容量不变。 在电源和地之间连接着去耦电容，它有三个方面的作用：一是作为本集成电路的蓄能电容；二是滤除该器件产生的高频噪声，切断其通过供电回路进行传播的通路；三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。 对于设计LED点彩产品，灯点内部增设滤波电容非常重要，主要在于越是色彩的变化丰富供电波动更会增加，滤波电容在这里显得比设计在任何产品中都要重要。对于大多数高的电流设计，推荐采用一个470至1000uF容值。这里设计不能没有这颗电容。 中国照明网技术论文·LED照明 见下图，通常我们设计线路时，会在IC输入设计去耦电容：一方面是本集成电路的蓄能电容，另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值是0.1uF.这个电容的分布电感的典型值是5uH,0.1uF的去耦电容有5uH的分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz左右，对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果。去耦电容的选用并不严格，可按C=1/F,即10MHz取0.1uF。 对于大多数高的电路设计，在输入采用一个0.01至0.1uF电容就足够了。这里设计不能没有这颗电容。 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 在VCC电源供电中建议串接一只10Ω电阻（一般设计并没有这颗电阻），LED屏幕工作时内容波动比较大，会超过10V以上。建议VCC还是需要电阻减少冲击，主要是减小电压波动带来的波峰，特别是LED显示，Vp-p会高出数倍。IC电源输入端也是最易受到冲击地方，电阻的存在同时也会提高电容滤波效果，这里也可以考虑增加一颗4.7uF的电容提高电压的稳定性。16位恒流器件VCC耐压并不高，和输出恒流端口耐压是不一样的，在这里增加一颗电阻非常重要，后面还会介绍结合PCB设计，分开供电的方式避免波峰值冲击。 在设计产品时需要确定输出电流值，CYT62726第23管脚是为方便设置电流而设计，外设电阻选择按前章节公式计算，也可以按下表选取，参考设计910Ω大概在20mA电流值。PCB板级设计电阻要紧贴近IC管脚23与1之间，减小这两个管脚PCB板级电阻会提高参考恒流精度。 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 CYT62726是兼容性16位恒流器件，在串行16位数据设计中，采用多片级联方式，CLK、LE、OE是并行传送结构，在数据传递中需要增加74HC245来提高驱动能力，一般建议3-6片CYT62726设置1片74HC245.SD数据是串行传递方式，按照设计设计可以采用经过74HC245,也可以不经过74HC245,因为数据串行传送有足够的驱动能力。 ㈡ 静态LED显示屏设计参考 静态驱动方式是有利于LED寿命的设计，随着驱动IC成本不断降低，越来越多的采用静态设计方式，静态是针对扫描屏设计方式而言的，CYT62726输出端口只单独连接1颗或1串LED,数据传送针对单个像素点驱动，IC使用数量最多的一种设计。静态设计比较能发挥LED性能，驱动电流值是LED正常工作值，有利于LED最佳使用寿命。 在静态屏幕设计中，多片CYT62726级联方式，CLK、LE、OE是并行传送结构，在数据传递中需要增加74HC245来提高驱动能力，一般建议3-6片CYT62726设置1片74HC245.SD数据是串行传递方式，按照设计设计可以采用经过74HC245,也可以不经过74HC245,因为数据串行传送有足够的驱动能力。 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 ㈢ 1/4扫描应用参考设计 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 1/4扫描设计方式也是LED屏幕采用较多的设计方式之一。主要是不需要太高LED亮度的产品设计，比如室内屏；不需要太高灰阶等级的屏幕，比如多用于数字图形显示的地方。 1/4扫描设计数据、时钟、锁存、使能传送方式是和静态设计一样的，为了提高刷新率，传送数据量会增加数倍。 1/4扫描需要增加B0-B3扫描选通线，在每帧单位时间内，B0-B3会按次序选通一次，在单位时间1S钟内B0-B3分别占用（1/4）S时间。 每当B0-B3被选通，其中被选通点亮的LED数据被移位到该像素，并锁存和使能（执行显示）。 CYT62726的16个端口驱动其中B0-B3选通线中共4颗LED,相对应4个单一颜色像素点，IC驱动电流是4颗LED电流的总和。 CYT62726的16个端口电流是统一设定的，为了保持白平衡R'G'B分别采用3颗CYT62726设计。选通讯号是由控制器送出的，驱动PMOS打开和关闭B0-B3选通线，PMOS驱动能力与选通线B0-B3连接LED数量有关系，是整个选通线上LED电流总和，通常选择4953,但是要注意MOS驱动能力。 在1/4扫描设计中，CYT62726是多片级联方式，CLK、LE、OE是并行传送结构，在数据传递中需要增加74HC245来提高驱动能力，一般建议3-6片CYT62726设置1片74HC245.SD数据是串行传递方式，按照设计设计可以采用经过74HC245,也可以不经过74HC245,因为数据串行传送有足够的驱动能力。 在1/4扫描设计中，一般驱动电流较大，单颗红色LED时，需要串接电阻分压，分担芯片热量。最好的办法是两颗红色LED串接，提高亮度降低驱动电流，但是需要和设计面板显示结构相结合。 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 ㈣ 1/8扫描单双色屏幕参考设计 1/8扫描设计主要是设计应用在不需要太高灰阶等级的单双色屏幕，比如多用于数字图形显示，车站、码头、银行汇率牌，条形字符屏幕。1/8扫描相对于静态显示CYT62726使用量减少了8倍，降低设计成本是采用扫描设计方式的主要原因。 1/8扫描设计数据、时钟、锁存、使能传送方式是和静态设计是一样的，为了提高刷新率，传送数据量会增加数倍。显示灰阶度降低可以降低数据传送量，这能是采用扫描方式设计的原因之一。 1/8扫描需要增加A0-A2扫描选通线，A0-A2译码讯号是控制器送出的，在1/8扫描要增加74HC138译码，74HV138是3/8译码器，在每帧单位时间内，B0-B7会按次序选通一次，在单位时间1S钟内B0-B7分别占用（1/8）S时间。 每当B0-B7被选通，其中被选通点亮的LED数据被移位到该像素，并锁存和使能（执行显示）。 CYT62726的16个端口驱动其中B0-B7选通线中共8颗LED,相对应8个单一颜色像素点，IC驱动电流是8颗LED电流的总和。 74HC138选通讯号驱动PMOS打开和关闭B0-B7选通线，PMOS驱动能力与选通线B0-B7连接LED数量有关系，是整个选通线上LED电流总和，通常选择4953,但是要注意实际驱动能力。原理图限于篇幅后面被省略，B0-B7选通线还可以向后级延伸。 在1/8扫描设计中，CYT62726是多片级联方式，CLK、LE、OE是并行传送结构，在数据传递中需要增加74HC245来提高驱动能力，一般建议3-6片CYT62726设置1片74HC245,原理图限于篇幅后面被省略，CYT62726级联数量还可以向后级延伸设计。SD数据是串行传递方式，有足够的驱动能力，现有的屏幕设计多是经过74HC245,也可以不经过74HC245,这样可以减少SD数据延时时间。 因1/8扫描总的驱动电流较大，在5V电源设计情况下，红色LED正向电压较低，需要增加电阻分担CYT62726功耗。若同时串接2颗红色LED就不需要设置电阻。蓝、绿色也不需要增加电阻。其它设计方式请注意功耗问题，因实际情况而定。 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 ㈥ 恒流输出精度及计算 16通道恒流是该芯片重要参数之一，它有几个关键指标组成：恒流最低压差；片间恒流误差；VCC电压调整率；负载调整率；温度漂移。 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 1） 输出恒流压差希望越低越好，通常维持在0.6-1V之间，最好是低于0.6V.从上图测试曲线可以看出，随着输出电流的增加，压差也会增加。在有一种设计中很关键，例如2R屏设计中： 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 很多的屏幕是2R''''''''''''''''1G''''''''''''''''1B设计的，2颗红色LED需要4V电压才能正常点亮，假设驱动IC需要1V压差，那最低建立恒流电压是5V,在5V电源供电情况下，远离电源端子地方有可能达不到5V最基本电压值。屏幕出现偏色，输出电流调整不到理想值，问题就是出在这里。 由此可以看出恒流压差维持到0.6V是最合理的，部分IC为了降低成本，大幅度减小尺寸，是造成压差高的主要原因。16通道恒流IC是线性恒流方式，压差的形成是IC最主要的热源之一，较低的压差利于芯片散热。 2） 片间恒流误差±3%;片间误差是恒流输出重要的参数之一，我们通常看到标注片内通道±1.5%,片间通道±3%恒流误差，实际片内误差可以不予考虑，因为我们不会单独使用1颗芯片，在LED屏幕设计主要考虑片间误差。 3） 受VCC电压变化恒流精度影响±0.07%/V;VCC电压变化是会影响到输出电流精度的，在PCB设计走线要考虑LED供电和IC供电分开，提高滤波效果，能达到很好的效果。 4） 负载调整率，负载端电压影响的电流输出特性，维持在±0.01%/V;负载电压不同或波动，会影响恒流精度，虽然是很小。解决的办法是尽量加宽PCB供电走线。 按照下面表格选取合适的宽度和铜厚： 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 5） 温度恒流漂移0.0005%/℃。环境温度和芯片发热也会影响到输出恒流精度，30℃上升到70℃大概会有2%误差，也相当重要。 ㈦ 输出电流计算 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 通常会给出一张表格，标注随电流输出的电阻设定曲线，在IC内部是一个电流镜与实际输出电流成一定的比例，因各家设计而有所不同，设计大多类似。表格只是指示输出电流曲线，并不能准确的确定具体电阻阻值，最好是套用下面公式可以计算输出电流值： 中国照明网技术论文·LED照明 Vref 为23管脚输出电压，Vref 维持在1.2V左右。例如：输出电流设定在20mA,电阻值在910 左右，即： 中国照明网技术论文·LED照明 大概电流在20mA左右，公式计算误差电流维持在±5%以内。严谨的电路设计需要精确测量，经确认后的电流，保持±1%电阻值误差，批量中电流精度维持在±3%以内。 四、芯片测试 ㈠ 驱动IC耐压需求 屏幕驱动芯片耐压是很重要的，一般屏幕虽说供电只有5V,可是显示内容变化剧烈，因此而产生的电压峰峰值（Vp-p）远比我们想象的要高。开关电源本身就有峰值电压，与选择电源有很大的关系，但是客户允许的售价限制我们的电源选择水平，这里告诉大家开关电源是其中因数之一。对减小纹波，屏幕PCB布线也非常关键，这是个很赫手的问题，需要有专门的PCB 工程师。屏幕电源分布供电情况，也是重要的因数。 受上述因数影响，电压峰峰值（Vp-p）计算是复杂的，从应用角度实测，静态屏幕通常大约在7-9V之间。扫描屏幕大概在10-13V之间，扫描屏幕电压峰峰值升高和扫描屏幕开关速度提高有密切关系，传输速率提升，提高LED开关速度，同时也提升电压波动变化率，电压峰峰值也会提高。 前面讲过最开始是采用74HC595设计屏幕，后来发现耐压只有9V（5V低压工艺）设计的74HC595会因此损坏，分析认为是电压峰峰值所致，在屏幕的发展过程中不断的提高输出端口的耐压，彻底的解决了这个问题。这些年有部门公司设计16通道IC,采用了耐压9V的设计，在部分屏幕使用没有问题（多是静态屏幕），可是有些公司的LED屏幕上使用损坏率很高（大多是扫描屏幕或PCB设计差异），问题源于此。 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 近年来部分公司设计出网格装的屏幕，这种长距离细线径供电方式，电压峰峰值（Vp-p）尤为突出，部分波峰电压高达15V以上，致使多款屏幕驱动芯片在网格屏幕上，显露出耐压不足情况。16通道恒流驱动器还会用到屏幕以外的LED装饰领域，比如护栏管等，设计供电电压在12V以上，这些设计电压峰峰值（Vp-p）也会高达15V左右，甚至更高。因此驱动芯片输出端口耐压是非常重要的参数。 ㈡ 耐压能力测试 既然是重要的参数，那就给出简易可行的测试方式。随机抽取CYT62726共3pcs芯片，测试芯片其中一个端口，芯片给予正常供电，是关闭状态。CYT62726规格标准是耐压17V,17V是一定能给予客户保证的耐压。 测试按照一定的步骤，从5V供电不断的提高到17V,漏电在6nA以内，对端口串接的LED做直观判断，LED看不到亮度。继续增加电压到24V,IC仍然可以承受，随着电压增加端口漏电也随之增加，超过0.5uA时LED有机会看到亮度，25V以上IC会损坏。 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 结果：经测试端口加载17V电压都在10nA以内，结果是满意的。可观察到LED亮度点亮电流在1uA,小于0.5uA电流可视为没有漏电。红色数据表示到了芯片的极限，工作已经不能正常。 ㈢ IC可靠性测试 驱动芯片可靠性测试是复杂的，也是很重要的，它不仅要对芯片设计做出分析，还要对封装载体的可靠度评估，对屏幕驱动芯片，属于功率器件发热量很大，可靠性测试至关重要。 下面是一般性测试结果，主要是对封装的可靠性做出评估。 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 五、LED屏幕控制 ㈠ 系统 国内控制系统发展比较成熟，主要分两种方式，一种是基于以太网络方式，千兆网卡分发数据，分控制器分配数据到LED显示单元板，应该是未来主流应用方式。第二种是从显卡DVI读取视屏数据，压缩再通过数据卡发送出去，也是网络方式，与网络区别在于这里是串行数据格式，终端的单元板数据分割基本都是一样。 读取DVI数据用的最为普遍，采用信号包复用技术同步传送显示数据和控制数据，高效率的灰度分割算法，这里可以同时读取到帧、行频同步。主要由两部分组成：采样数据发送卡和现场分控器。通过大规模逻辑及其他组件，实时同步采集计算机输出的显示数据，通过高速缓存、格式转换后，由大容量传输通道传送到LED显示屏现场，最终转换成LED扫描控制信号，在LED显示屏上实现高清晰的视频、图片、文本等节目内容的显示。 从电脑的DVI接口采集高清晰显示数据，输出差分信号。DVI接口高速输出的显示信号是串行灰度的数据，24位色数据，每个颜色的权值数据为8位，灰度等级为256级。LED显示屏上的灰度实现，是通过控制每一个LED的点亮时间PWM来实现的，为了更高效的实现不同的灰度，屏幕每个权值独立显示的方式，即控制整个屏幕分别显示1~8个权值的亮度。整个数据格式转换过程由，通过权值分离-缓存-分区提取-数据重整等一系列过程，最终得到LED显示屏的扫描数据。 LED屏幕灰度灯具按256级灰度（8位）计算，8位权值数据由高到低依次为D7（128权值），D6（64权值）……DO（1权值）。设置合适的输出显示屏的串行时钟。提高并行输出的RGB数据信号组，即可提高显示屏面积并满足实际高清显示效果。对于不同的节目源、不同的显示屏体，需要经过不同数值的伽马校正来获得更符合人眼视觉的显示效果（视敏函数），得到更清晰的图像。 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 DVI接口送过来的同步视频信号数据量大，数据发送卡会将数据压缩，借助网络成熟芯片发送。考虑到控制器与LED屏幕的实际距离，采用网线差分或光纤长距离传输。 LED显示屏由多个显示模组组合而成，显示接口一般由以下几个信号组成：串行数据；多组红、绿、蓝信号；并行时钟；并行锁存；并行使能；行编码信号（扫描信号）等，一般最多16行扫描。 LED显示屏为实现大面积显示，屏幕面积一般较大，而显示屏的控制数据一般都是串行传送，控制线都非常长且容易收到干扰，在大面积情况下可以保证稳定传输的信号频率有限。如果增加系统的控制面积，一般方法有：1）提高显示屏控制信号的时钟频率，但这种提高是有限的；2）降低刷新频率，刷新频率降低必将影响显示稳定度，效果很差；3）多个控制器同时处理，增加扫描控制器必然增加成本。 控制系统设计是复杂的，在此不详细阐述，对于LED屏幕厂家而言，多是硬件连接。控制系统是由专业的公司提供，比如：杰赛、灵星雨、德普达等着名的LED控制系统公司。 ㈡ 系统组件 系统组件这里作为参考，并非完全都是这些。通常还是满足客户的需求，定制项目内容等。对于屏幕的类型，视距像素密度有很大的关系，这里会影响到成本，材料的选配是价格成本的主要因数，还有保修年限等。 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明 ㈢ 工期时间 仅供参考：依照显示屏的具体工程量，预计室外显示屏工程的全部工期需要45天左右，时间包含采购加工时间约32天并有交叉重叠。 安装现场的勘察（3天）：由施工技术人员到达工程安装现场，进行现场的实地勘察。确定显示屏体的安装位置和环境；确定安装控制主机的机房位置及环境；测量控制信号、数据信号的实际传输距离；设计传输信号线的布线位置。 系统布线（7天）：施工人员依照技术人员勘察之后的设计方案，进行通讯线缆的敷设：清理布设路线；（含必要的挖掘、打孔等）埋设线管、穿线；安装线材连接件。 屏体框架的制作（15天）：施工人员依照结构设计人员提供的设计图纸进行框架的施工，钢架的制作；钢架的安装；屏体外装饰材料的施工；屏体内部供电系统的引线。 屏体的安装（5天）：框架安装结束后，进行屏体的安装，箱体的安装、固定；箱体的连接；信号线的连接；配电箱的安装；电源线的连接；控制网络的架设。 系统的调试（5天）：供电系统的检测；显示系统的检测、调试；网络系统的调试；多媒体系统的调试。 中国照明网技术论文·LED照明 六、LED屏幕的未来 本篇着重描述了LED屏幕设计现状，为《LED屏幕设计及发展趋势（上）》篇部分，发展趋势设计会在（下）篇重点阐述。为了迎合新技术面世，（下）篇会延后几月发表，在此先阐述LED屏幕未来主要几个方向点。 ㈠ 控制系统发展 控制系统是LED屏幕重要的组成部分，也是技术核心所在。多年来我国一直占据主导性的地位，涌现出不少优秀的控制系统企业，为我国LED产业奠定了坚实的基础。控制系统占据国际市场主导地位，也与我国意识形态有关系，例如国内一直不把软体当成本、利润计算，销售只计算控制器硬件成本，低廉的价格，赢取了市场，国际性的公司不愿意这么勤劳，阻碍了投资兴趣和市场准入。 存在的问题也有，利润直接影响投入热情。比如创新性不够，新技术的扩展速度缓慢。还有在控制系统的开发时，创新没有很好的和集成电路设计公司协作，也是技术更新缓慢的主要原因。 LED屏幕企业尝试新品设计，不是很积极，想设计成熟一步到位，但是都不愿意何来的成熟呢？特备是大公司要积极的试用新技术，推陈出新是未来占据LED产业的主要动力。现在屏幕生产看起来大家都差不多，没什么创新点，利润不断下滑。 控制系统发展方面，软体会更多的替代硬体，提升智能化水平，同时降低硬件设计成本。电脑飞速发展本应该大幅提升LED屏幕控制水平，但是我们固执的消费者却让他多年没有改变，这也和控制器设计者不愿意降低控制系统售价有关系，软件化推进速度缓慢。系统软件化是大趋势，谁能提高系统软件化速度，谁就能占据LED屏幕控制的核心领域。但是占据屏幕控制核心，不等于会给你带来核心利益，未来必定要有系统提供商出现，才可以彻底改变格局。 系统提供商是指，IC设计公司直接向市场提供控制系统，不能把控制系统作为获利点。例如，我们的LED屏幕IC领导者聚积公司，每年均有推出屏幕驱动IC,可是一直能销售还是老产品，难道说这多芯片设计的不好吗？实际决策层应该意思到这是控制技术的缺失，仅就IC设计创新没有控制技术结合，不能被客户顺利采用。虽然控制技术与IC设计合作是一种办法，显然控制系统设计者不愿意更多的去硬件化。IC设计创意和控制技术的创意不在一个团队指挥，LED屏幕发展受到极大的限制。 高通公司在网站公布了很详细的手机设计案例，抱怨大陆公司不能向欧美企业那样灵活应用。高通可曾想山寨厂家根本就没有安排能读懂案例的人员。假设MTK只提供芯片，不提供软件，山寨手机市场会有吗？我说的不一定对，大家可理解LED控制系统未来的走向。 ㈡ 驱动芯片发展 前面讲过目前普遍采用的16通道驱动芯片，是在74HC595基础上发展而来，几十年来都没有创新，这是不正常的。落伍的传输方式，阻碍LED屏幕创新，屏幕市场中国有绝对的话语权，必将诞生新的数据传输方式，革命性的改变现有数据传输格局。 随着世界经济发展，需求量提升，要求也会越来越高，特别是清晰度要大幅提升。大尺寸显示壮观的视屏播放，已经失去了它的魅力，什么时候在广场上也有电视机那样清晰？LED有理由设计的比LCD（液晶）更清晰，可以看看有LED衍生品OLED。 LED与传统的显示最大的区别是没有余辉。CRT（显像管）电子枪扫描，荧光粉有余辉。LCD液晶屏内部形成电容，能保持一定的显示时间。R'G'B颜色的LED是完全没有的，因此驱动IC内置PWM是必须的。 集成电路设计要与LED屏幕市场共存，意识形态也很重要，有好的技术，还要了解大陆公司思想，未来IC设计一定是大陆的企业取胜。供货渠道、交货时间、账期、支持力度，外企还有不少的差距。从历史发展来看，东芝公司本来市占率很高，但是渠道和系统配合上面，自我为中心，导致市场份额不断减小。点晶公司一度也有很高的占有率，当初引脚兼容问题，和移师大陆决策没有把握好，失去了市场竞争力。 ㈢ 屏幕制造发展 屏幕制造在我国已经有了完整的产业链，分工明确。但是整合度还是不够，质量保证不是很完善，人工制造环节太多。未来还需要大幅度整合，特别是高质量的单元板企业，在高质量环境下批量单元模组，规模化生产，然后再交给粗放式企业组装，整体降低设计成本，提升LED屏幕质量。 损坏率最高是LED,LED损坏主要是封装、组装过程环境得不到保证，未来控制芯片与LED芯片整合是方向。这不是一件小事，可能很难理解！ 参考资料： CYT62725 16通道80（mA）LED屏幕恒流驱动器；主要针对1/8扫描，更多的驱动LED数量，单双色屏幕、护栏管等最佳的选择。 CYT62726 16通道45（mA）LED屏幕恒流驱动器；静态屏和1/4扫描兼容性型号。 CYT62727 16通道45（mA）LED屏幕恒流驱动器；主要针对静态LED屏幕应用，提高恒流精度。 CYT62728 16通道25（mA）LED屏幕恒流驱动器；针对高刷新率，超大屏幕静态屏幕应用规格，OE宽度150nS宽度，有快速响应灰度等级的能力。 CYT62729 8通道60（mA）LED屏幕、灯饰恒流驱动器；针对高刷新率，兼容性8通道恒流，屏幕灯饰应用规格，OE宽度150nS宽度，有快速响应灰度等级的能力。