關鍵詞： LED屏幕

作者：LED-文子

大屏幕一直是LED領域火熱發展的重要組成部分，是大型娛樂、體育賽事、廣場裝點主題顯示重要組成部分，從藍光LED誕生以來，一直保持高速發展態勢。在裝飾顯示市場LED將起到積極的作用，市場擴張明顯。我國是全球LED顯示屏生產大國，從LED芯片、驅動IC、控制器、屏幕制造等完全占據主導地位。

LED屏幕現狀

16 位移位恒流IC的由來：雙色屏主要是以顯示文字為主，單片機掃描比較方便，由于LED數量的增加，為了節省O/I資源，采用74HC595移位掃描。為了更適合LED的應用在此基礎上整合了恒流電流設定功能，增加了電流驅動能力，更符合需求及成本需要又封裝出16位器件，被目前全彩屏廣泛采用。

電流驅動能力不斷降低，早前TLC5940高達120mA單路驅動電流能力，后來TB62726、ST2221、MBI5026電流驅動能力都降低到 80-90mA。目前基本上是采用45mA電流驅動能力，比如MBI5024和CYT62726。電流驅動能力降低，主要原因是LED器件發光強度越來越高，為了提升圖像質量，靜態屏幕設計越來越多采用，對驅動電流能力需求降低。從IC成本角度可以縮減芯片尺寸，從而降低成本，為此設計出25mA靜態屏幕驅動芯片 CYT62727。

目前全球有80%的LED大屏幕生產在中國大陸，普遍采用16通道恒流器件設計，短期內還會繼續延續，至少未來5年內不會消失，最主要的原因是配套控制技術成熟，產品已經系列化，除非系統控制技術和芯片設計有巨大的飛躍，成本進一步的降低，否則現狀不會改變。近年來，不少的公司不斷的推出新架構，都未來得到市場認可。LED屏幕最大的問題是通過控制技術改變LED的顏色一致性，新的技術沒有大的突破之前，對應用者吸引不大，購買意愿不強。

近幾年，大陸芯片設計公司一定會替代性的占領LED顯示屏市場，像士蘭明芯穩居主流顯示屏LED芯片供應商，分析原因有出色的品質保證外，良好的直銷模式是贏得市場法寶。未來驅動IC也需要直銷模式出現，當然質量也很重要。顯示屏企業大多是大陸本土企業，和臺系IC在分銷賬期和交貨期上面信任度還需要進一步的改善。

在驅動應用技術上，色彩的矯正技術亟待解決的瓶頸，顯示屏衰減一致性問題突出，波長矯正和亮度矯正是下一個重點突破目標，首先是解決亮度一致性問題，再而是波長的一致性矯正。這是世界性難題，也是當前亟待解決的技術難題。

控制技術的發展國內已經走在前列，存在的問題是在新的控制理念上停滯不前，原因是控制器廠家和IC設計廠家配合不暢，各自為政，驅動技術和控制技術不能很好的銜接，采用16通道兼容性設計發展成熟度高，新的控制技術推出很少，更談不上技術的革新。舉例：MBI5026設計LED屏幕長達十幾年之久，到目前的 MBI5024也只不過是減低電流，應對競爭激烈的價格而已，并沒有技術上的突破。***聚積公司先后也推出了多款升級IC，并沒有得到很好的應用，是控制技術的缺失造成的。在電腦技術飛速發展的今天，可以替代簡化控制器的規模，但是技術的移植也需要IC設計廠家的支持，市場缺失控制技術和芯片驅動整合性的方案提供商。

2009年LED顯示行業國內市場規模超過300多億，年產值過億的企業有30多家，過千萬 100多家，大小有上千家企業從事顯示制造行業。LED顯示屏繼續保持15%增長速度，技術日漸成熟。我國大型賽事工程不斷，帶動LED增長強勁。比如：奧運、世博、亞運會、上海迪斯尼、地鐵、高鐵等工程賽事。

基本設計原理

文字顯示屏，只要內容顯示清楚，有足夠的的亮度，基本上都會滿足客戶需要了。但是對于圖像顯示屏的顯示質量進行評價，問題就復雜得多。一般是主觀方式來評價顯示屏圖像顯示質量。所謂主觀方式評價，就是人為的方式評判，通過觀察圖像顯示質量做出評判。這樣。評價結果不僅與圖像本身顯示質量有關，而且與觀察者的主觀因素也有關系，很難說是公正和確切性的標準。盡管如此目前還是沒有很好的辦法，在沒有客觀的測量方式出現之前，主觀方式仍然是最有效、實用的方法。

最大顯示色彩數

顯示器的每個像素的顏色都是由RGB（紅、綠、藍）三種基色組成。低端的液晶顯示板，各個基色只能表現6位色，即26=64種顏色。通過簡單的計算，我們可以知道每個獨立像素可以表現的最大顏色數是64×64×64=262144種顏色；高端液晶顯示板利用FRC技術則使得每個基色則可以表現 8位色，即28 = 256種顏色,則像素能表現的最大顏色數為256×256×256=16777216種顏色。這種顯示板顯示的畫面色彩更豐富，層次感也好。目前市面上的液晶顯示器此兩種顯示板都有采用，大家可以留心一下。

實際使用中，光強計算常常采用比較容易測繪的數據單位或變向使用。對于LED顯示屏這種主動發光體一般采用CD／平方米作為發光強度單位，并配合觀察角度為輔助參數，其等效于屏體表面的照度單位勒克司；將此數值與屏體有效顯示面積相乘，得到整個屏體的在最佳視角上的發光強度，假設屏體中每個像素的發光強度在相應空間內恒定，則此數值可被認為也是整個屏體的光通量。一般室外LED顯示屏須達到4000CD／平方米以上的亮度才可在日光下有比較理想的顯示效果。普通室內LED，最大亮度在700～2000 CD／平方米左右。

單個LED的發光強度以CD為單位，同時配有視角參數，發光強度與LED的色彩沒有關系。單管的發光強度從幾個mCD到五千mCD不等。LED生產廠商所給出的發光強度指LED在20mA電流下點亮，最佳視角上及中心位置上發光強度最大的點。封裝LED時頂部透鏡的形狀和LED芯片距頂部透鏡的位置決定了 LED視角和光強分布。一般來說相同的LED視角越大，最大發光強度越小，但在整個立體半球面上累計的光通量不變。

當多個LED較緊密規則排放，其發光球面相互疊加，導致整個發光平面發光強度分布比較均勻。在計算顯示屏發光強度時，需根據LED視角和LED的排放密度，將廠商提供的最大點發光強度值乘以30％～90％不等，作為單管平均發光強度。

一般LED的發光壽命很長，生產廠家一般都標明為100,000小時以上，這是在設定的最佳的條件下，實際還應注意LED的亮度衰減周期，亮度衰減周期與LED生產的材料工藝及生產廠商有很大關系，一般在經濟條件許可的情況下應選用亮度衰減較緩慢的品牌。

屏幕多采用直插型橢圓形LED，國內的封裝技術大多可以滿足屏幕設計需要。口碑比較好的LED有Cree或用士蘭明芯、廈門三安等國內LED發光芯片封裝。

時序

CYT62726內部是16位移位寄存器，多顆CYT62726串行數據移位，每個時鐘周期CLK移送1位數據SDI，串行數據輸入驅動器開/關控制。施密特緩沖輸入。當其中數據“1”被寫入到SDI的開關控制移位寄存器/時CLK的上升沿。

CLK  串行數據移位時鐘。施密特緩沖輸入。所有的數據/關控制的轉變移位是由1位的最高位同步的CLK的上升沿，單路數據移位到SD在同一時間。 CLK的上升沿輸入獲準后，持續100ns的上升沿。

LE  邊沿觸發鎖存器。施密特緩沖輸入。當前對應移位寄存器中數據，在此上升沿數據被鎖存。

OE 所有輸出空白。施密特緩沖輸入。當OE是低電平時，所有恒流輸出（OUT0〜15）被執行。當OE= 1，所有恒流輸出控制的開關在數據控制數據/鎖存狀態。OE決定執行數據長度時間。

2011-5-20 14:13:10 上傳

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驅動恒流芯片方框圖

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周邊器件選擇

在屏幕設計大約在3-6片CYT62726分布的PCB范圍內，設置1000uF左右容量電容器，在選擇濾波電容時，應用采用低ESR(等效串聯電阻)電容器，以最大限度的減小輸出波紋，這是與其它電介質相比，這些材料能在較寬的電壓和溫度范圍內維持其容量不變。

在電源和地之間連接著去耦電容，它有三個方面的作用：一是作為本集成電路的蓄能電容；二是濾除該器件產生的高頻噪聲，切斷其通過供電回路進行傳播的通路；三是防止電源攜帶的噪聲對電路構成干擾。

對于設計LED點彩產品，燈點內部增設濾波電容非常重要，主要在于越是色彩的變化豐富供電波動更會增加，濾波電容在這里顯得比設計在任何產品中都要重要。對于大多數高的電流設計，推薦采用一個470至1000uF容值。這里設計不能沒有這顆電容。

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見下圖，通常我們設計線路時，會在IC輸入設計去耦電容：一方面是本集成電路的蓄能電容，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。數字電路中典型的去耦電容值是 0.1uF。這個電容的分布電感的典型值是5uH，0.1uF的去耦電容有5uH的分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，對于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果。去耦電容的選用并不嚴格，可按C=1/F，即10MHz取0.1uF。

對于大多數高的電路設計，在輸入采用一個0.01至0.1uF電容就足夠了。這里設計不能沒有這顆電容。

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在 VCC電源供電中建議串接一只10Ω電阻，LED屏幕工作時內容波動比較大，會超過10V以上。建議VCC還是需要電阻減少沖擊，主要是減小電壓波動帶來的波峰，特別是LED顯示，Vp-p會高出數倍。IC電源輸入端也是最易受到沖擊地方，電阻的存在同時也會提高電容濾波效果，這里也可以考慮增加一顆 4.7uF的電容提高電壓的穩定性。16位恒流器件VCC耐壓并不高，和輸出恒流端口耐壓是不一樣的，在這里增加一顆電阻非常重要，后面還會介紹結合 PCB設計，分開供電的方式避免波峰值沖擊。

在設計產品時需要確定輸出電流值，CYT62726第23管腳是為方便設置電流而設計，外設電阻選擇按前章節公式計算，也可以按下表選取，參考設計910Ω大概在20mA電流值。 PCB板級設計電阻要緊貼近IC管腳23與1之間，減小這兩個管腳PCB板級電阻會提高參考恒流精度。

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實測設置電阻與電流對照表

電阻/Ω

 

220

 

510

 

680

 

750

 

774

 

910

 

1K

 

1.2K

 

1．8K

 

2.4K

 

3K

 

電流/mA

 

37

 

35.8

 

27

 

24

 

25

 

20

 

17.8

 

14.8

 

10

 

7.56