精品文檔-下載后可編輯LED大屏幕的現(xiàn)狀設(shè)計(jì)及發(fā)展趨勢(shì)-基礎(chǔ)電子大屏幕一直是LED領(lǐng)域火熱發(fā)展的重要組成部分，是大型娛樂(lè)、體育賽事、廣場(chǎng)裝點(diǎn)主題顯示重要組成部分，從藍(lán)光LED誕生以來(lái)，一直保持高速發(fā)展態(tài)勢(shì)。在裝飾顯示市場(chǎng)LED將起到積極的作用，市場(chǎng)擴(kuò)張明顯。我國(guó)是LED顯示屏生產(chǎn)大國(guó)，從LED芯片、驅(qū)動(dòng)IC、LED顯示屏控制器、屏幕制造等完全占據(jù)主導(dǎo)地位。

一。概述

LED屏幕現(xiàn)狀

16位移位恒流IC的由來(lái)：雙色屏主要是以顯示文字為主，單片機(jī)掃描比較方便，由于LED數(shù)量的增加，為了節(jié)省O/I資源，采用74HC595移位掃描。為了更適合LED的應(yīng)用在此基礎(chǔ)上整合了恒流電流設(shè)定功能，增加了電流驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)能力不斷降低，早前TLC5940高達(dá)120mA單路驅(qū)動(dòng)電流能力，后來(lái)TB62726、ST2221、MBI5026電流驅(qū)動(dòng)能力都降低到80-90mA.目前基本上是采用45mA電流驅(qū)動(dòng)能力，比如MBI5024和CYT62726.電流驅(qū)動(dòng)能力降低，主要原因是LED器件發(fā)光強(qiáng)度越來(lái)越高，為了提升圖像質(zhì)量，靜態(tài)屏幕設(shè)計(jì)越來(lái)越多采用，對(duì)驅(qū)動(dòng)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(shè)計(jì)出25mA靜態(tài)屏幕驅(qū)動(dòng)芯片CYT62725.

目前有80%的LED大屏幕生產(chǎn)在中國(guó)大陸，普遍采用16通道恒流器件設(shè)計(jì)，短期內(nèi)還會(huì)繼續(xù)延續(xù)，至少未來(lái)5年內(nèi)不會(huì)消失，主要的原因是配套控制技術(shù)成熟，產(chǎn)品已經(jīng)系列化，除非系統(tǒng)控制技術(shù)和芯片設(shè)計(jì)有巨大的飛躍，成本進(jìn)一步的降低，否則現(xiàn)狀不會(huì)改變。近年來(lái)，不少的公司不斷的推出新架構(gòu)，都未來(lái)得到市場(chǎng)認(rèn)可。LED屏幕的問(wèn)題是通過(guò)控制技術(shù)改變LED的顏色一致性，新的技術(shù)沒(méi)有大的突破之前，對(duì)應(yīng)用者吸引不大，購(gòu)買(mǎi)意愿不強(qiáng)。

近幾年，大陸芯片設(shè)計(jì)公司一定會(huì)替代性的占領(lǐng)LED顯示屏市場(chǎng)，像士蘭明芯穩(wěn)居主流顯示屏LED芯片供應(yīng)商，分析原因有出色的品質(zhì)保證外，良好的直銷(xiāo)模式是贏得市場(chǎng)法寶。未來(lái)驅(qū)動(dòng)IC也需要直銷(xiāo)模式出現(xiàn)，當(dāng)然質(zhì)量也很重要。顯示屏企業(yè)大多是大陸本土企業(yè)，和臺(tái)系IC在分銷(xiāo)賬期和交貨期上面信任度還需要進(jìn)一步的改善。

在驅(qū)動(dòng)應(yīng)用技術(shù)上，色彩的矯正技術(shù)亟待解決的瓶頸，顯示屏衰減一致性問(wèn)題突出，波長(zhǎng)矯正和亮度矯正是下一個(gè)重點(diǎn)突破目標(biāo)，首先是解決亮度一致性問(wèn)題，再而是波長(zhǎng)的一致性矯正。這是世界性難題，也是當(dāng)前亟待解決的技術(shù)難題。

控制技術(shù)的發(fā)展國(guó)內(nèi)已經(jīng)走在前列，存在的問(wèn)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(shè)計(jì)廠家配合不暢，各自為政，驅(qū)動(dòng)技術(shù)和控制技術(shù)不能很好的銜接，采用16通道兼容性設(shè)計(jì)發(fā)展成熟度高，新的控制技術(shù)推出很少，更談不上技術(shù)的革新。舉例：MBI5026設(shè)計(jì)LED屏幕長(zhǎng)達(dá)十幾年之久，到目前的MBI5024也只不過(guò)是減低電流，應(yīng)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)激烈的價(jià)格而已，并沒(méi)有技術(shù)上的突破。臺(tái)灣聚積公司先后也推出了多款升級(jí)IC,并沒(méi)有得到很好的應(yīng)用，是控制技術(shù)的缺失造成的。在電腦技術(shù)飛速發(fā)展的今天，可以替代簡(jiǎn)化控制器的規(guī)模，但是技術(shù)的移植也需要IC設(shè)計(jì)廠家的支持，市場(chǎng)缺失控制技術(shù)和芯片驅(qū)動(dòng)整合性的方案提供商。

2022年LED顯示行業(yè)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)300多億，年產(chǎn)值過(guò)億的企業(yè)有30多家，過(guò)千萬(wàn)100多家，大小有上千家企業(yè)從事顯示制造行業(yè)。LED顯示屏繼續(xù)保持15%增長(zhǎng)速度，技術(shù)日漸成熟。我國(guó)大型賽事工程不斷，帶動(dòng)LED增長(zhǎng)強(qiáng)勁。比如：奧運(yùn)、世博、亞運(yùn)會(huì)、上海迪斯尼、地鐵、高鐵等工程賽事。

基本設(shè)計(jì)原理

文字顯示屏，只要內(nèi)容顯示清楚，有足夠的的亮度，基本上都會(huì)滿足客戶需要了。但是對(duì)于圖像顯示屏的顯示質(zhì)量進(jìn)行*價(jià)，問(wèn)題就復(fù)雜得多。一般是主觀方式來(lái)*價(jià)顯示屏圖像顯示質(zhì)量。所謂主觀方式*價(jià)，就是人為的方式*判，通過(guò)觀察圖像顯示質(zhì)量做出*判。這樣。*價(jià)結(jié)果不僅與圖像本身顯示質(zhì)量有關(guān)，而且與觀察者的主觀因素也有關(guān)系，很難說(shuō)是公正和確切性的標(biāo)準(zhǔn)。盡管如此目前還是沒(méi)有很好的辦法，在沒(méi)有客觀的測(cè)量方式出現(xiàn)之前，主觀方式仍然是有效、實(shí)用的方法。

顯示色彩數(shù)

顯示器的每個(gè)像素的顏色都是由RGB（紅、綠、藍(lán)）三種基色組成。低端的液晶顯示板，各個(gè)基色只能表現(xiàn)6位色，即26=64種顏色。通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算，我們可以知道每個(gè)獨(dú)立像素可以表現(xiàn)的顏色數(shù)是64×64×64=262144種顏色；高端液晶顯示板利用FRC技術(shù)則使得每個(gè)基色則可以表現(xiàn)8位色，即28=256種顏色，則像素能表現(xiàn)的顏色數(shù)為256×256×256=16777216種顏色。這種顯示板顯示的畫(huà)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(shí)際使用中，光強(qiáng)計(jì)算常常采用比較容易測(cè)繪的數(shù)據(jù)單位或變向使用。對(duì)于LED顯示屏這種主動(dòng)發(fā)光體一般采用CD/平方米作為發(fā)光強(qiáng)度單位，并配合觀察角度為輔助參數(shù)，其等效于屏體表面的照度單位勒克司；將此數(shù)值與屏體有效顯示面積相乘，得到整個(gè)屏體的在視角上的發(fā)光強(qiáng)度，假設(shè)屏體中每個(gè)像素的發(fā)光強(qiáng)度在相應(yīng)空間內(nèi)恒定，則此數(shù)值可被認(rèn)為也是整個(gè)屏體的光通量。一般室外LED顯示屏須達(dá)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(nèi)LED,亮度在700~2000CD/平方米左右。

單個(gè)LED的發(fā)光強(qiáng)度以CD為單位，同時(shí)配有視角參數(shù)，發(fā)光強(qiáng)度與LED的色彩沒(méi)有關(guān)系。單管的發(fā)光強(qiáng)度從幾個(gè)mCD到五千mCD不等。LED生產(chǎn)廠商所給出的發(fā)光強(qiáng)度指LED在20mA電流下點(diǎn)亮，視角上及中心位置上發(fā)光強(qiáng)度的點(diǎn)。封裝LED時(shí)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(qiáng)分布。一般來(lái)說(shuō)相同的LED視角越大，發(fā)光強(qiáng)度越小，但在整個(gè)立體半球面上累計(jì)的光通量不變。

當(dāng)多個(gè)LED較緊密規(guī)則排放，其發(fā)光球面相互疊加，導(dǎo)致整個(gè)發(fā)光平面發(fā)光強(qiáng)度分布比較均勻。在計(jì)算顯示屏發(fā)光強(qiáng)度時(shí)，需根據(jù)LED視角和LED的排放密度，將廠商提供的點(diǎn)發(fā)光強(qiáng)度值乘以30%~90%不等，作為單管平均發(fā)光強(qiáng)度。

一般LED的發(fā)光壽命很長(zhǎng)，生產(chǎn)廠家一般都標(biāo)明為100,000小時(shí)以上，這是在設(shè)定的的條件下，實(shí)際還應(yīng)注意LED的亮度衰減周期，亮度衰減周期與LED生產(chǎn)的材料工藝及生產(chǎn)廠商有很大關(guān)系，一般在經(jīng)濟(jì)條件許可的情況下應(yīng)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(guó)內(nèi)的封裝技術(shù)大多可以滿足屏幕設(shè)計(jì)需要?？诒容^好的LED有Cree或用士蘭明芯、廈門(mén)三安等國(guó)內(nèi)LED發(fā)光芯片封裝。

時(shí)序

CYT62726內(nèi)部是16位移位寄存器，多顆CYT62726串行數(shù)據(jù)移位，每個(gè)時(shí)鐘周期CLK移送1位數(shù)據(jù)SDI,串行數(shù)據(jù)輸入驅(qū)動(dòng)器開(kāi)/關(guān)控制。施密特緩沖輸入。當(dāng)其中數(shù)據(jù)“1”被寫(xiě)入到SDI的開(kāi)關(guān)控制移位寄存器/時(shí)CLK的上升沿。

CLK串行數(shù)據(jù)移位時(shí)鐘。施密特緩沖輸入。所有的數(shù)據(jù)/關(guān)控制的轉(zhuǎn)變移位是由1位的位同步的CLK的上升沿，單路數(shù)據(jù)移位到SD在同一時(shí)間。CLK的上升沿輸入獲準(zhǔn)后，持續(xù)100ns的上升沿。

LE邊沿觸發(fā)鎖存器。施密特緩沖輸入。當(dāng)前對(duì)應(yīng)移位寄存器中數(shù)據(jù)，在此上升沿?cái)?shù)據(jù)被鎖存。

OE所有輸出空白。施密特緩沖輸入。當(dāng)OE是低電平時(shí)，所有恒流輸出（OUT0?15）被執(zhí)行。當(dāng)OE=1,所有恒流輸出控制的開(kāi)關(guān)在數(shù)據(jù)控制數(shù)據(jù)/鎖存狀態(tài)。OE決定執(zhí)行數(shù)據(jù)長(zhǎng)度時(shí)間。

驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部方框圖

周邊器件選擇

CYT62726是兼容性16位恒流器件，在串行16位數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)中，采用多片級(jí)聯(lián)方式，CLK、LE、OE是并行傳送結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)傳遞中需要增加74HC245來(lái)提高驅(qū)動(dòng)能力，一般建議3-6片CYT62726設(shè)置1片74HC245.SD數(shù)據(jù)是串行傳遞方式，按照設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)可以采用經(jīng)過(guò)74HC245,也可以不經(jīng)過(guò)74HC245,因?yàn)閿?shù)據(jù)串行傳送有足夠的驅(qū)動(dòng)能力。

在屏幕設(shè)計(jì)大約在3-6片CYT62726分布的PCB范圍內(nèi)，設(shè)置1000uF左右容量電容器，在選擇濾波電容時(shí)，應(yīng)用采用低ESR（等效串聯(lián)電阻）電容器，以限度的減小輸出波紋，這是與其它電介質(zhì)相比，這些材料能在較寬的電壓和溫度范圍內(nèi)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(gè)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(chǎn)生的高頻噪聲，切斷其通過(guò)供電回路進(jìn)行傳播的通路；三是防止電源攜帶的噪聲對(duì)電路構(gòu)成干擾。

對(duì)于設(shè)計(jì)LED點(diǎn)彩產(chǎn)品，燈點(diǎn)內(nèi)部增設(shè)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(dòng)更會(huì)增加，濾波電容在這里顯得比設(shè)計(jì)在任何產(chǎn)品中都要重要。對(duì)于大多數(shù)高的電流設(shè)計(jì)，推薦采用一個(gè)470至1000uF容值。這里設(shè)計(jì)不能沒(méi)有這顆電容。

見(jiàn)下圖，通常我們?cè)O(shè)計(jì)線路時(shí)，會(huì)在IC輸入設(shè)計(jì)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(shù)字電路中典型的去耦電容值是0.1uF.這個(gè)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(duì)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(yán)格，可按C=1/F,即10MHz取0.1uF.

對(duì)于大多數(shù)高的電路設(shè)計(jì)，在輸入采用一個(gè)0.01至0.1uF電容就足夠了。這里設(shè)計(jì)不能沒(méi)有這顆電容。

在VCC電源供電中建議串接一只10Ω電阻，LED屏幕工作時(shí)內(nèi)容波動(dòng)比較大，會(huì)超過(guò)10V以上。建議VCC還是需要電阻減少?zèng)_擊，主要是減小電壓波動(dòng)帶來(lái)的波峰，特別是LED顯示，Vp-p會(huì)