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1、LED 显示屏驱动解决方案介绍和比较显示屏驱动解决方案介绍和比较深圳亿光科技有限公司，蒋万安 13316829273, 专注于 LED 显示屏，LED 大屏幕，LED 单元板， P3，P4 全球现货批发。几种驱动解决方案介绍和比较几种驱动解决方案介绍和比较 TLC5941 驱动芯片驱动芯片TLC5941 芯片。具有点校正、高灰度等级(PWM 控制)等特点。TLC5941 所有内部数据寄存器,灰度寄存器,点校正寄存器和错误状态信息都通过串行接口存取,最大串行时钟频率 30MHz,片间电流误差一般在6%以内,位间电流误差一般在4%以内,每通道最大输出电流 80mATLC5941 每个通道可用 PW
2、M 方式根据内部灰度寄存器的值进行 4096 级灰度控制,该寄存器是 12 位的,每个通道 LED 驱动电路由 6 位点校正寄存器的值进行 64级控制,且驱动电流的最大值可通过片外电阻设定。64 级电流控制提供了 LED 点灰度校正的能力,4096 级灰度调整则保证了即使在较低的灰度等级下,点阵中的每个点也有多达 256 级的灰度表示,从而红绿蓝全彩屏可有 16M 色的色彩表达能力,这两点对于高质量的彩色大屏幕显示是格外重要的相对于传统的彩色大屏幕显示系统,集中产生 PWM 进行灰度控制,可编程逻辑芯片(或高速 CPU 只需要处理缓存管理、灰度和点校正数据的输出,设计复杂度降低,且由于 PWM
3、 灰度控制与数据串行移出无关,可很方便地获得较高帧频,取得很好的动态显示效果。为了保障彩色大屏幕的可靠运行,TLC5941 提供了每一路 LED 开路(LOD 和过温检测(TSD 能力,内置集电极开路输出电路,用于出错时报警。16 个通道中无论哪个通道有错误发生,内置集电极开路输出电路的输出管脚就会被拉到低电平,通过查询芯片的内部状态信息,就可知道哪一路出现故障,系统中所有 TLC5941 内置集电极开路输出电路的输出管脚可接到一起,通过上拉电阻接到高电平,通过监控这个信号,系统可在运行过程中进行自我诊断。TLC5941 适用于工作环境比较恶劣同时对显示效果要求很高以及对安全性能要求很高的场合
4、,比如高速公路的 LED 信息指示牌,大型的露天 LED 电视等。MBI5028 驱动芯片驱动芯片MBI5028 台湾 MBI 聚积科技)公司推出的一款有可编程电流增益功能的。内置串并移位寄存器和输出锁存器,且采用 PrecisionDr 技术以得到更优良的电气特性。MBl5028 最大串行时钟频率为 25MHz,片间电流误差一般在6%以内,位间电流误差一般在3%以内,最大输出电流为 90mAMBI5028 内建电流增益控制逻辑单元,可编程电流增益功能采用 Share-IO 技术,无须增加额外的管脚,只需在对应的管脚输入一特定的序列信号,就可进入 MBI5028 特殊功能模式-电流调整模式。该
5、模式下,可通过系统微控制器,向电流增益控制逻辑单元写入不同电流增益的数据,锁存这些数据,并通过内建数字与模拟共享的转换器,有效控制电流的输出。由于工作环境的变化和 LED 屏老化,LED 屏亮度将会降低,如以一个固定顺向电流,LED 屏的亮度偏差就会较小。通过可编程的电流增益功能和 PrecisionD 技术,可调整电流偏差,补偿 LED 屏的亮度,同时获得比较高质量的图像。利用 PrecisionDr 技术并内建数字与模拟共享的转换器,相同精确度下,通过改变数字码的方式,从而获得相对的输出电流,进而提高 LED 屏的成像质量。目前的技术可以为 LED 显示屏提供 256 个电流等级,使其达到
6、 1200%总动态范围,提供 256 个输出电流等级。电气特性和芯片封装方面,MBI5026 兼容性比较好,使用者不用更改以前为同类型芯片设计的 PCB 板,就可获得具有 Share-IO 技术的电流增益技术,能大大地降低升级成本。MBI5026 适用于工作环境条件并不苛刻,但要求高质量成像的 LED 屏驱动方案上,比如室内的大型 LED 显示屏等中低端屏幕。同时 MBI5028 还适用于老驱动芯片的升级。ST2221C 驱动芯片驱动芯片ST2221C 中国台湾 SITI 点晶科技)公司推出的一款 LED 屏驱动芯片。内置串并移位寄存器单元、输出锁存器单元和电流输出控制单元,电气特性较为优良。
7、ST2221C 最大串行时钟频率为 25MHz,片间电流误差一般在10%以内,位间电流误差一般在6%以内,最大输出电流为 120mA ST2221C 包含 16 通道恒流驱动单元,能同时驱动 16 路 LED 适用于一些低端屏的驱动,比如室内信息屏等低端 LED 显示屏。功耗及发热问题功耗及发热问题由于输出电流较大,LED 显示屏芯片的功耗和发热问题一直是阻扰驱动芯片发展的第一因素。将来可能出现的手持式 LED 显示屏的驱动方式上,这个问题将会变得尤为突出。随着 LED 器件制造工艺水平的进步和驱动电流的减小,问题会逐步得到解决。应用成本问题应用成本问题一块主流 16 位稳态电流 LED 显示
8、屏驱动芯片只能驱动 16 路的 LED 器件。一块分辨力为 1024768LED 显示屏就必须使用多块驱动芯片才能获得预期效果,这样就使得材料成本比较高。如果采用驱动芯片自身采用扫描方式,那么一块主流的驱动芯片就能一次驱动多路 LED 器件,将会使应用成本降低许多。从这几家 LED 驱动芯片制造商的产品结构来看,目前主流芯片主要分为 3 个档次。第一档次是具有灰度机制的芯片,这类芯片内部具有 PWM 功能,可以根据输入的数据产生灰度,更易形成深层次灰度,显示高品质画面。第二档次是具有输出开路检测(LOD 温度过热保护(TSD 亮度调节功能的芯片,这些芯片由于有了附加功能而更适用于特定场合,如用
9、于可变情报板,则要求芯片具有侦测 LED 错误的功能。解决解决 LED 显示屏主要技术问题的几大措施显示屏主要技术问题的几大措施LED 显示屏作为现在新兴产业，其技术方面是十分重视的，也是整体过程中的核心问题，那么本文将讨论急需解决的主要技术问题，归结为“三高一低”，即高光效、高显色性、高可靠和低成本的技术问题，实现低成本其实质也是技术问题。当然解决这些技术问题还需要在 LED 显示屏产业链各个环节上采取一系列措施。如采用新技术、新结构、新工艺、新材料等。而在本文主要讲诉采取的技术路线及其方向，希望通过这篇文章能对 led 行业企业家在产品的创新上有所帮助。下面主要从“三高一低”即高光效、高显
10、色性、高可靠和低成本来说：首先是高光效：对于 led 显示屏的光效可以说是节能效果重要指标，目前我国在光效效果上还有待加强，要真正要做到高光效，要从产业链各个环节上解决相关的技术问题，那么如何实现高光效呢？本文将具体争对外延、芯片，封装，灯具等几个环节要解决的技术问题探讨。1提高内量子效率和外量子效率。2提高封装出光效率及降低结温。3提高灯具的取光效率。其次是从高显色性来看：led 显示屏光色质量很多，包括色温、显色性、光色保真度、光色自然度、色调识别度、视觉舒适度等。这里我们目前只讨论解决色温和显色性问题。制作高显色性 led 显示屏光源，会损失较多的光效，所以在设计时要照顾这两方面因素。当
11、然要提高高显色性还必须考虑 RGB 三基色组合来实现。这边我也其三种方法：1多基色荧光粉。2RGB 多芯片组合。3荧光粉加芯片。再次是从高可靠上来说：主要包括失效率、寿命等指标上。但在应用中却存在不同的理解和阐述。高可靠性指的是产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。led 失效类别主要有严重失效和参数失效。而寿命是产品可靠性的表征值。：一般指统计平均值，对大量元器件而言，led 器件的寿命就是采用这种描述的含义。但影响 led 显示屏产品可靠性的因素有芯片制造、封装、热阻、散热等。既然说到这个，希望企业对 led 显示屏产品在执行全面质量控制的基础上，作 2 点要求：1减少失效率。
12、2延长耗损失效时间。最后是在降低产品成本上：目前很多消费者在购买 led 显示屏时候都觉得价格太高，因此争对这个很多 led 显示屏企业家也都采取了相应的措施，要降低成本除了大批量生产外，主要从技术上采取措施来降低成本的方法、途径。主要是在外延芯片、封装、驱动、散热等方面降低成本，从而从根本上解决 led 显示屏产品的成本问题。具体从以下四个方面谈及：1外延芯片环节降低成本的方法。2封装环节降低成本的方法。3灯具环节降低成本的方法。4其他配套成本的降低以上主要是从高光效、高显色性、高可靠和低成本四大技术方面来解决 led 显示屏的主要技术和采取相应措施，总而总体而言，除了通过上采用新技术、新工
13、艺、新结构、新材料等措施实现 led 显示屏的高光效、高显色性、高可靠和低成本外，从深层次来看，应该将提高能效和光色质量作为 led 显示屏的更高要求，从而真正为人们提供产品上的需求性！逐点校正技术在逐点校正技术在 LED 大屏幕上的运用大屏幕上的运用LED 显示屏技术发展日趋成熟，其中逐点校正技术是近年来兴起技术之一，必将成为业内必须具备的一项技术。由于 LED 在使用过程中会出现光衰，在屏幕安装应用后，画面均匀度将会下降。因此，现场重新校正技术成为 LED 显示屏制造商应该掌握的另一项重要技术.一、逐点校正技术概念起源一、逐点校正技术概念起源当前 LED 芯片生产制程现状，决定了即便是同批
14、次生产出的 LED 芯片，其个体间发光强度与主波长依然存在相当大的差异性。对于 LED 显示应用来说，这种差异性将严重影响显示质量，必须首先通过分光分色对光度、色度以及电参数等指标进行分类筛选后，才能应用于同一张显示屏上。然而，用分光分色的方法来解决芯片个体光度色度不一致的问题，由于精度不足，后续工艺流程的影响，以及老化过程的光衰不一致等因素，并不能达到完美画质。此外，已使用一段时间后的显示屏也会因光衰不一致等因素显示质量下降，出现“花屏”，这也是分光分色鞭长莫及的。因此，业界尝试从显示屏制造的最后一道流程着手，通过对差异性的 LED 灯点采用差异性的驱动来解决该问题，这就是逐点校正。20 世
15、纪 90 年代后期，国内外出现逐点校正的理论雏形，并开启了这一技术的实践探索。然而，由于缺乏适用的通用数据采集工具以及技术壁垒等因素，该技术的研究长期处于不连续、不系统，自成一家缺乏交流的状态，逐点校正也缺乏一个公认的定义。在此尝试着提出自己的理解，逐点校正定义如下：即通过对 LED 显示屏上的每个像素（或每一个基色子像素）区域的亮度（和色度）数据进行采集，给出每个基色子像素的校正系数或每个像素的校正系数矩阵，将其反馈给显示屏的控制系统，由控制系统应用校正系数，实现对每个像素（或每一个基色子像素）的差异性驱动，从而提高显示屏的亮色均匀度和色彩保真度。二、逐点校正技术组成二、逐点校正技术组成从上
16、面的定义可以看到，逐点校正技术可以分解为四个部分：原始数据采集；校正数据生成；驱动控制；校正后的维护。以下就这四个方面分别进行分析阐述。（一）原始数据采集原始数据采集是逐点校正的第一步，是最基础的一步，也是发展最缓慢艰难的一步。按照采集参数看，可分为亮度数据和色度数据两种；按照采集对象分，可分为模块级采集，箱体级采集与全屏分区域采集；按照采集环境分，可分为工厂模式采集与现场模式采集；从采集的技术路线与工具的角度看，则大致可以分为以下几个方向。（1）机械装置+光度探头。即用机械传动装置控制光度探头依次逐个采集每颗灯点的数据。早期的实验装置曾经是屏体垂直于地面放置，用机架等间距移动亮度计逐点测量。后来逐渐发展为机台形式，模块或单元板水平放置，探头垂直采集数据。为提高效率，单个机台可装置多个探头，以箱体为单位进行采集。这种采集方法的优点在于精度高，但也有着致命的缺陷：效率低，难以实现大规模工业化应用。此外，无法实现现场校正。近年来，随着技术进步，这种机台式采集方法正渐渐地淡出历史舞台。（2）数码相机。利用数码相机对灯点的成像灰度数据，来实现逐点
