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作者：LED-文子 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、體育賽事、廣場裝點(diǎn)主題顯示重要組成部分，從藍(lán)光LED誕生以來，一直保持高速發(fā)展態(tài)勢。在裝飾顯示市場LED將起到積極的作用，市場擴(kuò)張明顯。我國是全球LED顯示屏生產(chǎn)大國，從LED芯片、驅(qū)動IC、控制器、屏幕制造等完全占據(jù)主導(dǎo)地位。 LED屏幕現(xiàn)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(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)動能力不斷降低，早前TLC5940高達(dá)120mA單路驅(qū)動電流能力，后來TB62726、ST2221、MBI5026電流驅(qū)動能力都降低到 80-90mA。目前基本上是采用45mA電流驅(qū)動能力，比如MBI5024和CYT62726。電流驅(qū)動能力降低，主要原因是LED器件發(fā)光強(qiáng)度越來越高，為了提升圖像質(zhì)量，靜態(tài)屏幕設(shè)計(jì)越來越多采用，對驅(qū)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(shè)計(jì)出25mA靜態(tài)屏幕驅(qū)動芯片 CYT62727。 目前全球有80%的LED大屏幕生產(chǎn)在中國大陸，普遍采用16通道恒流器件設(shè)計(jì)，短期內(nèi)還會繼續(xù)延續(xù)，至少未來5年內(nèi)不會消失，最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)狀不會改變。近年來，不少的公司不斷的推出新架構(gòu)，都未來得到市場認(rèn)可。LED屏幕最大的問題是通過控制技術(shù)改變LED的顏色一致性，新的技術(shù)沒有大的突破之前，對應(yīng)用者吸引不大，購買意愿不強(qiáng)。 近幾年，大陸芯片設(shè)計(jì)公司一定會替代性的占領(lǐng)LED顯示屏市場，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，良好的直銷模式是贏得市場法寶。未來驅(qū)動IC也需要直銷模式出現(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)，和臺系IC在分銷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題突出，波長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題，再而是波長的一致性矯正。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)展國內(nèi)已經(jīng)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(shè)計(jì)廠家配合不暢，各自為政，驅(qū)動技術(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屏幕長達(dá)十幾年之久，到目前的 MBI5024也只不過是減低電流，應(yīng)對競爭激烈的價(jià)格而已，并沒有技術(shù)上的突破。臺灣聚積公司先后也推出了多款升級IC，并沒有得到很好的應(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，市場缺失控制技術(shù)和芯片驅(qū)動整合性的方案提供商。 2009年LED顯示行業(yè)國內(nèi)市場規(guī)模超過300多億，年產(chǎn)值過億的企業(yè)有30多家，過千萬 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%增長速度，技術(shù)日漸成熟。我國大型賽事工程不斷，帶動LED增長強(qiáng)勁。比如：奧運(yùn)、世博、亞運(yùn)會、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，基本上都會滿足客戶需要了。但是對于圖像顯示屏的顯示質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，問題就復(fù)雜得多。一般是主觀方式來評價(jià)顯示屏圖像顯示質(zhì)量。所謂主觀方式評價(jià)，就是人為的方式評判，通過觀察圖像顯示質(zhì)量做出評判。這樣。評價(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，很難說是公正和確切性的標(biāo)準(zhǔn)。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(xiàn)之前，主觀方式仍然是最有效、實(shí)用的方法。 最大顯示色彩數(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。通過簡單的計(jì)算，我們可以知道每個(gè)獨(dú)立像素可以表現(xiàn)的最大顏色數(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)的最大顏色數(shù)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(shí)際使用中，光強(qiáng)計(jì)算常常采用比較容易測繪的數(shù)據(jù)單位或變向使用。對于LED顯示屏這種主動發(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)屏體的在最佳視角上的發(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，最大亮度在700～2000 CD／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，最佳視角上及中心位置上發(fā)光強(qiáng)度最大的點(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。一般來說相同的LED視角越大，最大發(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，將廠商提供的最大點(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，生產(chǎn)廠家一般都標(biāo)明為100,000小時(shí)以上，這是在設(shè)定的最佳的條件下，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，國內(nèi)的封裝技術(shù)大多可以滿足屏幕設(shè)計(jì)需要。口碑比較好的LED有Cree或用士蘭明芯、廈門三安等國內(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)動器開/關(guān)控制。施密特緩沖輸入。當(dāng)其中數(shù)據(jù)“1”被寫入到SDI的開關(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位的最高位同步的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)長度時(shí)間。 
驅(qū)動恒流芯片方框圖
周邊器件選擇 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，以最大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，切斷其通過供電回路進(jìn)行傳播的通路；三是防止電源攜帶的噪聲對電路構(gòu)成干擾。 對于設(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更會增加，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)不能沒有這顆電容。
見下圖，通常我們設(shè)計(jì)線路時(shí)，會在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(shù)倍。IC電源輸入端也是最易受到?jīng)_擊地方，電阻的存在同時(shí)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(wěn)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(jié)合 PCB設(shè)計(jì)，分開供電的方式避免波峰值沖擊。 在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)需要確定輸出電流值，CYT62726第23管腳是為方便設(shè)置電流而設(shè)計(jì)，外設(shè)電阻選擇按前章節(jié)公式計(jì)算，也可以按下表選取，參考設(shè)計(jì)910Ω大概在20mA電流值。 PCB板級設(shè)計(jì)電阻要緊貼近IC管腳23與1之間，減小這兩個(gè)管腳PCB板級電阻會提高參考恒流精度。
實(shí)測設(shè)置電阻與電流對照表
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