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上海耀琛實業 解析顯示屏LED驅動器的影響

發布日期:2012/5/13

來源: www.2776109.live 作者: 上海耀琛

LED目前已發展為LED照明及LED顯示屏兩大類,廣告顯示屏使用的范圍極為寬廣,常應用交通,銀行,舞臺,酒店、體育場館、商場等多種場所。顯示屏的色彩質量也是大家關注的重點,本文重點討論LED驅動器對LED屏的色彩質量影響究竟如何? 

全彩LED顯示屏是能夠以數百萬種顏色顯示影像和動畫的顯示屏。不同類型的視頻信源提供的視頻輸入信號經過處理后被送入LED顯示屏。整個顯示屏通常由若干個正方形或矩形的點陣組成,每個點陣又由若干個像素組成。每個像素由RGB(紅、綠、藍)LED燈管組成,通過混合這些LED的燈光顏色,就可產生所需的像素信息。LED驅動器相當于被處理后的視頻數據與RGBLED發出的彩色燈光之間的接口(圖像就是由這些彩色光線構成的)。

從大型LED視頻顯示屏的目標應用考慮,我們很容易意識到畫面質量所扮演的重要作用。這個概念包含以下幾方面的內容:

原始圖像的信號質量以及數據處理能力是取得良好畫質的前提條件。

顯示屏的大小、分辨率高低、像素間距和LED選擇是決定人眼感受到的畫質的關鍵參數。

需要選擇一個適合的LED驅動器,能夠把處理后的圖像數據轉換成所需的彩色和動畫效果。

1、LED顯示屏對LED驅動器的要求

在彩色和動畫方面,為取得優異的畫質,需要整合多種不同的功能:高幀率、高刷新率、顏色還原精度等。不過,顯示屏的質量不僅指圖像本身,還指解決方案的整體質量,例如,抗干擾性和可靠性。因此,所有的彩色LED顯示屏需要選擇技術精密的LED驅動器:良好的顯色性取決于每個RGB(以及每個顏色)的有效亮度:有效亮度越高,顯示的顏色越豐富。合理而精細地控制亮度需要利用PWM調光技術控制大量的亮度。

高幀率和高刷新率需要高速率地處理大量數據。LED驅動器可利用高頻串口和靈活的數據格式管理功能滿足這些要求。

一支或多支LED燈管失效會影響像素顏色的精度,危及影像的整體視覺效果,影響系統的畫質。讓顯示屏保持理想視覺效果需要一個可靠的LED失效條件檢測方法。

2、LED驅動器解決方案

意法半導體擁有各種顯示器和數字標牌LED驅動器產品,其中STP1612PW05(見圖2)是意法半導體為全彩LED視頻顯示屏專門研制的LED驅動器。這款產品是一個16通道LED驅動器,內置一個高頻串行數據接口。每路通道的最大輸出電流為60mA,可以通過一個外部電阻器調節輸出電流,使用一個8位增益寄存器可以精確調節256級灰度。

在更低的電流下提高電流精度(通道之間典型值±1.5%)符合LED技術的發光效率改進要求。實際上,高能效LED的問世讓顯示屏制造商能夠使用更低的電流LED驅動器取得相同的亮度。該產品為每路輸出通道配備了獨立的可調PWM亮度控制功能。眾所周知的PWM調光功能在LED色彩保護方面的優勢以及4096(12位)或65536(16位)級可調亮度,最終可使色差和畫質得到明顯改進。

此外,為進一步提升調光控制功能,該產品還采用了ScrambledPWM模式。PWM總周期基本上覆蓋了很多刷新周期,效果就是像提高調光頻率而保持調光分辨率不變,從而降低畫面閃動。

STP1612PW05內置串行接口符合顯示屏的高速數據速率和數據格式靈活性要求:數據發送時鐘頻率可高達30MHz,采用16x16位格式(若亮度選擇4096級,數據格式為6x12位)或壓縮度更高的256位格式。正如前文提到的,一個抗干擾性強且可靠的LED驅動器可大幅提升系統的總體質量。

當發現失效的LED燈管(開路或短路)時,STP1612PW05會把檢測結果通過串行接口送到微控制器,從而避免相關像素的顏色變化或關閉,保護圖像的一致性。

在一幀視頻圖像開始時所有的LED燈管同時導通,這會產生上升斜率很大的涌流,這意味著需要很大的輸入電容,寄生通道會產生振蕩,系統產生噪聲。把四路連續輸出組成一組(第1組OUT0、OUT1、OUT2和OUT3;第2組從OUT4到OUT7;按照這個順序排列下去),每組之間連續延時40ns,使輸出通道的導通時間錯開,這樣可以大幅降低涌流。因為任何原因(線路斷開)導致PWCLK時鐘信號不存在(PWM計數器時鐘信號,用于進行PWM調光控制),這會讓顯示屏上的所有LED無限期地導通。

除影響圖像正確顯示外,這種意外事件還會燒毀或損壞LED燈管。STP1612PW05內置可以激活PWM時鐘超時斷開的保護功能:當PWCLK信號消失1秒以上時,信號發生器將被強制關閉。

實現目標亮度的LED正向電壓與可設置的電流隨著LED顏色不同而變化:在紅光、綠光和藍光三種顏色LED中,紅光LED的正向電壓最低,藍光LED的驅動電流最低。因此,建議每種燈光顏色使用不同的驅動器。

每個LED顯示屏點陣是由16個像素組成,每個像素是由4支彩色LED燈管(1支紅的、1支藍的、2支綠的)組成。16支相同顏色的LED由一顆STP1612PW05驅動。LED電源電壓(VLED)的選擇是在幾個通常是對立的需求之間的一種平衡考量。VLED電壓應該足夠高,使LED能夠保持正確的通態,但是應最大限度地降低LED驅動器的電流發生器的電壓降,否則會引起無用的功耗,并導致芯片和系統過熱。

全彩LED顯示屏的色彩質量的是鑒定產品好壞最直觀。LED顯示屏技術在前段時間得到進一步的發展,這是非常鼓舞人心的事情,我國LED顯示屏雖然占據全球的80%的市場,然而引領顯示屏的發展并非在我國,為此,深圳LED廠家都是積極的做好LED技術的發展。

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