LED顯示屏及其LED驅動芯片技術分析

LED顯示屏是上世紀80年代后期在全球迅速發展起來的新型顯示產品，以可靠性高、亮度高、使用壽命長、環境適應能力強、性價比高、功耗小、耐沖擊、性能穩定等特點，迅速成長為平板顯示的主流產品。中國LED顯示屏產業起步于上世紀90年代初，發展迅速；進入21世紀以來，LED顯示屏產業面臨良好的市場發展機遇；一方面，需求不斷擴大，電子政務、政務公開、公眾信息展示等需求旺盛；另一方面，技術的進步為LED顯示屏產品市場擴展和開創新的應用領域提供了創新技術支持，再一方面，奧運會和世博會的契機，加快了該產業的發展。根據市場分析報告2007-2010年，中國LED顯示屏市場年均復合增長率將達到15.1%。
　LED顯示屏的最大特點其制造不受面積限制，可達幾十甚至幾百平方米以上，應用于室內/室外的各種公共場合顯示文字、圖形、圖像、動畫、視頻圖像等各種信息，具有較強的廣告渲染力和震撼力。其高亮度、全彩化、便捷快速的錯誤偵查及LED亮度的自由調節是市場的發展趨勢。

　　LED顯示屏的分類

　　LED屏幕按使用環境分為室內LED屏幕和室外LED屏幕；LED屏幕按顯示顏色分為單基色LED屏幕，雙基色LED屏幕和全彩色LED屏幕；LED屏幕按灰度級又可分為16、32、64、128、256級灰度LED屏幕等；LED屏幕按顯示性能分為文本LED屏幕、圖文LED屏幕、同步視頻LED屏幕，電視視頻LED屏幕等。

　　LED顯示屏的系統組成架構

　　LED顯示屏的系統組成架構參見圖1。

　　顯示單元：這是LED顯示屏幕的主體部分，由發光材料及驅動電路構成。室內屏幕就是各種規格的單元顯示板，室外屏幕就是單元箱體。

　　主控制器：作用是將輸入的RGB數字視頻信號緩沖，灰度變換，重新組織，并產生各種控制信號。

　　開關電源：用途是將220V交流電變為各種直流電提供給各種電路。

　　傳輸電纜：主控儀產生的顯示資料及各種控制信號由雙絞線電纜傳輸至屏幕本體。

掃描控制器：該電路板的功能是資料緩沖，產生各種掃描信號以及占空比灰度控制信號。

　　專用顯示卡及多媒體卡(視頻卡)：LED全彩屏專用顯示卡除了具有電腦顯示卡的基本功能外，還同時輸出數字RGB信號及行、場、消隱等信號給主控儀。多媒體卡除了以上功能外還可將輸入的模擬Video信號變為數字RGB信號(即視頻采集)。

　　其他信號源及其外接裝置：包括電腦、電視機、藍光、DVD、VCD、攝錄像機等。

　　LED顯示屏用LED驅動產品介紹

　　LED顯示屏作為一項高科技產品引起了人們的高度重視，采用計算機控制，將光、電融為一體的智能全彩顯示屏已經在廣泛領域得到應用。其像素點采用LED發光二極管，將許多發光二極管以點陣方式排列起來，構成LED陣列，進而構成LED屏幕。通過不同的LED驅動方式，可得到不同效果的圖像。因此LED驅動芯片的優劣，對LED顯示屏的顯示質量起著重要的作用。LED驅動芯片可分為通用芯片和專用芯片。

　　通用芯片一般用于LED顯示屏的低端產品，如戶內的單、雙色屏等。最常用的通用芯片是74HC595，具有8位鎖存、串一并移位寄存器和三態輸出功能。每路最大可輸出35mA的非恒流的電流。

　　由于LED是電流特性器件，即在飽和導通的前提下，其亮度隨著電流大小的變化而變化，不隨著其兩端電壓的變化而變化。專用芯片的最大特點是提供恒流源輸出，保證LED的穩定驅動，消除LED的閃爍現象。具有輸出電流大、恒流等特點，適用于要求大電流、高畫質的場合，如戶外全彩屏、室內全彩屏等。

　　LED的關鍵指標包括：

　　最大輸出電流：目前主流的恒流源LED驅動芯片最大輸出電流多為每通道90mA左右。每通道同時輸出恒定電流的最大值對顯示屏更有意義，因為在白平衡狀態下，要求每通道都同時輸出恒流電流。

　　恒流輸出通道數：恒流源輸出通道有8位和16位兩種規格，現在16位占主流，其主要優勢在于減少了芯片尺寸，便于LED驅動板(PCB)布線，特別是對于點間距較小的LED驅動板更有利。

　　精確的電流輸出：一種是同一個芯片通道間電流誤差值；另一種是不同芯片間輸出電流誤差值。精確的電流輸出是個很關鍵的參數，對LED顯示屏的顯示均勻性影響很大。誤差越大，顯示均勻性越差，很難使屏體達到白平衡。目前主流恒流源芯片的位間(bit to bit)電流誤差一般在±3%以內，片間(chip to chip )電流誤差在±6%以內。

　　數據移位時鐘：其決定了顯示數據的傳輸速度，是影響顯示屏的更新速率的關鍵指標。作為大尺寸顯示器件，顯示刷新率應該在85Hz以上，才能保證穩定的畫面(無掃描閃爍感)。較高的數據移位時鐘是顯示屏獲取高刷新率畫面的基礎。目前主流恒流源驅動芯片移位時鐘頻率一般都在15MHz～25MHz以上。

LED顯示屏用LED驅動芯片

　　2008年初推出LED顯示屏用LED驅動芯片系列產品SMT5026。SMT5026內建CMOS移位寄存器與鎖存功能，可以將串行的輸入數據轉換成并行輸出數據格式，功能框圖見圖2。

　　SMT5026的主要特性：

　　16路恒流源輸出通道、電流輸出大小不因輸出端負載電壓變化而變化；

　　恒流輸出電流范圍值：5mA～90mA；

　　極為精確的恒流輸出電流值匹配度：通道間最大誤差<±1.5%，芯片間最大誤差<±3.0%；

　　通過調節外部電阻，可設定恒流輸出電流值(Iout=5～90mA)；

　　高達25MHz數據傳輸時鐘頻率、具施密特觸發器輸入裝置，強化抗噪聲功能；

　　快速的輸出電流響應，最小值響應時間≤200ns；

　　工作電壓：3.0V～5.5V；

　　符合RoHS標準，100%無鉛封裝；

　　封裝形式：SSOP24-300-1.0，SSOP24-150-0.635，與市場上主流產品相兼容。