作者介紹：

        文子，LED資深專家，14年電子工程設計經(jīng)驗，2003年開始重點研究LED技術，對LED提出自己的見解和獨創(chuàng)的設計思想。組織設計多次LED工程項目。在控制方式上提出《可視化編輯技術》，照明提出《分布式恒流技術》，發(fā)展《內(nèi)置恒流技術光源》等。

        現(xiàn)任深圳市長運通集成電路設計有限公司技術總監(jiān)，主要負責LED戰(zhàn)略規(guī)劃和應用技術開發(fā)，公司重點發(fā)展LED可視化編輯技術、全彩動態(tài)背光技術、照明驅(qū)動架構、模組化封裝技術。開發(fā)出符合LED驅(qū)動芯片和控制技術，整體方案應用設計提供商。

      本文主要描述當前屏幕設計方式，做為LED應用設計者，屏幕方向的規(guī)劃者，在未來方向重點是多是來自個人觀點，并不一定正確，奉獻給大家，不足之處還請指正！

         一、概述

          大屏幕一直是LED領域發(fā)展重要的組成部分，是大型娛樂、體育賽事、廣場主題顯示重要組成部分，全彩屏從藍光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、屏幕制造等環(huán)節(jié)完全占據(jù)主導地位。

          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的應用在此基礎上整合了恒流電流設定功能，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)光強度越來越高，為了提升圖像質(zhì)量，靜態(tài)屏幕設計越來越多采用，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，為此設計出25mA靜態(tài)屏幕驅(qū)動芯片CYT62727。

         目前全球有80%的LED屏幕采購生產(chǎn)來至中國大陸，普遍采用16通道恒流器件設計，短期內(nèi)還會繼續(xù)延續(xù)，至少未來5年內(nèi)不會消失，主要是配套控制技術成熟，產(chǎn)品已經(jīng)系列化，除非系統(tǒng)控制技術和芯片驅(qū)動設計有巨大的飛躍，成本進一步的降低，否則現(xiàn)狀不會改變。近年來，不少公司不斷推出新架構，都未來得到市場認可。最大的問題是通過控制技術，假如改變LED的顏色一致性，新的技術沒有大的突破之前，對應用者吸引不大，購買意愿不強。

         近幾年，大陸芯片設計公司一定會替代性的占領LED顯示屏市場，像士蘭明芯穩(wěn)居主流顯示屏LED芯片供應商，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。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、交貨速度和信任度上還需要進一步的改善。

        在驅(qū)動應用技術上，色彩的矯正技術亟待解決的瓶頸，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重點突破目標，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，也是當前亟待解決的技術難題。

        作者介紹：

        文子，LED資深專家，14年電子工程設計經(jīng)驗，2003年開始重點研究LED技術，對LED提出自己的見解和獨創(chuàng)的設計思想。組織設計多次LED工程項目。在控制方式上提出《可視化編輯技術》，照明提出《分布式恒流技術》，發(fā)展《內(nèi)置恒流技術光源》等。

        現(xiàn)任深圳市長運通集成電路設計有限公司技術總監(jiān)，主要負責LED戰(zhàn)略規(guī)劃和應用技術開發(fā)，公司重點發(fā)展LED可視化編輯技術、全彩動態(tài)背光技術、照明驅(qū)動架構、模組化封裝技術。開發(fā)出符合LED驅(qū)動芯片和控制技術，整體方案應用設計提供商。

      本文主要描述當前屏幕設計方式，做為LED應用設計者，屏幕方向的規(guī)劃者，在未來方向重點是多是來自個人觀點，并不一定正確，奉獻給大家，不足之處還請指正！

         一、概述

          大屏幕一直是LED領域發(fā)展重要的組成部分，是大型娛樂、體育賽事、廣場主題顯示重要組成部分，全彩屏從藍光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、屏幕制造等環(huán)節(jié)完全占據(jù)主導地位。

          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的應用在此基礎上整合了恒流電流設定功能，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)光強度越來越高，為了提升圖像質(zhì)量，靜態(tài)屏幕設計越來越多采用，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，為此設計出25mA靜態(tài)屏幕驅(qū)動芯片CYT62727。

         目前全球有80%的LED屏幕采購生產(chǎn)來至中國大陸，普遍采用16通道恒流器件設計，短期內(nèi)還會繼續(xù)延續(xù)，至少未來5年內(nèi)不會消失，主要是配套控制技術成熟，產(chǎn)品已經(jīng)系列化，除非系統(tǒng)控制技術和芯片驅(qū)動設計有巨大的飛躍，成本進一步的降低，否則現(xiàn)狀不會改變。近年來，不少公司不斷推出新架構，都未來得到市場認可。最大的問題是通過控制技術，假如改變LED的顏色一致性，新的技術沒有大的突破之前，對應用者吸引不大，購買意愿不強。

         近幾年，大陸芯片設計公司一定會替代性的占領LED顯示屏市場，像士蘭明芯穩(wěn)居主流顯示屏LED芯片供應商，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。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、交貨速度和信任度上還需要進一步的改善。

        在驅(qū)動應用技術上，色彩的矯正技術亟待解決的瓶頸，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重點突破目標，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，也是當前亟待解決的技術難題。

          控制技術發(fā)展已經(jīng)走到世界的前列，但是在新方式控制理念上停滯不前，原因是控制器廠家和IC設計廠家配合不暢，各自相對獨立，驅(qū)動技術和控制技術不能很好的銜接，采用16通道兼容性設計發(fā)展成熟度高，新的控制技術推出很少，更談不上技術的革新。16通道恒流器件在LED屏幕上采用長達十幾年之久，到目前也只不過是減低電流，應對競爭激烈的價格而已，并沒有技術上的突破。先后多家公司推出了系列IC，并沒有得到很好的應用，是控制技術的缺失造成的。在電腦技術飛速發(fā)展的今天，可以替代簡化控制器的規(guī)模，但是技術的移植也需要IC設計廠家的支持，市場缺失控制技術和芯片驅(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，技術日漸成熟。我國大型賽事工程不斷，帶動LED增長強勁。比如：奧運、世博、亞運會、上海迪斯尼、地鐵、高鐵等工程賽事。

          二． 屏幕原理設計

         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)量進行評價，問題就復雜得多。一般是主觀方式來評價顯示屏圖像顯示質(zhì)量。所謂主觀方式評價，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。評價結果不僅與圖像本身顯示質(zhì)量有關，而且與觀察者的主觀因素也有關系，很難說是公正和確切性的標準。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、實用的方法。

         ㈠ 最大顯示色彩數(shù)

         顯示器的每個像素的顏色都是由RGB（紅、綠、藍）三種基色組成。低端的液晶顯示板，各個基色只能表現(xiàn)6位色，即26=64種顏色。通過簡單的計算，我們可以知道每個獨立像素可以表現(xiàn)的最大顏色數(shù)是64×64×64=2.62K種顏色；高端液晶顯示板利用FRC技術則使得每個基色則可以表現(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=16KK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。

         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，得到整個屏體的在最佳視角上的發(fā)光強度，假設屏體中每個像素的發(fā)光強度在相應空間內(nèi)恒定，則此數(shù)值可被認為也是整個屏體的光通量。一般室外LED顯示屏須達到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700～2000cd／平方米左右。

         單個LED的發(fā)光強度以cd為單位，同時配有視角參數(shù)，發(fā)光強度與LED的色彩沒有關系。單管的發(fā)光強度從幾個mcd到五千mcd不等。LED生產(chǎn)廠商所給出的發(fā)光強度指LED在20mA電流下點亮，最佳視角上及中心位置上發(fā)光強度最大的點。封裝LED時頂部透鏡的形狀和LED芯片距頂部透鏡的位置決定了LED視角和光強分布。一般來說相同的LED視角越大，最大發(fā)光強度越小，但在整個立體半球面上累計的光通量不變。

         當多個LED較緊密規(guī)則排放，其發(fā)光球面相互疊加，導致整個發(fā)光平面發(fā)光強度分布比較均勻。在計算顯示屏發(fā)光強度時，需根據(jù)LED視角和LED的排放密度，將廠商提供的最大點發(fā)光強度值乘以30％～90％不等，作為單管平均發(fā)光強度。

         一般LED的發(fā)光壽命很長，生產(chǎn)廠家一般都標明為100,000小時以上，這是在設定的最佳的條件下，實際還應注意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)廠商有很大關系，一般在經(jīng)濟條件許可的情況下應選用亮度衰減較緩慢的品牌。

         實際使用中，光強計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)光強度單位，并配合觀察角度為輔助參數(shù)，其等效于屏體。

          屏幕多采用直插型橢圓形LED，國內(nèi)的封裝技術大多可以滿足屏幕設計需要。LED芯片多采用有Cree或用士蘭明芯、廈門三安等國內(nèi)LED發(fā)光芯片封裝。

          ㈡ 驅(qū)動芯片時序

          CYT62726內(nèi)部是16位移位寄存器，多顆CYT62726串行數(shù)據(jù)移位，每個時鐘周期CLK移送1位數(shù)據(jù)SDI，串行數(shù)據(jù)輸入驅(qū)動器開/關控制。施密特緩沖輸入。當其中數(shù)據(jù)“1”被寫入到SDI的開關控制移位寄存器/時CLK的上升沿。

灰度控制模塊仿真波形圖

         CLK 串行數(shù)據(jù)移位時鐘。施密特緩沖輸入，所有的數(shù)據(jù)/關控制的轉(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在同一時間。 CLK的上升沿輸入獲準后，持續(xù)100ns的上升沿。

          LE 邊沿觸發(fā)鎖存器。施密特緩沖輸入。當前對應移位寄存器中數(shù)據(jù)，在此上升沿數(shù)據(jù)被鎖存。

移位鎖存仿真波形圖

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

          這種時序傳輸方式是，沿用74HC595通用邏輯數(shù)據(jù)傳輸方式，在LED屏幕上已經(jīng)使用了十多年歷史，顯得古老而落伍。LED屏幕亟待新的數(shù)據(jù)傳輸格式，簡化的、高效的傳輸方式，從而減低設計復雜度，降低設計成本和提高屏幕可靠性。

          數(shù)據(jù)和時鐘需要協(xié)調(diào)一致，可是在線路設計中，數(shù)據(jù)采用串行傳輸，而時鐘則是并行傳輸，勢必數(shù)據(jù)延時會造成輸出錯位。這是4線傳輸格式最大的缺點，數(shù)據(jù)和時鐘不能很好的同步，級聯(lián)性較差，控制器成本高。落伍的數(shù)據(jù)傳輸格式，控制器產(chǎn)生灰度等級，屏幕刷新率低，傳輸數(shù)據(jù)量大，是LED屏幕目前發(fā)展瓶頸。

         ㈢ 驅(qū)動芯片方框圖

         CYT62726內(nèi)部線路相對比較簡單，電阻通過電流鏡比例調(diào)節(jié)輸出電流值，芯片是統(tǒng)一設定16通道電流值的，所以在屏幕設計時通常是單顆IC驅(qū)動單一顏色，3片IC組成16個像素。這樣可以通過LED分選獲得亮度一致性，3顆IC設定不同的驅(qū)動電流值，組成合適的16像素白平衡。芯片恒流誤差顯得很重要，電流誤差參數(shù)也同時影響LED白平衡水平。

         移位寄存器（D觸發(fā)器）負責數(shù)據(jù)（SDI）的隊列，按照時鐘（CLK）時間，移動數(shù)據(jù)隊列。正確的數(shù)據(jù)被鎖存訊號（LE/）存儲，這里可能就是二進制的1或0，執(zhí)行的灰度長度由使能（OE）訊號決定，灰度等級的表現(xiàn)是使能的倍數(shù)，使能數(shù)據(jù)寬度決定最小灰度等級。

          三． LED屏線路設計

         ㈠ 驅(qū)動周邊器件選擇

         在屏幕設計大約在3-6片CYT62726分布的PCB范圍內(nèi)，設置1000uF左右容量電容器，在選擇濾波電容時，應用采用低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行傳播的通路；三是防止電源攜帶的噪聲對電路構成干擾。

         對于設計LED點彩產(chǎn)品，燈點內(nèi)部增設濾波電容非常重要，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計在任何產(chǎn)品中都要重要。對于大多數(shù)高的電流設計，推薦采用一個470至1000uF容值。這里設計不能沒有這顆電容。

        見下圖，通常我們設計線路時，會在IC輸入設計去耦電容：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格，可按C=1/F，即10MHz取0.1uF。

         對于大多數(shù)高的電路設計，在輸入采用一個0.01至0.1uF電容就足夠了。這里設計不能沒有這顆電容。

         在VCC電源供電中建議串接一只10Ω電阻（一般設計并沒有這顆電阻），LED屏幕工作時內(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，后面還會介紹結合PCB設計，分開供電的方式避免波峰值沖擊。

         在設計產(chǎn)品時需要確定輸出電流值，CYT62726第23管腳是為方便設置電流而設計，外設電阻選擇按前章節(jié)公式計算，也可以按下表選取，參考設計910Ω大概在20mA電流值。PCB板級設計電阻要緊貼近IC管腳23與1之間，減小這兩個管腳PCB板級電阻會提高參考恒流精度。

        CYT62726是兼容性16位恒流器件，在串行16位數(shù)據(jù)設計中，采用多片級聯(lián)方式，CLK、LE、OE是并行傳送結構，在數(shù)據(jù)傳遞中需要增加74HC245來提高驅(qū)動能力，一般建議3-6片CYT62726設置1片74HC245。SD數(shù)據(jù)是串行傳遞方式，按照設計設計可以采用經(jīng)過74HC245，也可以不經(jīng)過74HC245，因為數(shù)據(jù)串行傳送有足夠的驅(qū)動能力。

         ㈡ 靜態(tài)LED顯示屏設計參考

        靜態(tài)驅(qū)動方式是有利于LED壽命的設計，隨著驅(qū)動IC成本不斷降低，越來越多的采用靜態(tài)設計方式，靜態(tài)是針對掃描屏設計方式而言的，CYT62726輸出端口只單獨連接1顆或1串LED，數(shù)據(jù)傳送針對單個像素點驅(qū)動，IC使用數(shù)量最多的一種設計。靜態(tài)設計比較能發(fā)揮LED性能，驅(qū)動電流值是LED正常工作值，有利于LED最佳使用壽命。

         在靜態(tài)屏幕設計中，多片CYT62726級聯(lián)方式，CLK、LE、OE是并行傳送結構，在數(shù)據(jù)傳遞中需要增加74HC245來提高驅(qū)動能力，一般建議3-6片CYT62726設置1片74HC245。SD數(shù)據(jù)是串行傳遞方式，按照設計設計可以采用經(jīng)過74HC245，也可以不經(jīng)過74HC245，因為數(shù)據(jù)串行傳送有足夠的驅(qū)動能力。

         ㈢ 1/4掃描應用參考設計

         1/4掃描設計方式也是LED屏幕采用較多的設計方式之一。主要是不需要太高LED亮度的產(chǎn)品設計，比如室內(nèi)屏；不需要太高灰階等級的屏幕，比如多用于數(shù)字圖形顯示的地方。

         1/4掃描設計數(shù)據(jù)、時鐘、鎖存、使能傳送方式是和靜態(tài)設計一樣的，為了提高刷新率，傳送數(shù)據(jù)量會增加數(shù)倍。

         1/4掃描需要增加B0-B3掃描選通線，在每幀單位時間內(nèi)，B0-B3會按次序選通一次，在單位時間1S鐘內(nèi)B0-B3分別占用（1/4）S時間。

        每當B0-B3被選通，其中被選通點亮的LED數(shù)據(jù)被移位到該像素，并鎖存和使能（執(zhí)行顯示）。

        CYT62726的16個端口驅(qū)動其中B0-B3選通線中共4顆LED，相對應4個單一顏色像素點，IC驅(qū)動電流是4顆LED電流的總和。

        CYT62726的16個端口電流是統(tǒng)一設定的，為了保持白平衡R’G’B分別采用3顆CYT62726設計。選通訊號是由控制器送出的，驅(qū)動PMOS打開和關閉B0-B3選通線，PMOS驅(qū)動能力與選通線B0-B3連接LED數(shù)量有關系，是整個選通線上LED電流總和，通常選擇4953，但是要注意MOS驅(qū)動能力。

        在1/4掃描設計中，CYT62726是多片級聯(lián)方式，CLK、LE、OE是并行傳送結構，在數(shù)據(jù)傳遞中需要增加74HC245來提高驅(qū)動能力，一般建議3-6片CYT62726設置1片74HC245。SD數(shù)據(jù)是串行傳遞方式，按照設計設計可以采用經(jīng)過74HC245，也可以不經(jīng)過74HC245，因為數(shù)據(jù)串行傳送有足夠的驅(qū)動能力。

         在1/4掃描設計中，一般驅(qū)動電流較大，單顆紅色LED時，需要串接電阻分壓，分擔芯片熱量。最好的辦法是兩顆紅色LED串接，提高亮度降低驅(qū)動電流，但是需要和設計面板顯示結構相結合。

        ㈣ 1/8掃描單雙色屏幕參考設計

        1/8掃描設計主要是設計應用在不需要太高灰階等級的單雙色屏幕，比如多用于數(shù)字圖形顯示，車站、碼頭、銀行匯率牌，條形字符屏幕。1/8掃描相對于靜態(tài)顯示CYT62726使用量減少了8倍，降低設計成本是采用掃描設計方式的主要原因。

        1/8掃描設計數(shù)據(jù)、時鐘、鎖存、使能傳送方式是和靜態(tài)設計是一樣的，為了提高刷新率，傳送數(shù)據(jù)量會增加數(shù)倍。顯示灰階度降低可以降低數(shù)據(jù)傳送量，這能是采用掃描方式設計的原因之一。

        1/8掃描需要增加A0-A2掃描選通線，A0-A2譯碼訊號是控制器送出的，在1/8掃描要增加74HC138譯碼，74HV138是3/8譯碼器，在每幀單位時間內(nèi)，B0-B7會按次序選通一次，在單位時間1S鐘內(nèi)B0-B7分別占用（1/8）S時間。

         每當B0-B7被選通，其中被選通點亮的LED數(shù)據(jù)被移位到該像素，并鎖存和使能（執(zhí)行顯示）。

         CYT62726的16個端口驅(qū)動其中B0-B7選通線中共8顆LED，相對應8個單一顏色像素點，IC驅(qū)動電流是8顆LED電流的總和。

         74HC138選通訊號驅(qū)動PMOS打開和關閉B0-B7選通線，PMOS驅(qū)動能力與選通線B0-B7連接LED數(shù)量有關系，是整個選通線上LED電流總和，通常選擇4953，但是要注意實際驅(qū)動能力。原理圖限于篇幅后面被省略，B0-B7選通線還可以向后級延伸。

         在1/8掃描設計中，CYT62726是多片級聯(lián)方式，CLK、LE、OE是并行傳送結構，在數(shù)據(jù)傳遞中需要增加74HC245來提高驅(qū)動能力，一般建議3-6片CYT62726設置1片74HC245，原理圖限于篇幅后面被省略，CYT62726級聯(lián)數(shù)量還可以向后級延伸設計。SD數(shù)據(jù)是串行傳遞方式，有足夠的驅(qū)動能力，現(xiàn)有的屏幕設計多是經(jīng)過74HC245，也可以不經(jīng)過74HC245，這樣可以減少SD數(shù)據(jù)延時時間。

         因1/8掃描總的驅(qū)動電流較大，在5V電源設計情況下，紅色LED正向電壓較低，需要增加電阻分擔CYT62726功耗。若同時串接2顆紅色LED就不需要設置電阻。藍、綠色也不需要增加電阻。其它設計方式請注意功耗問題，因?qū)嶋H情況而定。

         ㈥ 恒流輸出精度及計算

        16通道恒流是該芯片重要參數(shù)之一，它有幾個關鍵指標組成：恒流最低壓差；片間恒流誤差；VCC電壓調(diào)整率；負載調(diào)整率；溫度漂移。

         1） 輸出恒流壓差希望越低越好，通常維持在0.6-1V之間，最好是低于0.6V。從上圖測試曲線可以看出，隨著輸出電流的增加，壓差也會增加。在有一種設計中很關鍵，例如2R屏設計中：

         很多的屏幕是2R''''''''''''''''1G''''''''''''''''1B設計的，2顆紅色LED需要4V電壓才能正常點亮，假設驅(qū)動IC需要1V壓差，那最低建立恒流電壓是5V，在5V電源供電情況下，遠離電源端子地方有可能達不到5V最基本電壓值。屏幕出現(xiàn)偏色，輸出電流調(diào)整不到理想值，問題就是出在這里。

         由此可以看出恒流壓差維持到0.6V是最合理的，部分IC為了降低成本，大幅度減小尺寸，是造成壓差高的主要原因。16通道恒流IC是線性恒流方式，壓差的形成是IC最主要的熱源之一，較低的壓差利于芯片散熱。

         2） 片間恒流誤差±3％；片間誤差是恒流輸出重要的參數(shù)之一，我們通?？吹綐俗⑵瑑?nèi)通道±1.5％，片間通道±3％恒流誤差，實際片內(nèi)誤差可以不予考慮，因為我們不會單獨使用1顆芯片，在LED屏幕設計主要考慮片間誤差。

        3） 受VCC電壓變化恒流精度影響±0.07％/V；VCC電壓變化是會影響到輸出電流精度的，在PCB設計走線要考慮LED供電和IC供電分開，提高濾波效果，能達到很好的效果。

       4） 負載調(diào)整率，負載端電壓影響的電流輸出特性，維持在±0.01％/V；負載電壓不同或波動，會影響恒流精度，雖然是很小。解決的辦法是盡量加寬PCB供電走線。

        按照下面表格選取合適的寬度和銅厚：

        5） 溫度恒流漂移0.0005％/℃。環(huán)境溫度和芯片發(fā)熱也會影響到輸出恒流精度，30℃上升到70℃大概會有2%誤差，也相當重要。

        ㈦ 輸出電流計算

         通常會給出一張表格，標注隨電流輸出的電阻設定曲線，在IC內(nèi)部是一個電流鏡與實際輸出電流成一定的比例，因各家設計而有所不同，設計大多類似。表格只是指示輸出電流曲線，并不能準確的確定具體電阻阻值，最好是套用下面公式可以計算輸出電流值：

          Vref 為23管腳輸出電壓，Vref 維持在1.2V左右。例如：輸出電流設定在20mA，電阻值在910 左右，即：

        大概電流在20mA左右，公式計算誤差電流維持在±5%以內(nèi)。嚴謹?shù)碾娐吩O計需要精確測量，經(jīng)確認后的電流，保持±1%電阻值誤差，批量中電流精度維持在±3%以內(nèi)。

         四． 芯片測試

         ㈠ 驅(qū)動IC耐壓需求

        屏幕驅(qū)動芯片耐壓是很重要的，一般屏幕雖說供電只有5V，可是顯示內(nèi)容變化劇烈，因此而產(chǎn)生的電壓峰峰值（Vp-p）遠比我們想象的要高。開關電源本身就有峰值電壓，與選擇電源有很大的關系，但是客戶允許的售價限制我們的電源選擇水平，這里告訴大家開關電源是其中因數(shù)之一。對減小紋波，屏幕PCB布線也非常關鍵，這是個很赫手的問題，需要有專門的PCB 工程師。屏幕電源分布供電情況，也是重要的因數(shù)。

          受上述因數(shù)影響，電壓峰峰值（Vp-p）計算是復雜的，從應用角度實測，靜態(tài)屏幕通常大約在7-9V之間。掃描屏幕大概在10-13V之間，掃描屏幕電壓峰峰值升高和掃描屏幕開關速度提高有密切關系，傳輸速率提升，提高LED開關速度，同時也提升電壓波動變化率，電壓峰峰值也會提高。

        前面講過最開始是采用74HC595設計屏幕，后來發(fā)現(xiàn)耐壓只有9V（5V低壓工藝）設計的74HC595會因此損壞，分析認為是電壓峰峰值所致，在屏幕的發(fā)展過程中不斷的提高輸出端口的耐壓，徹底的解決了這個問題。這些年有部門公司設計16通道IC，采用了耐壓9V的設計，在部分屏幕使用沒有問題（多是靜態(tài)屏幕），可是有些公司的LED屏幕上使用損壞率很高（大多是掃描屏幕或PCB設計差異），問題源于此。

         近年來部分公司設計出網(wǎng)格裝的屏幕，這種長距離細線徑供電方式，電壓峰峰值（Vp-p）尤為突出，部分波峰電壓高達15V以上，致使多款屏幕驅(qū)動芯片在網(wǎng)格屏幕上，顯露出耐壓不足情況。16通道恒流驅(qū)動器還會用到屏幕以外的LED裝飾領域，比如護欄管等，設計供電電壓在12V以上，這些設計電壓峰峰值（Vp-p）也會高達15V左右，甚至更高。因此驅(qū)動芯片輸出端口耐壓是非常重要的參數(shù)。

         ㈡ 耐壓能力測試

         既然是重要的參數(shù)，那就給出簡易可行的測試方式。隨機抽取CYT62726共3pcs芯片，測試芯片其中一個端口，芯片給予正常供電，是關閉狀態(tài)。CYT62726規(guī)格標準是耐壓17V，17V是一定能給予客戶保證的耐壓。

         測試按照一定的步驟，從5V供電不斷的提高到17V，漏電在6nA以內(nèi)，對端口串接的LED做直觀判斷，LED看不到亮度。繼續(xù)增加電壓到24V，IC仍然可以承受，隨著電壓增加端口漏電也隨之增加，超過0.5uA時LED有機會看到亮度，25V以上IC會損壞?！?/p>

         結果：經(jīng)測試端口加載17V電壓都在10nA以內(nèi)，結果是滿意的。可觀察到LED亮度點亮電流在1uA，小于0.5uA電流可視為沒有漏電。紅色數(shù)據(jù)表示到了芯片的極限，工作已經(jīng)不能正常。

        ㈢ IC可靠性測試

        驅(qū)動芯片可靠性測試是復雜的，也是很重要的，它不僅要對芯片設計做出分析，還要對封裝載體的可靠度評估，對屏幕驅(qū)動芯片，屬于功率器件發(fā)熱量很大，可靠性測試至關重要。

        下面是一般性測試結果，主要是對封裝的可靠性做出評估。

         五． LED屏幕控制

         ㈠ 系統(tǒng)

        國內(nèi)控制系統(tǒng)發(fā)展比較成熟，主要分兩種方式，一種是基于以太網(wǎng)絡方式，千兆網(wǎng)卡分發(fā)數(shù)據(jù)，分控制器分配數(shù)據(jù)到LED顯示單元板，應該是未來主流應用方式。第二種是從顯卡DVI讀取視屏數(shù)據(jù)，壓縮再通過數(shù)據(jù)卡發(fā)送出去，也是網(wǎng)絡方式，與網(wǎng)絡區(qū)別在于這里是串行數(shù)據(jù)格式，終端的單元板數(shù)據(jù)分割基本都是一樣。

        讀取DVI數(shù)據(jù)用的最為普遍，采用信號包復用技術同步傳送顯示數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，高效率的灰度分割算法，這里可以同時讀取到幀、行頻同步。主要由兩部分組成：采樣數(shù)據(jù)發(fā)送卡和現(xiàn)場分控器。通過大規(guī)模邏輯及其他組件，實時同步采集計算機輸出的顯示數(shù)據(jù)，通過高速緩存、格式轉(zhuǎn)換后，由大容量傳輸通道傳送到LED顯示屏現(xiàn)場，最終轉(zhuǎn)換成LED掃描控制信號，在LED顯示屏上實現(xiàn)高清晰的視頻、圖片、文本等節(jié)目內(nèi)容的顯示。

        從電腦的DVI接口采集高清晰顯示數(shù)據(jù)，輸出差分信號。DVI接口高速輸出的顯示信號是串行灰度的數(shù)據(jù)，24位色數(shù)據(jù)，每個顏色的權值數(shù)據(jù)為8位，灰度等級為256級。LED顯示屏上的灰度實現(xiàn)，是通過控制每一個LED的點亮時間PWM來實現(xiàn)的，為了更高效的實現(xiàn)不同的灰度，屏幕每個權值獨立顯示的方式，即控制整個屏幕分別顯示1～8個權值的亮度。整個數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換過程由，通過權值分離-緩存-分區(qū)提取-數(shù)據(jù)重整等一系列過程，最終得到LED顯示屏的掃描數(shù)據(jù)。

       LED屏幕灰度燈具按256級灰度(8位)計算，8位權值數(shù)據(jù)由高到低依次為D7(128權值)，D6(64權值)……DO(1權值)。設置合適的輸出顯示屏的串行時鐘。提高并行輸出的RGB數(shù)據(jù)信號組，即可提高顯示屏面積并滿足實際高清顯示效果。對于不同的節(jié)目源、不同的顯示屏體，需要經(jīng)過不同數(shù)值的伽馬校正來獲得更符合人眼視覺的顯示效果（視敏函數(shù)），得到更清晰的圖像。

        DVI接口送過來的同步視頻信號數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)發(fā)送卡會將數(shù)據(jù)壓縮，借助網(wǎng)絡成熟芯片發(fā)送?？紤]到控制器與LED屏幕的實際距離，采用網(wǎng)線差分或光纖長距離傳輸。 LED顯示屏由多個顯示模組組合而成，顯示接口一般由以下幾個信號組成：串行數(shù)據(jù)；多組紅、綠、藍信號；并行時鐘；并行鎖存；并行使能；行編碼信號(掃描信號)等，一般最多16行掃描。

         LED顯示屏為實現(xiàn)大面積顯示，屏幕面積一般較大，而顯示屏的控制數(shù)據(jù)一般都是串行傳送，控制線都非常長且容易收到干擾，在大面積情況下可以保證穩(wěn)定傳輸?shù)男盘栴l率有限。如果增加系統(tǒng)的控制面積，一般方法有：1)提高顯示屏控制信號的時鐘頻率，但這種提高是有限的；2)降低刷新頻率，刷新頻率降低必將影響顯示穩(wěn)定度，效果很差；3)多個控制器同時處理，增加掃描控制器必然增加成本。

        控制系統(tǒng)設計是復雜的，在此不詳細闡述，對于LED屏幕廠家而言，多是硬件連接。控制系統(tǒng)是由專業(yè)的公司提供，比如：杰賽、靈星雨、德普達等著名的LED控制系統(tǒng)公司。

         ㈡ 系統(tǒng)組件

        系統(tǒng)組件這里作為參考，并非完全都是這些。通常還是滿足客戶的需求，定制項目內(nèi)容等。對于屏幕的類型，視距像素密度有很大的關系，這里會影響到成本，材料的選配是價格成本的主要因數(shù)，還有保修年限等。

          ㈢ 工期時間

        僅供參考：依照顯示屏的具體工程量，預計室外顯示屏工程的全部工期需要45天左右，時間包含采購加工時間約32天并有交叉重疊。

        安裝現(xiàn)場的勘察（3天）：由施工技術人員到達工程安裝現(xiàn)場，進行現(xiàn)場的實地勘察。確定顯示屏體的安裝位置和環(huán)境；確定安裝控制主機的機房位置及環(huán)境；測量控制信號、數(shù)據(jù)信號的實際傳輸距離；設計傳輸信號線的布線位置。

        系統(tǒng)布線（7天）：施工人員依照技術人員勘察之后的設計方案，進行通訊線纜的敷設：清理布設路線；（含必要的挖掘、打孔等）埋設線管、穿線；安裝線材連接件。

        屏體框架的制作（15天）：施工人員依照結構設計人員提供的設計圖紙進行框架的施工，鋼架的制作；鋼架的安裝；屏體外裝飾材料的施工；屏體內(nèi)部供電系統(tǒng)的引線。

         屏體的安裝（5天）:框架安裝結束后，進行屏體的安裝，箱體的安裝、固定；箱體的連接；信號線的連接；配電箱的安裝；電源線的連接；控制網(wǎng)絡的架設。

         系統(tǒng)的調(diào)試（5天）：供電系統(tǒng)的檢測；顯示系統(tǒng)的檢測、調(diào)試；網(wǎng)絡系統(tǒng)的調(diào)試；多媒體系統(tǒng)的調(diào)試。

         六． LED屏幕的未來

         本篇著重描述了LED屏幕設計現(xiàn)狀，為《LED屏幕設計及發(fā)展趨勢（上）》篇部分，發(fā)展趨勢設計會在（下）篇重點闡述。為了迎合新技術面世，（下）篇會延后幾月發(fā)表，在此先闡述LED屏幕未來主要幾個方向點。

         ㈠ 控制系統(tǒng)發(fā)展

        控制系統(tǒng)是LED屏幕重要的組成部分，也是技術核心所在。多年來我國一直占據(jù)主導性的地位，涌現(xiàn)出不少優(yōu)秀的控制系統(tǒng)企業(yè)，為我國LED產(chǎn)業(yè)奠定了堅實的基礎。控制系統(tǒng)占據(jù)國際市場主導地位，也與我國意識形態(tài)有關系，例如國內(nèi)一直不把軟體當成本、利潤計算，銷售只計算控制器硬件成本，低廉的價格，贏取了市場，國際性的公司不愿意這么勤勞，阻礙了投資興趣和市場準入。

         存在的問題也有，利潤直接影響投入熱情。比如創(chuàng)新性不夠，新技術的擴展速度緩慢。還有在控制系統(tǒng)的開發(fā)時，創(chuàng)新沒有很好的和集成電路設計公司協(xié)作，也是技術更新緩慢的主要原因。

        LED屏幕企業(yè)嘗試新品設計，不是很積極，想設計成熟一步到位，但是都不愿意何來的成熟呢？特備是大公司要積極的試用新技術，推陳出新是未來占據(jù)LED產(chǎn)業(yè)的主要動力?，F(xiàn)在屏幕生產(chǎn)看起來大家都差不多，沒什么創(chuàng)新點，利潤不斷下滑。

         控制系統(tǒng)發(fā)展方面，軟體會更多的替代硬體，提升智能化水平，同時降低硬件設計成本。電腦飛速發(fā)展本應該大幅提升LED屏幕控制水平，但是我們固執(zhí)的消費者卻讓他多年沒有改變，這也和控制器設計者不愿意降低控制系統(tǒng)售價有關系，軟件化推進速度緩慢。系統(tǒng)軟件化是大趨勢，誰能提高系統(tǒng)軟件化速度，誰就能占據(jù)LED屏幕控制的核心領域。但是占據(jù)屏幕控制核心，不等于會給你帶來核心利益，未來必定要有系統(tǒng)提供商出現(xiàn)，才可以徹底改變格局。

         系統(tǒng)提供商是指，IC設計公司直接向市場提供控制系統(tǒng)，不能把控制系統(tǒng)作為獲利點。例如，我們的LED屏幕IC領導者聚積公司，每年均有推出屏幕驅(qū)動IC，可是一直能銷售還是老產(chǎn)品，難道說這多芯片設計的不好嗎？實際決策層應該意思到這是控制技術的缺失，僅就IC設計創(chuàng)新沒有控制技術結合，不能被客戶順利采用。雖然控制技術與IC設計合作是一種辦法，顯然控制系統(tǒng)設計者不愿意更多的去硬件化。IC設計創(chuàng)意和控制技術的創(chuàng)意不在一個團隊指揮，LED屏幕發(fā)展受到極大的限制。

        高通公司在網(wǎng)站公布了很詳細的手機設計案例，抱怨大陸公司不能向歐美企業(yè)那樣靈活應用。高通可曾想山寨廠家根本就沒有安排能讀懂案例的人員。假設MTK只提供芯片，不提供軟件，山寨手機市場會有嗎？我說的不一定對，大家可理解LED控制系統(tǒng)未來的走向。

        ㈡ 驅(qū)動芯片發(fā)展

        前面講過目前普遍采用的16通道驅(qū)動芯片，是在74HC595基礎上發(fā)展而來，幾十年來都沒有創(chuàng)新，這是不正常的。落伍的傳輸方式，阻礙LED屏幕創(chuàng)新，屏幕市場中國有絕對的話語權，必將誕生新的數(shù)據(jù)傳輸方式，革命性的改變現(xiàn)有數(shù)據(jù)傳輸格局。

        隨著世界經(jīng)濟發(fā)展，需求量提升，要求也會越來越高，特別是清晰度要大幅提升。大尺寸顯示壯觀的視屏播放，已經(jīng)失去了它的魅力，什么時候在廣場上也有電視機那樣清晰？LED有理由設計的比LCD（液晶）更清晰，可以看看有LED衍生品OLED。

        LED與傳統(tǒng)的顯示最大的區(qū)別是沒有余輝。CRT（顯像管）電子槍掃描，熒光粉有余輝。LCD液晶屏內(nèi)部形成電容，能保持一定的顯示時間。R’G’B顏色的LED是完全沒有的，因此驅(qū)動IC內(nèi)置PWM是必須的。

        集成電路設計要與LED屏幕市場共存，意識形態(tài)也很重要，有好的技術，還要了解大陸公司思想，未來IC設計一定是大陸的企業(yè)取勝。供貨渠道、交貨時間、賬期、支持力度，外企還有不少的差距。從歷史發(fā)展來看，東芝公司本來市占率很高，但是渠道和系統(tǒng)配合上面，自我為中心，導致市場份額不斷減小。點晶公司一度也有很高的占有率，當初引腳兼容問題，和移師大陸決策沒有把握好，失去了市場競爭力。

         ㈢ 屏幕制造發(fā)展

        屏幕制造在我國已經(jīng)有了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，分工明確。但是整合度還是不夠，質(zhì)量保證不是很完善，人工制造環(huán)節(jié)太多。未來還需要大幅度整合，特別是高質(zhì)量的單元板企業(yè)，在高質(zhì)量環(huán)境下批量單元模組，規(guī)?；a(chǎn)，然后再交給粗放式企業(yè)組裝，整體降低設計成本，提升LED屏幕質(zhì)量。

        損壞率最高是LED，LED損壞主要是封裝、組裝過程環(huán)境得不到保證，未來控制芯片與LED芯片整合是方向。這不是一件小事，可能很難理解！

        參考資料：

        CYT62725 16通道80（mA）LED屏幕恒流驅(qū)動器；主要針對1/8掃描，更多的驅(qū)動LED數(shù)量，單雙色屏幕、護欄管等最佳的選擇。

        CYT62726 16通道45（mA）LED屏幕恒流驅(qū)動器；靜態(tài)屏和1/4掃描兼容性型號。

        CYT62727 16通道45（mA）LED屏幕恒流驅(qū)動器；主要針對靜態(tài)LED屏幕應用，提高恒流精度。

        CYT62728 16通道25（mA）LED屏幕恒流驅(qū)動器；針對高刷新率，超大屏幕靜態(tài)屏幕應用規(guī)格，OE寬度150nS寬度，有快速響應灰度等級的能力。

         CYT62729 8通道60（mA）LED屏幕、燈飾恒流驅(qū)動器；針對高刷新率，兼容性8通道恒流，屏幕燈飾應用規(guī)格，OE寬度150nS寬度，有快速響應灰度等級的能力。