LED屏幕设计及发展趋势（1）
关键词：
led屏幕
作者：led-文子
大屏幕一直是led领域火热发展的重要组成部分，是大型娱乐、体育赛事、广场装点主题显示重要组成部分，从蓝光led诞生以来，一直保持高速发展态势。在装饰显示市场led将起到积极的作用，市场扩张明显。我国是全球led显示屏生产大国，从led芯片、驱动ic、控制器、屏幕制造等完全占据主导地位。
led屏幕现状
16 位移位恒流ic的由来：双色屏主要是以显示文字为主，单片机扫描比较方便，由于led数量的增加，为了节省o/i资源，采用74hc595移位扫描。为了更适合led的应用在此基础上整合了恒流电流设定功能，增加了电流驱动能力，更符合需求及成本需要又封装出16位器件，被目前全彩屏广泛采用。
电流驱动能力不断降低，早前tlc5940高达120ma单路驱动电流能力，后来tb62726、st2221、mbi5026电流驱动能力都降低到 80-90ma。目前基本上是采用45ma电流驱动能力，比如mbi5024和cyt62726。电流驱动能力降低，主要原因是led器件发光强度越来越高，为了提升图像质量，静态屏幕设计越来越多采用，对驱动电流能力需求降低。从ic成本角度可以缩减芯片尺寸，从而降低成本，为此设计出25ma静态屏幕驱动芯片 cyt62727。
目前全球有80%的led大屏幕生产在中国大陆，普遍采用16通道恒流器件设计，短期内还会继续延续，至少未来5年内不会消失，最主要的原因是配套控制技术成熟，产品已经系列化，除非系统控制技术和芯片设计有巨大的飞跃，成本进一步的降低，否则现状不会改变。近年来，不少的公司不断的推出新架构，都未来得到市场认可。led屏幕最大的问题是通过控制技术改变led的颜色一致性，新的技术没有大的突破之前，对应用者吸引不大，购买意愿不强。
近几年，大陆芯片设计公司一定会替代性的占领led显示屏市场，像士兰明芯稳居主流显示屏led芯片供应商，分析原因有出色的品质保证外，良好的直销模式是赢得市场法宝。未来驱动ic也需要直销模式出现，当然质量也很重要。显示屏企业大多是大陆本土企业，和台系ic在分销账期和交货期上面信任度还需要进一步的改善。
在驱动应用技术上，色彩的矫正技术亟待解决的瓶颈，显示屏衰减一致性问题突出，波长矫正和亮度矫正是下一个重点突破目标，首先是解决亮度一致性问题，再而是波长的一致性矫正。这是世界性难题，也是当前亟待解决的技术难题。
控制技术的发展国内已经走在前列，存在的问题是在新的控制理念上停滞不前，原因是控制器厂家和ic设计厂家配合不畅，各自为政，驱动技术和控制技术不能很好的衔接，采用16通道兼容性设计发展成熟度高，新的控制技术推出很少，更谈不上技术的革新。举例：mbi5026设计led屏幕长达十几年之久，到目前的 mbi5024也只不过是减低电流，应对竞争激烈的价格而已，并没有技术上的突破。***聚积公司先后也推出了多款升级ic，并没有得到很好的应用，是控制技术的缺失造成的。在电脑技术飞速发展的今天，可以替代简化控制器的规模，但是技术的移植也需要ic设计厂家的支持，市场缺失控制技术和芯片驱动整合性的方案提供商。
2009年led显示行业国内市场规模超过300多亿，年产值过亿的企业有30多家，过千万 100多家，大小有上千家企业从事显示制造行业。led显示屏继续保持15%增长速度，技术日渐成熟。我国大型赛事工程不断，带动led增长强劲。比如：奥运、世博、亚运会、上海迪斯尼、地铁、高铁等工程赛事。
基本设计原理
文字显示屏，只要内容显示清楚，有足够的的亮度，基本上都会满足客户需要了。但是对于图像显示屏的显示质量进行评价，问题就复杂得多。一般是主观方式来评价显示屏图像显示质量。所谓主观方式评价，就是人为的方式评判，通过观察图像显示质量做出评判。这样。评价结果不仅与图像本身显示质量有关，而且与观察者的主观因素也有关系，很难说是公正和确切性的标准。尽管如此目前还是没有很好的办法，在没有客观的测量方式出现之前，主观方式仍然是最有效、实用的方法。
最大显示色彩数
显示器的每个像素的颜色都是由rgb（红、绿、蓝）三种基色组成。低端的液晶显示板，各个基色只能表现6位色，即26=64种颜色。通过简单的计算，我们可以知道每个独立像素可以表现的最大颜色数是64×64×64=262144种颜色；高端液晶显示板利用frc技术则使得每个基色则可以表现 8位色，即28 = 256种颜色,则像素能表现的最大颜色数为256×256×256=16777216种颜色。这种显示板显示的画面色彩更丰富，层次感也好。目前市面上的液晶显示器此两种显示板都有采用，大家可以留心一下。
实际使用中，光强计算常常采用比较容易测绘的数据单位或变向使用。对于led显示屏这种主动发光体一般采用cd／平方米作为发光强度单位，并配合观察角度为辅助参数，其等效于屏体表面的照度单位勒克司；将此数值与屏体有效显示面积相乘，得到整个屏体的在最佳视角上的发光强度，假设屏体中每个像素的发光强度在相应空间内恒定，则此数值可被认为也是整个屏体的光通量。一般室外led显示屏须达到4000cd／平方米以上的亮度才可在日光下有比较理想的显示效果。普通室内led，最大亮度在700～2000 cd／平方米左右。
单个led的发光强度以cd为单位，同时配有视角参数，发光强度与led的色彩没有关系。单管的发光强度从几个mcd到五千mcd不等。led生产厂商所给出的发光强度指led在20ma电流下点亮，最佳视角上及中心位置上发光强度最大的点。封装led时顶部透镜的形状和led芯片距顶部透镜的位置决定了 led视角和光强分布。一般来说相同的led视角越大，最大发光强度越小，但在整个立体半球面上累计的光通量不变。
当多个led较紧密规则排放，其发光球面相互叠加，导致整个发光平面发光强度分布比较均匀。在计算显示屏发光强度时，需根据led视角和led的排放密度，将厂商提供的最大点发光强度值乘以30％～90％不等，作为单管平均发光强度。
一般led的发光寿命很长，生产厂家一般都标明为100,000小时以上，这是在设定的最佳的条件下，实际还应注意led的亮度衰减周期，亮度衰减周期与led生产的材料工艺及生产厂商有很大关系，一般在经济条件许可的情况下应选用亮度衰减较缓慢的品牌。
屏幕多采用直插型椭圆形led，国内的封装技术大多可以满足屏幕设计需要。口碑比较好的led有cree或用士兰明芯、厦门三安等国内led发光芯片封装。
时序
cyt62726内部是16位移位寄存器，多颗cyt62726串行数据移位，每个时钟周期clk移送1位数据sdi，串行数据输入驱动器开/关控制。施密特缓冲输入。当其中数据“1”被写入到sdi的开关控制移位寄存器/时clk的上升沿。
clk串行数据移位时钟。施密特缓冲输入。所有的数据/关控制的转变移位是由1位的最高位同步的clk的上升沿，单路数据移位到sd在同一时间。 clk的上升沿输入获准后，持续100ns的上升沿。
le边沿触发锁存器。施密特缓冲输入。当前对应移位寄存器中数据，在此上升沿数据被锁存。
oe 所有输出空白。施密特缓冲输入。当oe是低电平时，所有恒流输出（out0〜15）被执行。当oe= 1，所有恒流输出控制的开关在数据控制数据/锁存状态。oe决定执行数据长度时间。
2011-5-20 14:13:10 上传
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驱动恒流芯片方框图
2011-5-20 14:13:10 上传
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周边器件选择
在屏幕设计大约在3-6片cyt62726分布的pcb范围内，设置1000uf左右容量电容器，在选择滤波电容时，应用采用低esr(等效串联电阻)电容器，以最大限度的减小输出波纹，这是与其它电介质相比，这些材料能在较宽的电压和温度范围内维持其容量不变。
在电源和地之间连接着去耦电容，它有三个方面的作用：一是作为本集成电路的蓄能电容；二是滤除该器件产生的高频噪声，切断其通过供电回路进行传播的通路；三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。
对于设计led点彩产品，灯点内部增设滤波电容非常重要，主要在于越是色彩的变化丰富供电波动更会增加，滤波电容在这里显得比设计在任何产品中都要重要。对于大多数高的电流设计，推荐采用一个470至1000uf容值。这里设计不能没有这颗电容。
2011-5-20 14:13:11 上传
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见下图，通常我们设计线路时，会在ic输入设计去耦电容：一方面是本集成电路的蓄能电容，另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值是 0.1uf。这个电容的分布电感的典型值是5uh，0.1uf的去耦电容有5uh的分布电感，它的并行共振频率大约在7mhz左右，对于10mhz以下的噪声有较好的去耦效果。去耦电容的选用并不严格，可按c=1/f，即10mhz取0.1uf。
对于大多数高的电路设计，在输入采用一个0.01至0.1uf电容就足够了。这里设计不能没有这颗电容。
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在 vcc电源供电中建议串接一只10ω电阻，led屏幕工作时内容波动比较大，会超过10v以上。建议vcc还是需要电阻减少冲击，主要是减小电压波动带来的波峰，特别是led显示，vp-p会高出数倍。ic电源输入端也是最易受到冲击地方，电阻的存在同时也会提高电容滤波效果，这里也可以考虑增加一颗 4.7uf的电容提高电压的稳定性。16位恒流器件vcc耐压并不高，和输出恒流端口耐压是不一样的，在这里增加一颗电阻非常重要，后面还会介绍结合 pcb设计，分开供电的方式避免波峰值冲击。
在设计产品时需要确定输出电流值，cyt62726第23管脚是为方便设置电流而设计，外设电阻选择按前章节公式计算，也可以按下表选取，参考设计910ω大概在20ma电流值。 pcb板级设计电阻要紧贴近ic管脚23与1之间，减小这两个管脚pcb板级电阻会提高参考恒流精度。
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实测设置电阻与电流对照表
电阻/ω
220
510
680
750
774
910
1k
1.2k
1．8k
2.4k
3k
电流/ma
37
35.8
27
24
25
20
17.8
14.8
10
7.56
新能源汽车方兴未艾 外资电池企业为何失守中国？
如何通过获取预先说明的合成数据加速模型开发和AI培训
HV2405E的基本应用电路
人工智能在2019年里的发展情况总结分析
Vishay推出新型FRED Pt第五代 600V Hyperfast 恢复整流器
LED屏幕设计及发展趋势（1）
如何快速区分HFSS和Q3D
OPPO Find X2系列首发的ColorOS 7.1操作系统具有哪些特点
印度Vikram Solar建立3GW太阳能生产设施，生产晶圆、电池等
iPhone8欲引入全新Touch ID元件！彻底淘汰Home键
30V耐压LDO稳压IC，输出带放过冲 ，TY75XX系列稳压IC
华为P10Plus国行继续领跑顶配版本，三星S8即将出世
影响光谱分析仪主要因素
到2022年机器人将取代7500万职位，一线工人该何去何从？
扫地机器人专利战打响 中国厂商如何应对
萨科微slkor宋仕强：推动IGBT市场高成长的重要因素
TPE 改善光学产品的舒适度
科大讯飞长期致力于人工智能技术研发和行业赋能
关于五大无线传输技术的简单分析
顺义规划1200亩无人驾驶封闭测试场，打造北京创新产业集群示范区
作者：led-文子
大屏幕一直是led领域火热发展的重要组成部分，是大型娱乐、体育赛事、广场装点主题显示重要组成部分，从蓝光led诞生以来，一直保持高速发展态势。在装饰显示市场led将起到积极的作用，市场扩张明显。我国是全球led显示屏生产大国，从led芯片、驱动ic、控制器、屏幕制造等完全占据主导地位。
led屏幕现状
16 位移位恒流ic的由来：双色屏主要是以显示文字为主，单片机扫描比较方便，由于led数量的增加，为了节省o/i资源，采用74hc595移位扫描。为了更适合led的应用在此基础上整合了恒流电流设定功能，增加了电流驱动能力，更符合需求及成本需要又封装出16位器件，被目前全彩屏广泛采用。
电流驱动能力不断降低，早前tlc5940高达120ma单路驱动电流能力，后来tb62726、st2221、mbi5026电流驱动能力都降低到 80-90ma。目前基本上是采用45ma电流驱动能力，比如mbi5024和cyt62726。电流驱动能力降低，主要原因是led器件发光强度越来越高，为了提升图像质量，静态屏幕设计越来越多采用，对驱动电流能力需求降低。从ic成本角度可以缩减芯片尺寸，从而降低成本，为此设计出25ma静态屏幕驱动芯片 cyt62727。
目前全球有80%的led大屏幕生产在中国大陆，普遍采用16通道恒流器件设计，短期内还会继续延续，至少未来5年内不会消失，最主要的原因是配套控制技术成熟，产品已经系列化，除非系统控制技术和芯片设计有巨大的飞跃，成本进一步的降低，否则现状不会改变。近年来，不少的公司不断的推出新架构，都未来得到市场认可。led屏幕最大的问题是通过控制技术改变led的颜色一致性，新的技术没有大的突破之前，对应用者吸引不大，购买意愿不强。
近几年，大陆芯片设计公司一定会替代性的占领led显示屏市场，像士兰明芯稳居主流显示屏led芯片供应商，分析原因有出色的品质保证外，良好的直销模式是赢得市场法宝。未来驱动ic也需要直销模式出现，当然质量也很重要。显示屏企业大多是大陆本土企业，和台系ic在分销账期和交货期上面信任度还需要进一步的改善。
在驱动应用技术上，色彩的矫正技术亟待解决的瓶颈，显示屏衰减一致性问题突出，波长矫正和亮度矫正是下一个重点突破目标，首先是解决亮度一致性问题，再而是波长的一致性矫正。这是世界性难题，也是当前亟待解决的技术难题。
控制技术的发展国内已经走在前列，存在的问题是在新的控制理念上停滞不前，原因是控制器厂家和ic设计厂家配合不畅，各自为政，驱动技术和控制技术不能很好的衔接，采用16通道兼容性设计发展成熟度高，新的控制技术推出很少，更谈不上技术的革新。举例：mbi5026设计led屏幕长达十几年之久，到目前的 mbi5024也只不过是减低电流，应对竞争激烈的价格而已，并没有技术上的突破。***聚积公司先后也推出了多款升级ic，并没有得到很好的应用，是控制技术的缺失造成的。在电脑技术飞速发展的今天，可以替代简化控制器的规模，但是技术的移植也需要ic设计厂家的支持，市场缺失控制技术和芯片驱动整合性的方案提供商。
2009年led显示行业国内市场规模超过300多亿，年产值过亿的企业有30多家，过千万 100多家，大小有上千家企业从事显示制造行业。led显示屏继续保持15%增长速度，技术日渐成熟。我国大型赛事工程不断，带动led增长强劲。比如：奥运、世博、亚运会、上海迪斯尼、地铁、高铁等工程赛事。
基本设计原理
文字显示屏，只要内容显示清楚，有足够的的亮度，基本上都会满足客户需要了。但是对于图像显示屏的显示质量进行评价，问题就复杂得多。一般是主观方式来评价显示屏图像显示质量。所谓主观方式评价，就是人为的方式评判，通过观察图像显示质量做出评判。这样。评价结果不仅与图像本身显示质量有关，而且与观察者的主观因素也有关系，很难说是公正和确切性的标准。尽管如此目前还是没有很好的办法，在没有客观的测量方式出现之前，主观方式仍然是最有效、实用的方法。
最大显示色彩数
显示器的每个像素的颜色都是由rgb（红、绿、蓝）三种基色组成。低端的液晶显示板，各个基色只能表现6位色，即26=64种颜色。通过简单的计算，我们可以知道每个独立像素可以表现的最大颜色数是64×64×64=262144种颜色；高端液晶显示板利用frc技术则使得每个基色则可以表现 8位色，即28 = 256种颜色,则像素能表现的最大颜色数为256×256×256=16777216种颜色。这种显示板显示的画面色彩更丰富，层次感也好。目前市面上的液晶显示器此两种显示板都有采用，大家可以留心一下。
实际使用中，光强计算常常采用比较容易测绘的数据单位或变向使用。对于led显示屏这种主动发光体一般采用cd／平方米作为发光强度单位，并配合观察角度为辅助参数，其等效于屏体表面的照度单位勒克司；将此数值与屏体有效显示面积相乘，得到整个屏体的在最佳视角上的发光强度，假设屏体中每个像素的发光强度在相应空间内恒定，则此数值可被认为也是整个屏体的光通量。一般室外led显示屏须达到4000cd／平方米以上的亮度才可在日光下有比较理想的显示效果。普通室内led，最大亮度在700～2000 cd／平方米左右。
单个led的发光强度以cd为单位，同时配有视角参数，发光强度与led的色彩没有关系。单管的发光强度从几个mcd到五千mcd不等。led生产厂商所给出的发光强度指led在20ma电流下点亮，最佳视角上及中心位置上发光强度最大的点。封装led时顶部透镜的形状和led芯片距顶部透镜的位置决定了 led视角和光强分布。一般来说相同的led视角越大，最大发光强度越小，但在整个立体半球面上累计的光通量不变。
当多个led较紧密规则排放，其发光球面相互叠加，导致整个发光平面发光强度分布比较均匀。在计算显示屏发光强度时，需根据led视角和led的排放密度，将厂商提供的最大点发光强度值乘以30％～90％不等，作为单管平均发光强度。
一般led的发光寿命很长，生产厂家一般都标明为100,000小时以上，这是在设定的最佳的条件下，实际还应注意led的亮度衰减周期，亮度衰减周期与led生产的材料工艺及生产厂商有很大关系，一般在经济条件许可的情况下应选用亮度衰减较缓慢的品牌。
屏幕多采用直插型椭圆形led，国内的封装技术大多可以满足屏幕设计需要。口碑比较好的led有cree或用士兰明芯、厦门三安等国内led发光芯片封装。
时序
cyt62726内部是16位移位寄存器，多颗cyt62726串行数据移位，每个时钟周期clk移送1位数据sdi，串行数据输入驱动器开/关控制。施密特缓冲输入。当其中数据“1”被写入到sdi的开关控制移位寄存器/时clk的上升沿。
clk串行数据移位时钟。施密特缓冲输入。所有的数据/关控制的转变移位是由1位的最高位同步的clk的上升沿，单路数据移位到sd在同一时间。 clk的上升沿输入获准后，持续100ns的上升沿。
le边沿触发锁存器。施密特缓冲输入。当前对应移位寄存器中数据，在此上升沿数据被锁存。
oe 所有输出空白。施密特缓冲输入。当oe是低电平时，所有恒流输出（out0〜15）被执行。当oe= 1，所有恒流输出控制的开关在数据控制数据/锁存状态。oe决定执行数据长度时间。
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周边器件选择
在屏幕设计大约在3-6片cyt62726分布的pcb范围内，设置1000uf左右容量电容器，在选择滤波电容时，应用采用低esr(等效串联电阻)电容器，以最大限度的减小输出波纹，这是与其它电介质相比，这些材料能在较宽的电压和温度范围内维持其容量不变。
在电源和地之间连接着去耦电容，它有三个方面的作用：一是作为本集成电路的蓄能电容；二是滤除该器件产生的高频噪声，切断其通过供电回路进行传播的通路；三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。
对于设计led点彩产品，灯点内部增设滤波电容非常重要，主要在于越是色彩的变化丰富供电波动更会增加，滤波电容在这里显得比设计在任何产品中都要重要。对于大多数高的电流设计，推荐采用一个470至1000uf容值。这里设计不能没有这颗电容。
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见下图，通常我们设计线路时，会在ic输入设计去耦电容：一方面是本集成电路的蓄能电容，另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值是 0.1uf。这个电容的分布电感的典型值是5uh，0.1uf的去耦电容有5uh的分布电感，它的并行共振频率大约在7mhz左右，对于10mhz以下的噪声有较好的去耦效果。去耦电容的选用并不严格，可按c=1/f，即10mhz取0.1uf。
对于大多数高的电路设计，在输入采用一个0.01至0.1uf电容就足够了。这里设计不能没有这颗电容。
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在 vcc电源供电中建议串接一只10ω电阻，led屏幕工作时内容波动比较大，会超过10v以上。建议vcc还是需要电阻减少冲击，主要是减小电压波动带来的波峰，特别是led显示，vp-p会高出数倍。ic电源输入端也是最易受到冲击地方，电阻的存在同时也会提高电容滤波效果，这里也可以考虑增加一颗 4.7uf的电容提高电压的稳定性。16位恒流器件vcc耐压并不高，和输出恒流端口耐压是不一样的，在这里增加一颗电阻非常重要，后面还会介绍结合 pcb设计，分开供电的方式避免波峰值冲击。
在设计产品时需要确定输出电流值，cyt62726第23管脚是为方便设置电流而设计，外设电阻选择按前章节公式计算，也可以按下表选取，参考设计910ω大概在20ma电流值。 pcb板级设计电阻要紧贴近ic管脚23与1之间，减小这两个管脚pcb板级电阻会提高参考恒流精度。
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电阻/ω
220
510
680
750
774
910
1k
1.2k
1．8k
2.4k
3k
电流/ma
37
35.8
27
24
25
20
17.8
14.8
10
7.56
新能源汽车方兴未艾 外资电池企业为何失守中国？
如何通过获取预先说明的合成数据加速模型开发和AI培训
HV2405E的基本应用电路
人工智能在2019年里的发展情况总结分析
Vishay推出新型FRED Pt第五代 600V Hyperfast 恢复整流器
LED屏幕设计及发展趋势（1）
如何快速区分HFSS和Q3D
OPPO Find X2系列首发的ColorOS 7.1操作系统具有哪些特点
印度Vikram Solar建立3GW太阳能生产设施，生产晶圆、电池等
iPhone8欲引入全新Touch ID元件！彻底淘汰Home键
30V耐压LDO稳压IC，输出带放过冲 ，TY75XX系列稳压IC
华为P10Plus国行继续领跑顶配版本，三星S8即将出世
影响光谱分析仪主要因素
到2022年机器人将取代7500万职位，一线工人该何去何从？
扫地机器人专利战打响 中国厂商如何应对
萨科微slkor宋仕强：推动IGBT市场高成长的重要因素
TPE 改善光学产品的舒适度
科大讯飞长期致力于人工智能技术研发和行业赋能
关于五大无线传输技术的简单分析
顺义规划1200亩无人驾驶封闭测试场，打造北京创新产业集群示范区