低壓差LED驅動讓LED顯示屏實現(xiàn)32.8%的節(jié)能

LED顯示屏(LED display)：又叫電子顯示屏或者飄字屏幕。是由LED點陣組成，通過紅色或綠色燈珠的亮滅來顯示文字、圖片、動畫、視頻，內(nèi)容可以隨時更換，各部分組件都是模塊化結構的顯示器件。通常由顯示模塊、控制系統(tǒng)及電源系統(tǒng)組成。 　　顯示模塊由LED燈組成的點陣構成，負責發(fā)光顯示;控制系統(tǒng)通過控制相應區(qū)域的亮滅，可以讓屏幕顯示文字、圖片、視頻等內(nèi)容，恒舞動卡主要是播放動畫的;電源系統(tǒng)負責將輸入電壓電流轉為顯示屏需要的電壓電流。LED顯示屏可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像;不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的優(yōu)點。 LED之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點分不開的。 　　這些優(yōu)點概括起來是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定。LED的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。 　　LED目前遇到最大的問題是散熱，LED顯示屏也是一樣。LED顯示屏的功耗很大，相當一部分能源浪費在發(fā)熱上。發(fā)熱會帶來以下幾個問題： 　　1.波長漂移：波長漂移會讓顏色校正出現(xiàn)問題，LED在低溫和高溫時，波長漂移是比較大。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，溫度每變化一度，波長變化0.2-0.3nm. 　　2.輸出亮度降低：每攝氏度溫度變化導致1%輸出亮度的變化 　　上圖是試驗數(shù)據(jù)，從紅燈的曲線可以看出，從-40度180%的亮度，到120度的亮度不到50%，也就是說，紅燈的亮度降低近三分之二。相對而言，藍燈和綠燈亮度都溫度影響沒那么強，特別是藍燈。當溫度升高時就出現(xiàn)一個問題，不同顏色的LED發(fā)出的亮度是不一樣的。 　　3.溫升導致LED壽命縮短：根據(jù)美國一家試驗室數(shù)據(jù)，結溫從63C升高到74C，LED壽命從36，000小時降低到16，000小時。 　　4.過多散熱部件導致系統(tǒng)成本升高。 　　5.浪費能量，提高了使用者成本。 　　由于LED是特性敏感的半導體器件，又具有負溫度特性，因而在應用過程中需要對其進行穩(wěn)定工作狀態(tài)和保護，從而產(chǎn)生了驅動的概念。LED器件對驅動電源的要求近乎于苛刻，LED不像普通的白熾燈泡，可以直接連接220V的交流市電。 　　LED是2~3伏的低電壓驅動，必須要設計復雜的變換電路，不同用途的LED燈，要配備不同的電源適配器。國際市場上國外客戶對LED驅動電源的效率轉換、有效功率、恒流精度、電源壽命、電磁兼容的要求都非常高，設計一款好的電源必須要綜合考慮這些因數(shù)，因為電源在整個燈具中的作用就好比像人的心臟一樣重要。用LED作為顯示器或其他照明設備或背光源時，需要對其進行恒流驅動，主要原因是：1.避免驅動電流超出最大額定值，影響其可靠性。2.獲得預期的亮度要求，并保證各個LED亮度、色度的一致性。  　　那么熱量從哪里來的呢？從電源供電到LED燈，到LED驅動，再到可調電阻，發(fā)熱部分包括LED燈、LED驅動、LED連接線。我們以5V供電為例： 　　電源電壓：5V 　　LED:LED G/B Vfwd=3.2V，LED R Vfwd=2V 　　1.LED發(fā)光效率約20%，LED發(fā)熱占總發(fā)熱50% 　　2.控制器及連接線等占總發(fā)熱量約5% 　　3.驅動壓降：1.8V(G/B) or 3V(R)壓降，驅動部分發(fā)熱占總發(fā)熱的45%以上。 　　LED燈的發(fā)熱需要提高LED的發(fā)光效率，控制器和連接線的發(fā)熱較少，改善空間不大。驅動部分發(fā)熱改善空間很大，也是我們期待改善的部分?，F(xiàn)在有的企業(yè)在研究低電壓供電，目的就是希望把電壓降下來，但是低電壓供電的問題在哪里呢?就是在低電壓供電下，LED驅動IC能否穩(wěn)定的可控的工作。針對上面描述的這些問題，我們得倍電子推出了一款專用于大屏幕LED低壓差、高精度16位恒流驅動芯片D5026A.D5026A最大的特點就是壓差非常低。 　　下圖是臺灣一家公司的5026驅動芯片與得倍電子D5026A的對比。在輸出驅動電流典型值 IOUT=20mA 的狀況下，臺灣公司的5026驅動芯片VOUT約為500mV，而D5026A的VOUT約為50 mV，為臺灣公司5026芯片的10%.也就是說，在芯片發(fā)熱部分，得倍D5026A的發(fā)熱只有臺灣公司5026驅動芯片的10%。 　　得倍電子D5026A在3.3V或5V電壓下電流輸出可控范圍是2-90mA，而臺灣公司5026輸出電流在3.3V下可控的范圍是2-45mA，5V電壓下可控的范圍是5-90mA.對于20mA下的壓降來看，D5026A是50mV，對比公司是500mV。 　　D5026A采用專利技術(專利號：201020624548.0)設計的超低壓差恒流輸出使得供電電壓低至幾十毫伏(20mA)。由此可使得系統(tǒng)供電電壓降至LED二極管的最小導通電壓，最大限度降低LED顯示屏能耗。 　　D5026A有下面一些特點： 　　1.D5026A采用專利技術設計的超低壓差恒流輸出使得供電電壓可以很低，從而可節(jié)電達30%以上，驅動芯片發(fā)熱減少90%以上。 　　2.D5026A 采用內(nèi)置邏輯修調技術，可使得芯片輸出電流絕對值高度一致，從而發(fā)貨時不必分類，保障各批次間芯片永遠可以直接互換。所有批次間電流基準值偏差小于0.5%。 　　3.零溫度補償系數(shù)設計使得芯片在-40度到+85度間輸出電流變化極小。 　　4.所有端口采用施密特輸入設計使得芯片抗干擾能力大大加強。 　　D5026A獨特的超低壓降特性，可以采用低電壓的驅動方案，下圖所示，即驅動綠、藍LED時電源電壓+3.8V，驅動紅色LED時電源電壓+2.5V。如果LED一致性好的話，藍燈和綠燈的電壓可以低到3.4V。更加節(jié)能，紅燈部分可以提供更低的電壓，比如2.5V。 　　那么對于LED顯示屏制作商來講，使用得倍電子D5026A方案使得系統(tǒng)發(fā)熱量減小30%以上，可以簡化LED顯示屏的散熱設計，并且可以實現(xiàn)燈驅合一，即驅動電路和LED板一體化。對于LED顯示屏使用者來講，因為節(jié)電30%，功耗的降低也會降低使用成本。同時，因為發(fā)熱減少，可以延長使用周期。 　　以3m′4m P10顯示屏為例，普通16路5V工作電壓，普通LED驅動最大功耗為5.88KW.D5026A用3.8V驅動G、B，2.5V驅動R，D5026A最大功耗為3.95KW，直接減少功耗1.93KW，使用D5026A后不僅立刻節(jié)電32.8%，而且大大降低了系統(tǒng)的發(fā)熱，降低散熱成本，節(jié)約使用成本，從而提高了系統(tǒng)可靠性和使用壽命。 　　那么有朋友可能有疑問，使用了D5026A還能夠使用其他廠商芯片嗎？D5026A和現(xiàn)有同類型產(chǎn)品是完全兼容的。下面是D5026A的特點： 　　單路驅動電流范圍：2~90mA 　　超低壓差：30mV ( IOUT=10 mA ) 　　高恒流精度：最大偏差，非典型值，不分類 　　between channel <±2% 　　between IC <±3% 　　所有批次電流基準值偏差<0.5% 　　溫度系數(shù)：小于50PPM (-40℃~+85℃) 　　高達25MHz時鐘頻率 　　工作電壓范圍：3.3V-5.5V 　　抗靜電能力：大于4KV 　　工作溫度范圍：-40℃~+85℃ 　　超低壓差設計的D5026A 16位恒流LED驅動芯片為大家設計LED顯示屏時提供了一個超節(jié)能的方案，我們剛才用數(shù)據(jù)分析了節(jié)能的效果。