LED條狀屏或LED網狀屏結構的極致
編輯：清風 [ 2011-3-2 9:52:35 ] 文章來源：LED大屏網
前言:
顯示屏體積龐大與笨重的問題在新型態(tài)的條狀屏或網狀屏問世后逐漸獲得改善，新型態(tài)的條狀屏或網狀屏有體積小、重量輕、安裝簡單、抗風性能好、散熱性能好、可透光特性等優(yōu)點。其燈條模塊結構在使用傳統(tǒng)16通道驅動芯片的設計下，由于SOP24封裝比三色表貼式LED要大的多，且一模塊需同時使用三顆驅動芯片，因此PCB板大小受限且布局難度高成本也高。明陽半導體開發(fā)出RGBx4通道內建16位PWM的
LED驅動芯片MY9221，其封裝形式QFN20 (4mm x 4mm)最適合與表貼式LED作搭配，可達到條狀屏或網狀屏結構的極致、降低成本、增加系統(tǒng)的信賴性及提高顯示屏的色彩灰度。
led顯示屏的發(fā)展，早期在藍光LED還未普及時，顯示屏都以單色或雙色為主流，用來顯示文字和簡單的圖案，并多以單色和16級灰度雙色的圖文屏為主，主要應用在公共場所作為信息顯示的工具。隨著顯示屏控制技術、圖像處理技術的進步，將led顯示屏提升至64級、256級灰度的雙基色視頻屏。1999年后隨著藍光LED量產技術的突破，使用紅、綠、藍三原色LED生產的全彩顯示屏開始被廣泛應用，在許多體育館、大型展覽會館、公共區(qū)域隨處可見。不過此時的顯示屏在外觀上大多有著體積龐大、十分笨重、組裝不易的問題，在畫面顯示的部份則有發(fā)光性不夠一致、色平衡不佳的缺點。
顯示屏體積龐大與笨重的問題在新型態(tài)的條狀式或網狀式顯示屏問世后逐漸獲得改善，條狀屏或網狀屏有體積小、重量輕、安裝簡單、抗風性能好、散熱性能好等優(yōu)點，其特殊的結構使得顯示屏可拼裝成各式各樣的形狀，如圓形、圓柱形、多邊形…等。條狀屏與網狀屏中間的簍空部份可透光特性，使用在舞臺更具立體感和藝術效果，所以近幾年逐漸成為新型態(tài)顯示屏的主流，各廠商也在透光率與質量上不斷的做改進，配合表貼式LED的設計通常可以得到不錯的效果。表貼式LED有出色的發(fā)光一致性、很大的可視角度及表面平整度高等諸多優(yōu)點，其體積小的特性很適合設計于小點距的新型顯示屏。在傳統(tǒng)燈驅合一的條狀屏與網狀屏應用上，雖然采用了表貼式LED，但其PCB板的規(guī)劃卻得受限于傳統(tǒng)驅動芯片的封裝太大和只能驅動單色LED的關系，造成PCB板的尺寸必須屈就于驅動芯片的大小及LED和驅動芯片間的走線而無法最佳化至最小寬度以增加顯示屏的穿透率。
圖一為采用傳統(tǒng)16通道驅動芯片SOP24封裝的燈條模塊示意圖，SOP封裝其最大長、寬分別為13.1mm和8.2mm而小一點的三色表貼式LED其長、寬約為3mm和3mm，可明顯看出驅動芯片比LED要大的多，再加上傳統(tǒng)驅動芯片只支持單色驅動，因此在全彩條狀屏與網狀屏的應用下必須使用三顆驅動芯片以分別驅動RGB三色LED，由圖中可以看出位于最左邊LED的陰極必須要拉線到最右邊的驅動芯片，且最右邊LED的陰極必須拉線至最左邊的驅動芯片，因此以這樣的LED及傳統(tǒng)驅動芯片的布局限制之下，PCB無法縮減其寬度，增加了PCB板布局的難度及成本；另外模塊燈點的數目也受限于驅動芯片的使用必須為16的倍數，使得在設計上較不具彈性。
另外以條狀屏或是網狀屏在做設計時，燈點的距離通常較遠，以傳統(tǒng)16通道的驅動芯片來設計時，因為PCB板上時鐘信號的寄生電容值較大，在大型的顯示屏之下，其時鐘頻率會受到限制，以致于無法滿足較高的顯示屏灰階需求，且容易發(fā)生資料傳送錯誤的問題，并且一般都必須要在PCB板的尾端增加74HC245等芯片來增加時鐘及數據信號的推力，以便于級連至下一塊PCB板；這些種種原因，限制了PCB的設計寬度及層數，也增加了顯示屏的生產成本。
圖二為另一種燈條模塊示意圖(P31.25)，其設計是利用一顆16腳位封裝的6通道驅動芯片來驅動2顆5050 LED，這樣的設計雖然改善了PCB板布局的難度，但由于整個模塊所使用的驅動芯片數目較傳統(tǒng)采用16通道驅動芯片的設計要多了許多，因此在成本上并無太大的優(yōu)勢。LED世界資訊網 Y6A)I wb D&B
為了追求結構的極致、降低成本、增加系統(tǒng)的信賴性及提高顯示屏的色彩灰度，采用較小封裝且內建PWM的LED驅動芯片以縮小模塊尺寸的方法看來勢在必行，芯片必須能夠同時驅動多顆RGB三合一LED，如此，可簡化PCB板的布局復雜度，也降低寄生效應。如臺灣明陽半導體(MY-Semi)所推出的RGBx4通道內建16位PWM的LED驅動芯片MY9221，其封裝形式QFN20 (4mm x 4mm)在大小上最適合與3.5mm x 2.8mm 或 5mm x 5mm表貼式LED作搭配，MY9221可同時驅動4個三合一表貼式LED燈點，利用三個外掛電阻可分別設定RGB三合一LED個別所需的驅動電流，方便調整白平衡。RGBx4通道的設計可使模塊最小燈點的數目由傳統(tǒng)的16個全彩LED燈點降低為4個全彩LED燈點，增加了顯示屏的設計彈性，且MY9221內建時鐘及資料輸出接口，可以直接級聯(lián)至下一顆芯片，可以改善傳統(tǒng)設計下的信號傳遞問題，也使得PCB板在級連時不再需要增加Buffer IC。
圖三為采用RGBx4通道驅動芯片封裝QFN20(4mm x 4mm)的燈條模塊示意圖，QFN20封裝其長、寬分別為4mm和4mm與三合一表貼式LED幾乎一致，在適當PCB板布局下，PCB板的寬度可達到最小極致，且LED 顯示屏的穿透率更可以達到最高點。
圖四為臺灣光原科技實際應用范例，此燈條模塊采用2顆臺灣明陽半導體(MY-Semi)所推出的RGBx4通道內建16位PWM的LED驅動芯片MY9221，以驅動8個全彩LED燈點，LED長、寬為3.5mm x 2.8mm，像素距離為8mm，PCB板長、寬為68mm和6mm．
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