|
||||
|
||||
 |
led顯示屏的節能概念悄然掀起，它成為最為吸引消費者眼球的亮點，也是近年來火爆增長的原因。在這個節能呼聲極高的時代，led顯示屏的進一步節能又無可厚非的成為了這個行業追逐的支撐點。
最近市場上出現了為數不多的節能led顯示屏，通過對供電電源的改進，對led顯示屏的節能效果起到重大的提升，吸引了不少消費者的注意力，并給予了相當高的期待，但是是不是真的節能還需要進行考究了，特別是戶外led顯示屏，一般面積都比較大，整體耗電量也比較大，降低顯示屏的使用功率工作就顯得尤為重要。
圖為led顯示屏工作原理
一、在目前的技術基礎上，節能led顯示屏的節能效果到底是如何實現的?
我們以一個CYT62726為驅動芯片的LED小模塊為例，來分析其耗電狀況。其供電電壓為5V，先不計算外圍器件的功耗，因為它們在整個屏中所占的比重極小，整個屏所耗的功率都在燈上。
先計算燈點功率為PLED=n*Uvf*ILED(n為通道數，Uvf 為LED燈點的壓降，ILED為設定的電流值)，CYT62726驅動IC的管腳壓降一般為0.6V左右，紅綠藍燈點的壓降分別為 1.8V，3.0V，3.0V，如此那每個通道只需4V(3.0+0.6V)即可正常工作，保守一點可以設置成紅燈通道2.8V，藍綠通道3.8V，而實際上我們的供電電壓都為5V，就相當于增加了1V*ILED的功耗在IC內部。
所以如上可以設想只要將供電電源下降至紅2.8V，綠3.8V，藍3.8V，我們就可以省去那加在IC通道上的1V*ILED功耗，在其他器件不變的情況下，便可實現led顯示屏節能至少15%以上，再加上本身對LED屏散熱要求的降低也能實現一定程度上的節能，這對于一個大屏來說已經是一個相當大的數字了。
二、節能led顯示屏需要解決的三個問題
1. LED燈的工作電壓很低，通常為直流2-3.4V,那么就需要使用開關電源來對市電的高壓交流電進行轉換，在轉換的過程中如何做到最高的轉換效率；
2. 普通的led顯示屏模組工作電壓通常為直流5V,而LED工作電壓為2-3.4V,如何有效改進電路，使驅動電路的電壓做到最低，以減少電壓在電路上的損失，從而減少不必要的熱損，達到減少功率損耗；
3. 如何提高LED的光電轉換效率，在保證顯示屏亮度的情況下，以減小驅動電流，最終達到節省電量的目的；如何正確使用顯示屏的發光亮度，使發光亮度可隨環境變化來節省電力。
三、節能led顯示屏節能原理剖析
針對以上幾個問題，我們可以看出節能led顯示屏節能的關鍵是供電電源的設計。
1、傳統的開關電源不能滿足led顯示屏的需要
如圖3是一個傳統的開關電源原理圖，如果要將5V降為4V，整流肖特基正向壓降所占輸出電壓比重必然增加，開關電源輸出電壓越低，因整流肖特基正向電壓比重越高（其比重X=V壓降/V輸出，輸出從5V降為4V,加入其壓降為0.5V, 則其比重將從0.1上升為0.125，提高25%），電源輸出效率就越低，這對于LED屏幕整體節能效果并不明顯。
所以采用這一電源設計原理顯然是無法實現電源工作效率的提升。同時，5V 是標稱值電壓，在市場運用上已經相當成熟，啟用新的開關電源電源電壓，降低效率的同時只會增加成本，品質也難保障，實現有困難。
2、電源同步整流技術能夠滿足led顯示屏的供電
電源的設計是一個比較成熟的領域，可以采用另外一種設計思路實現度顯示屏的供電，例如同步整流技術。
同步整流技術基本原理如圖4 ，Q10為功率MOSFET在次級電壓的正半周，Q10導通，Q10起整流作用；在次級電壓的負半周，Q10關斷，同步整流電路的功率損耗主要包括Q10的導通損耗及柵極驅動損耗。當開關頻率低于60KHz時，導通損耗占主導地位；開關頻率高于60KHz時，以柵極驅動損耗為主。在驅動較大功率的同步整流器時，要求柵極峰值驅動電流IG(PK)≥1A時，還可采用CMOS高速功率MOSFET驅動器。
同步整流替代肖特基整流后，可以有效減小在輸出功率中消耗的比例。采用同步整流技術是必須的。
3、半橋或全橋新技術，可以提升開關電源效率
在選擇AC/DC開關電源時，可以選用半橋或全橋新技術，這樣可以使開關電源效率提升到90%以上。
當然這些技術應用，給led顯示屏供電是可以將電壓降至最佳狀態，同時電源的效率也能達到高效率水平，因此采用新的電源技術給led顯示屏供電是可以達到顯著節能的效果。電源成本也肯定會有一些增加。
其次，我們可以仔細的研究一下LED屏幕驅動IC，如圖5所示 輸出端為一個MOS開關管（如圖6），控制輸出端口的關或者開，輸出端口壓降即VDS=0.65V左右，這是工藝和材料所決定，要把VDS降為0.2V甚至0.1V，本身所需的面積必然增大。
在MOS管的結構中可以看到，在GS，GD之間存在寄生電容，而MOS管的驅動，實際上就是對電容的充放電。這個充放電的過程是需要段時間的，面積如果增加，在MOS管上的寄生電容也會隨之增大，如此，導致的后果就是整個IC的端口響應速度下降，這對于一個LED屏幕驅動 IC 將是致命的弱點，因此，想從IC上入手，把轉折電壓降低，同時使驅動IC有足夠的響應速度，起決定作用的是工藝，這是難以實現的。
有人認為可以采用其他的設計原理 ， 但是如果是恒流IC，內部電路是可能不一樣，但是通道端口的開關管是必須存在的，所以即使采用其他的設計原理，要想達到電壓下降的目的也是難以實現的。
四、結論
綜上所述，LED節能顯示屏的實現主要是從供電電源上著手，在現有的led顯示屏上直接采用半橋或全橋高效率開關電源，再加上同步整流節能效果顯著。給驅動IC恒流的狀態下盡量的減小電源電壓，通過紅綠藍各管芯分開供電來達到更好的節能效果。當然這種非標準電壓電源和新技術的應用成本必然有所上升。從屏幕驅動IC上看，節能并不明顯，減小驅動恒流壓差還會帶來包括成本在內的新的問題。
