LED条状屏或LED网状屏结构的极致
编辑：清风 [ 2011-3-2 9:52:35 ] 文章来源：LED大屏网
前言:
显示屏体积庞大与笨重的问题在新型态的条状屏或网状屏问世后逐渐获得改善，新型态的条状屏或网状屏有体积小、重量轻、安装简单、抗风性能好、散热性能好、可透光特性等优点。其灯条模块结构在使用传统16通道驱动芯片的设计下，由于SOP24封装比三色表贴式LED要大的多，且一模块需同时使用三颗驱动芯片，因此PCB板大小受限且布局难度高成本也高。明阳半导体開發出RGBx4通道内建16位PWM的
LED驱动芯片MY9221，其封装形式QFN20 (4mm x 4mm)最适合与表贴式LED作搭配，可达到条状屏或网状屏结构的极致、降低成本、增加系统的信赖性及提高显示屏的色彩灰度。
led显示屏的发展，早期在蓝光LED还未普及时，显示屏都以单色或双色为主流，用来显示文字和简单的图案，并多以单色和16级灰度双色的图文屏为主，主要应用在公共场所作为信息显示的工具。随着显示屏控制技术、图像处理技术的进步，将led显示屏提升至64级、256级灰度的双基色视频屏。1999年后随着蓝光LED量产技术的突破，使用红、绿、蓝三原色LED生产的全彩显示屏开始被广泛应用，在许多体育馆、大型展览会馆、公共区域随处可见。不过此时的显示屏在外观上大多有着体积庞大、十分笨重、组装不易的问题，在画面显示的部份则有发光性不够一致、色平衡不佳的缺点。
显示屏体积庞大与笨重的问题在新型态的条状式或网状式显示屏问世后逐渐获得改善，条状屏或网状屏有体积小、重量轻、安装简单、抗风性能好、散热性能好等优点，其特殊的结构使得显示屏可拼装成各式各样的形状，如圆形、圆柱形、多边形…等。条状屏与网状屏中间的篓空部份可透光特性，使用在舞台更具立体感和艺术效果，所以近几年逐渐成为新型态显示屏的主流，各厂商也在透光率与质量上不断的做改进，配合表贴式LED的设计通常可以得到不错的效果。表贴式LED有出色的发光一致性、很大的可视角度及表面平整度高等诸多优点，其体积小的特性很适合设计于小点距的新型显示屏。在传统灯驱合一的条状屏与网状屏应用上，虽然采用了表贴式LED，但其PCB板的规划却得受限于传统驱动芯片的封装太大和只能驱动单色LED的关系，造成PCB板的尺寸必须屈就于驱动芯片的大小及LED和驱动芯片间的走线而无法最佳化至最小宽度以增加显示屏的穿透率。
图一为采用传统16通道驱动芯片SOP24封装的灯条模块示意图，SOP封装其最大长、宽分别为13.1mm和8.2mm而小一点的三色表贴式LED其长、宽约为3mm和3mm，可明显看出驱动芯片比LED要大的多，再加上传统驱动芯片只支持单色驱动，因此在全彩条状屏与网状屏的应用下必须使用三颗驱动芯片以分别驱动RGB三色LED，由图中可以看出位于最左边LED的阴极必须要拉线到最右边的驱动芯片，且最右边LED的阴极必须拉线至最左边的驱动芯片，因此以这样的LED及传统驱动芯片的布局限制之下，PCB无法缩减其宽度，增加了PCB板布局的难度及成本；另外模块灯点的数目也受限于驱动芯片的使用必须为16的倍数，使得在设计上较不具弹性。
另外以条状屏或是网状屏在做设计时，灯点的距离通常较远，以传统16通道的驱动芯片来设计时，因为PCB板上时钟信号的寄生电容值较大，在大型的显示屏之下，其时钟频率会受到限制，以致于无法满足较高的显示屏灰阶需求，且容易发生资料传送错误的问题，并且一般都必须要在PCB板的尾端增加74HC245等芯片来增加时钟及数据信号的推力，以便于级连至下一块PCB板；这些种种原因，限制了PCB的设计宽度及层数，也增加了显示屏的生产成本。
图二为另一种灯条模块示意图(P31.25)，其设计是利用一颗16脚位封装的6通道驱动芯片来驱动2颗5050 LED，这样的设计虽然改善了PCB板布局的难度，但由于整个模块所使用的驱动芯片数目较传统采用16通道驱动芯片的设计要多了许多，因此在成本上并无太大的优势。LED世界资讯网 Y6A)I wb D&B
为了追求结构的极致、降低成本、增加系统的信赖性及提高显示屏的色彩灰度，采用较小封装且内建PWM的LED驱动芯片以缩小模块尺寸的方法看来势在必行，芯片必须能够同时驱动多颗RGB三合一LED，如此，可简化PCB板的布局复杂度，也降低寄生效应。如台湾明阳半导体(MY-Semi)所推出的RGBx4通道内建16位PWM的LED驱动芯片MY9221，其封装形式QFN20 (4mm x 4mm)在大小上最适合与3.5mm x 2.8mm 或 5mm x 5mm表贴式LED作搭配，MY9221可同时驱动4个三合一表贴式LED灯点，利用三个外挂电阻可分别设定RGB三合一LED个别所需的驱动电流，方便调整白平衡。RGBx4通道的设计可使模块最小灯点的数目由传统的16个全彩LED灯点降低为4个全彩LED灯点，增加了显示屏的设计弹性，且MY9221内建时钟及资料输出接口，可以直接级联至下一颗芯片，可以改善传统设计下的信号传递问题，也使得PCB板在级连时不再需要增加Buffer IC。
图三为采用RGBx4通道驱动芯片封装QFN20(4mm x 4mm)的灯条模块示意图，QFN20封装其长、宽分别为4mm和4mm与三合一表贴式LED几乎一致，在适当PCB板布局下，PCB板的宽度可达到最小极致，且LED 显示屏的穿透率更可以达到最高点。
图四为台湾光原科技实际应用范例，此灯条模块采用2颗台湾明阳半导体(MY-Semi)所推出的RGBx4通道内建16位PWM的LED驱动芯片MY9221，以驱动8个全彩LED灯点，LED长、宽为3.5mm x 2.8mm，像素距离为8mm，PCB板长、宽为68mm和6mm．
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