LED 工艺技术介绍——LED 显示屏驱动芯片的应用
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- 2024-05-25 14:09:11
LED 显示屏作为一种高科技产品，凭借其独特的优势，受到了人们的高度关注。它通过计算机控制，将光与电融合，形成智能大屏幕，已在众多领域获得广泛应用。LED 显示屏的像素点由 LED 发光二极管组成，这些二极管以点阵形式排列，构成 LED 阵列，进而组成 LED 屏幕。通过不同的 LED 驱动方式，可以呈现出各种显示效果。因此，驱动芯片的优劣直接影响着 LED 显示屏的显示质量。
一、LED 驱动芯片的分类
LED 驱动芯片可分为通用芯片和专用芯片。通用芯片通常用于 LED 显示屏的低端产品，如户内的单、双色屏等。最常用的通用芯片是 74HC595，它具有 8 位锁存、串一并移位寄存器和三态输出功能，每路最大可输出 35 mA 的电流（非恒流）。此类芯片一般由 IC 厂家生产。
二、专用芯片的主要参数和发展现状
专用芯片具有输出电流大、恒流等基本特点，适用于要求大电流、画质高的场合，如户外全彩屏、室内全彩屏等。其关键性能参数包括最大输出电流、恒流源输出路数、电流输出误差（位间和片间）和数据移位时钟等。
在 LED 上游外延片、芯片生产上，美国、日本、欧盟仍占据技术优势，中国台湾地区则成为全球重要的 LED 生产基地。虽然中国在 LED 外延片、芯片生产技术上与国际先进水平存在差距，但国内庞大的应用需求为 LED 下游厂商提供了巨大发展机会。不同芯片的解决方案虽都用于驱动 LED 显示屏，但其功能各异，驱动方案的特性也各有不同。
三、几种驱动解决方案介绍和比较
四、存在的问题
五、小结
从这几家 LED 驱动芯片制造商的产品结构来看，目前主流芯片主要分为 3 个档次。第一档是具有灰度机制的芯片，第二档是具有输出开路检测（LOD）、温度过热保护（TSD）、亮度调节功能的芯片，第三档为不带任何附加功能的恒流源芯片。
一、LED 驱动芯片的分类
LED 驱动芯片可分为通用芯片和专用芯片。通用芯片通常用于 LED 显示屏的低端产品，如户内的单、双色屏等。最常用的通用芯片是 74HC595，它具有 8 位锁存、串一并移位寄存器和三态输出功能，每路最大可输出 35 mA 的电流（非恒流）。此类芯片一般由 IC 厂家生产。
二、专用芯片的主要参数和发展现状
专用芯片具有输出电流大、恒流等基本特点，适用于要求大电流、画质高的场合，如户外全彩屏、室内全彩屏等。其关键性能参数包括最大输出电流、恒流源输出路数、电流输出误差（位间和片间）和数据移位时钟等。
- 最大输出电流：目前主流的恒流源芯片最大输出电流多定义为单路最大输出电流，一般在 90 mA 左右。
- 恒流输出通道：恒流源输出路数有 8 位（8 路恒源）和 16 位（16 路恒源）两种规格，16 位源占主流，其优势在于减小芯片尺寸，便于 LED 驱动板（PCB）布线，尤其适用于点间距较小的 LED 驱动板。
- 电流输出误差：电流输出误差分为位间电流误差和片间电流误差，误差越小，显示屏的均匀性越好。
- 数据移位时钟：数据移位时钟决定了显示数据的传输速度，是影响显示屏更新速率的关键指标。
在 LED 上游外延片、芯片生产上，美国、日本、欧盟仍占据技术优势，中国台湾地区则成为全球重要的 LED 生产基地。虽然中国在 LED 外延片、芯片生产技术上与国际先进水平存在差距，但国内庞大的应用需求为 LED 下游厂商提供了巨大发展机会。不同芯片的解决方案虽都用于驱动 LED 显示屏，但其功能各异，驱动方案的特性也各有不同。
三、几种驱动解决方案介绍和比较
- TLC5941 驱动芯片：TLC5941 芯片具有点校正、高灰度等级（PWM 控制）等特点，所有内部数据寄存器、灰度寄存器、点校正寄存器和错误状态信息都通过串行接口存取，最大串行时钟频率 30 MHz，片间电流误差一般在±6％以内，位间电流误差一般在±4％以内，每通道最大输出电流 80 mA。
- MBI5028 驱动芯片：MBI5028 是一款具有可编程电流增益功能的 LED 屏驱动芯片，内置串并移位寄存器和输出锁存器，采用 PrecisionDrive 技术，最大串行时钟频率为 25 MHz，片间电流误差一般在±6％以内，位间电流误差一般在±3％以内，最大输出电流为 90 mA。
- ST2221C 驱动芯片：ST2221C 是一款 LED 屏驱动芯片，内置串并移位寄存器单元、输出锁存器单元和电流输出控制单元，电气特性优良，最大串行时钟频率为 25 MHz，片间电流误差一般在±10％以内，位间电流误差一般在±6％以内，最大输出电流为 120 mA。
四、存在的问题
- 功耗及发热问题：由于输出电流较大，LED 显示屏芯片的功耗和发热问题一直是制约其发展的主要因素，尤其是在手持式 LED 显示屏的驱动方式上。
- 应用成本问题：一块主流 16 位稳态电流 LED 显示屏驱动芯片只能驱动 16 路的 LED 器件，这使得材料成本较高。
五、小结
从这几家 LED 驱动芯片制造商的产品结构来看，目前主流芯片主要分为 3 个档次。第一档是具有灰度机制的芯片，第二档是具有输出开路检测（LOD）、温度过热保护（TSD）、亮度调节功能的芯片，第三档为不带任何附加功能的恒流源芯片。
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