西門子數(shù)控系統(tǒng)一級(jí)供應(yīng)商

大屏幕LED顯示屏的基本結(jié)構(gòu)

以全彩色LED同步視頻顯示屏為例，它主要有以下9部分構(gòu)成：

（1）顯示屏箱體及框架。室內(nèi)屏一般用鋁合金型材等材料搭建內(nèi)部骨架，在它上面安裝顯示板、控制電路板及開關(guān)電源，外邊框采用鋁合金型材、不銹鋼板或型材制成。戶外屏需根據(jù)屏體大小和重量以及安裝方式，用型鋼搭建承載結(jié)構(gòu)，外框多采用鋁塑板等裝飾材料。

（2）顯示單元。顯示單元是LED顯示屏的主體部分，它是由LED顯示器件及驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成的具有獨(dú)立顯示功能的小單元。戶內(nèi)屏為單元顯示板，戶外屏為單元箱體。一塊顯示屏由幾十到幾百塊顯示單元拼接而成。

（3）主控制系統(tǒng)。用于完成R、G、B數(shù)字視頻信號(hào)緩存、灰度轉(zhuǎn)換，以及長線傳輸?shù)裙δ埽a(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)。

（4）顯示控制板。進(jìn)行數(shù)據(jù)緩沖、灰度變換、顯示控制等。展簡況及主要特點(diǎn)

1．LED顯示屏的發(fā)展簡況

LED顯示屏大致經(jīng)歷了以下3個(gè)發(fā)展階段：

（1）20世紀(jì)80年代是LED顯示屏產(chǎn)業(yè)的初形成期。受當(dāng)時(shí)LED器件的限制，LED顯示屏的應(yīng)用尚不普遍。國內(nèi)早期的LED顯示屏采用TP801單板機(jī)（亦稱Z80單板機(jī)）控制，產(chǎn)品以單色和紅、綠雙基色的LED條型顯示屏（簡稱條屏）為主，屏幕尺寸小，價(jià)格高。

（2）1990～2000年，這一階段是LED顯示屏產(chǎn)業(yè)的成長期。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，隨著計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展和信息產(chǎn)業(yè)的高速增長，LED顯示屏成為新興的高科技產(chǎn)業(yè)，我國的LED顯示屏產(chǎn)業(yè)也初具規(guī)模，全彩色LED顯示屏開始進(jìn)入市場。

（3）2001年以來，LED顯示屏進(jìn)入高速發(fā)展期。通過不斷競爭，形成了LED顯示屏新的產(chǎn)業(yè)格局，產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高，產(chǎn)品價(jià)格大幅回落，應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊，在標(biāo)準(zhǔn)化等方面也取得顯著成績，逐漸形成了較完整的產(chǎn)業(yè)鏈，分工和配套逐漸完善。

近年來，我國LED顯示屏的產(chǎn)量正以年均25%的速度迅速增長，2010年的市場銷售額已達(dá)到125億元。國產(chǎn)LED顯示屏的市場占有率已接近，部分產(chǎn)品還打入國際市場。

2．LED顯示屏的主要特點(diǎn)

與彩色LCD顯示屏、像元管（亦稱扁平CRT）顯示屏、磁翻板顯示屏、等離子體顯示器（PDP）及CRT投影儀相比較，LED顯示屏具有以下特點(diǎn)：

（1）LED顯示屏分室內(nèi)屏、戶外屏、單色屏、雙色屏、全彩色屏等多種規(guī)格。

（2）LED顯示屏的屏幕面積大，可達(dá)幾十平方米甚至幾千平方米。

（3）可視距離遠(yuǎn)。戶外高亮度LED顯示屏的可視距離可達(dá)幾十米至幾百米。

（4）LED的響應(yīng)速度極快，可避免LCD在播放高速動(dòng)畫或視頻節(jié)目時(shí)出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象。

（5）LED的工作電流可以調(diào)整，當(dāng)環(huán)境亮度發(fā)生變化時(shí)通過自適應(yīng)調(diào)光，可使LED背光源的亮度達(dá)到佳值，實(shí)現(xiàn)節(jié)電目標(biāo)TPS61195支持多種調(diào)光方式：種方式是從DPWM引腳輸入外部可控制占空比的PWM信號(hào)，調(diào)光信號(hào)的頻率可通過調(diào)光電阻器進(jìn)行編程；第二種方式是通過SMBus接口進(jìn)行調(diào)光；第三種方式是選擇模擬調(diào)光，將輸入PWM占空比信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，再去控制白光LED的電流，亮度變化范圍是1%～。TPS61195采用QFN—28封裝，外型尺寸僅為4mm×4mm。

由TPS61195構(gòu)成的大屏幕LCD背光源電路如該電路屬于升壓式變換器。C1、C4為輸入電容器，C3為輸出電容器。L為儲(chǔ)能電感，VD為1A/50V的肖特基整流管。OVP為過電壓保護(hù)引腳，由R5、R6構(gòu)成的精密電阻分壓器用于設(shè)定過電壓保護(hù)閾值。R4為設(shè)定調(diào)光頻率的外部電阻，當(dāng)R4=953kΩ時(shí)，調(diào)光頻率設(shè)定為210Hz（典型值）；當(dāng)R4分別為200、100kΩ時(shí)，所對(duì)應(yīng)的開關(guān)頻率依次為1、2kHz。R1用來設(shè)定每只LED的滿量程電流，ILED=1060×（1.229V/R1），當(dāng)R1=65kΩ時(shí)，ILED=20.0mA。R3為開關(guān)頻率設(shè)定電阻，開關(guān)頻率設(shè)定范圍是600kHz～1.0MHz，當(dāng)R3=523kΩ時(shí)，開關(guān)頻率為1.0MHz。R2為設(shè)定PWM內(nèi)部時(shí)鐘工作周期的電阻，一般取43.2kΩ。EN為TPS61195的使能端，該端經(jīng)R7接高電平時(shí)允許使用SMBus接口，接低電平時(shí)禁用SMBus接口。PWM信號(hào)經(jīng)過R8接DPWM端，PWM信號(hào)頻率的允許范圍是200Hz～20kHz。TPS61195的SDA、SCL引腳接MCU的端口。設(shè)計(jì)印制板時(shí)模擬地（AGND）與功率地（PGND1、PGND2）應(yīng)分開布線。。

（6）LED是工作在低電壓的綠色環(huán)保型照明燈，其能耗比CCFL低30%～50%，并且使用安全，沒有汞污染。

（7）因LED背光源的工作電流較小（一般僅為幾十毫安），故使用壽命可達(dá)100000h，即使24h不間斷工作，也能連續(xù)使用11.4年之久。相比之下，CCFL背光源的使用壽命僅為30 000～40000h。

（8）外觀超薄。液晶電視薄部分的厚度，與背光模塊有很大關(guān)系。薄的LED背光模塊厚度僅為1.99cm，符合時(shí)尚化要求。側(cè)光式LED背光模塊的厚度要比直下式及側(cè)光式CCFL還要薄。

LED背光的驅(qū)動(dòng)電路

與LED照明一樣，LED背光源也需要配驅(qū)動(dòng)電路。通常，小屏幕LCD可選用線性恒流調(diào)節(jié)器或通用小功率LED驅(qū)動(dòng)器；大屏幕LCD需配專用大功率LED背光驅(qū)動(dòng)器，典型產(chǎn)品有美國德州儀器公司（TI）生產(chǎn)的TPS61195型8通道白光LED驅(qū)動(dòng)器。TPS61195屬于帶SMBus接口的8通道升壓式白光LED（WLED）驅(qū)動(dòng)器，特別適用于大屏幕LCD的背光源。其輸入電壓范圍是+4.5～21V，內(nèi)部集成了2.5A/50V的MOSFET，可驅(qū)動(dòng)8路、總共包含96只白光LED的燈串。每個(gè)燈串多可包含12只白光LED，總輸出電流為8×30mA，每路LED驅(qū)動(dòng)電流的匹配精度可達(dá)1%。它能在600kHz～1MHz范圍內(nèi)對(duì)開關(guān)頻率進(jìn)行編程。芯片具有白光LED開路保護(hù)、短路保護(hù)、可編程的輸出過電壓保護(hù)、過熱保護(hù)、軟啟動(dòng)等功能。5000h），在操作時(shí)應(yīng)注意防止觸電。

（2）CCFL背光。CCFL（Cold Cathode FluorescentLamp）是冷陰極熒光燈的簡稱。其工作原理是當(dāng)高壓加在燈管兩端時(shí)，燈管內(nèi)少數(shù)電子高速撞擊電極后產(chǎn)生二次電子發(fā)射，進(jìn)行放電而發(fā)光。它因陰極溫度較低而稱之為冷陰極。其優(yōu)點(diǎn)是亮度高，可根據(jù)三基色的配色原理顯示各種顏色；缺點(diǎn)是工作電壓高（電壓有效值為500～1000V）、工作頻率高（40～80kHz）、功耗較大、工作溫度范圍較窄（0～60℃）。CCFL內(nèi)部存在汞蒸汽，一旦破裂后會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。為提高燈管的壽命和發(fā)光效率，一般采用交流正弦電壓驅(qū)動(dòng)。