LED全彩视频显示屏驱动设计方案

    前言

　　我们在日常生活中随处可见的led发光二极管不再是什么新鲜科技，LED在多个细分市场上的强劲的增长势头已是既定事实。广告显示屏或数字标牌是LED应用最广泛的领域之一。从单色显示屏到全彩显示屏，LED解决方案被广泛用于市场需求和复杂程度不同的路标指示牌、广告显示屏、户内外视频显示屏等。本文主要论述全彩LED视频显示屏的主要技术要求，以及如何实现所需的性能。

　　全彩LED视频显示屏

　　全彩LED视频显示屏是能够以数百万种颜色显示影像和动画的显示屏。LED显示屏应用场景包括体育场、建筑外观、购物中心、电视演播室。大型LED显示屏被用于播放广告和资讯，重播体育赛事或音乐会。图1是LED显示屏结构简图。

　　图1：LED全彩视频显示屏简图

　　不同类型的视频信源提供的视频输入信号经过处理后被送入LED显示屏。整个显示屏通常由若干个正方形或矩形的点阵组成，每个点阵又由若干个像素组成。每个像素由RGB （红、绿、蓝）LED灯管组成，通过混合这些LED的灯光颜色，就可产生所需的像素信息。LED驱动器相当于被处理后的视频数据与RGB LED发出的彩色灯光之间的接口（图像就是由这些彩色光线构成的）。

　　从大型LED视频显示屏的目标应用考虑，我们很容易意识到画质所扮演的重要作用。 这个概念包含几方面的内容：

　　-原始图像的信号质量以及数据处理能力是取得良好画质的前提条件。

　　-显示屏的大小、分辨率高低、像素间距和LED选择是决定人眼感受到的画质的关键参数。

　　-需要选择一个适合的LED驱动器，能够把处理后的图像数据转换成所需的彩色和动画效果。

　　鉴于本文的目的是描述LED显示屏的LED驱动器解决方案，我们将在以下的章节重点介绍上面提到三方面内容的最后一点。

　  LED显示屏对LED驱动器的要求

　　在彩色和动画方面，为取得优异的画质，需要整合多种不同的功能：高帧率、高刷新率、颜色还原精度等。不过，显示屏的质量不仅指图像本身，还指解决方案的整体质量，例如，抗干扰性和可靠性。因此，所有的彩色LED显示屏需要选择技术精密的LED驱动器：

　　-良好的显色性取决于每个RGB（以及每个颜色）的有效亮度：有效亮度越高，显示的颜色越丰富。合理而精细地控制亮度需要利用PWM调光技术控制大量的亮度。

　　-高帧率和高刷新率需要高速率地处理大量数据。LED驱动器可利用高频串口和灵活的数据格式管理功能满足这些要求。

　　-一支或多支LED灯管失效会影响像素颜色的精度，危及影像的整体视觉效果，影响系统的画质。让显示屏保持理想视觉效果需要一个可靠的LED失效条件检测方法。

　　全彩视频显示屏LED驱动器解决方案

　　意法半导体拥有各种显示器和数字标牌LED驱动器产品，其中STP1612PW05 （见图 2）是意法半导体为全彩LED视频显示屏专门研制的LED驱动器。

　　这款产品是一个16通道LED驱动器，内置一个高频串行数据接口。每路通道的最大输出电流为60mA，可以通过一个外部电阻器调节输出电流，使用一个8位增益寄存器可以精确调节256级灰度。在更低的电流下提高电流精度（通道之间典型值 ± 1.5% ）符合LED技术的发光效率改进要求。实际上，高能效LED的问世让显示屏制造商能够使用更低的电流LED驱动器取得相同的亮度。

　　该产品为每路输出通道配备了独立的可调PWM亮度控制功能。众所周知的PWM调光功能在LED色彩保护方面的优势以及4096（12位）或65536（16位）级可调亮度，最终可使色差和画质得到明显改进。

　　此外，为进一步提升调光控制功能，该产品还采用了Scrambled PWM模式。PWM总周期基本上覆盖了很多刷新周期，效果就是像提高调光频率而保持调光分辨率不变，从而降低画面闪动。

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