節(jié)能LED顯示屏原理分析

LED顯示屏的節(jié)能概念悄然掀起，成為它最為吸引消費者眼球的亮點，也是近年來火爆增長的原因。當然，經過近幾年的瘋狂式增長，目前這個行業(yè)也陷入了一種僵局以重新洗牌的困局。在這一困境之中，必然有許多企業(yè)受此影響而元氣大傷，甚至倒閉破產，當然也會有許多企業(yè)因此而走出陰霾，獲得更為長遠的發(fā)展。這是行業(yè)的發(fā)展規(guī)律，任何企業(yè)都逃脫不了這一劫難，如何在劫難中重生，是每個企業(yè)當前比較關注的問題。

在這個節(jié)能呼聲極高的時代，LED顯示屏的進一步節(jié)能又無可厚非的成為了這個行業(yè)追逐的支撐點。很多企業(yè)在這一點上進行各方面改良，在一定程度上有所改進，實現(xiàn)了節(jié)能的效果，但是要實現(xiàn)更大意義上的節(jié)能，還有很長的路要走，這需要整個行業(yè)的共同努力。

最近市場上出現(xiàn)了為數(shù)不多的節(jié)能led顯示屏,通過對供電電源的改進對于led顯示屏的節(jié)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，很多l(xiāng)ed顯示屏廠家躍躍欲試，準備搶先引進這一技術，獲得發(fā)展先機。在目前的技術基礎上，節(jié)能led顯示屏的節(jié)能效果到底是如何實現(xiàn)的呢？

我們以一個led小模塊來分析其耗電狀況！如圖2，是一個以長運通光電推出的CYT62726為驅動芯片的led小模塊，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，那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(shù)，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(xiàn)led顯示屏節(jié)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(xiàn)一定程度上的節(jié)能，這對于一個大屏來說已經是一個相當大的數(shù)字了。

首先，從供電電源來看，如圖3是一個傳統(tǒng)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(jié)能效果并不明顯，所以采用這一電源設計原理顯然是是無法實現(xiàn)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(xiàn)有困難。

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(xiàn)度顯示屏的供電，例如同步整流技術。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。

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(tài)，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(jié)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，這是是難以實現(xiàn)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(xiàn)的。

綜上所述，led節(jié)能顯示屏的實現(xiàn)主要是從供電電源上著手，在現(xiàn)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(jié)能效果顯著。給驅動IC恒流的狀態(tài)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(jié)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(jié)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。部分IC企業(yè)宣傳驅動節(jié)能設計，無非是出于銷售策略而已。