LED驅(qū)動(dòng)IC技術(shù)

繁華的城市離不開LED燈的裝飾，相信大家都見過LED，它的身影已經(jīng)出現(xiàn)在了我們的生活的各個(gè)地方，也照亮著我們的生活。在LED全彩顯示屏的工作當(dāng)中，驅(qū)動(dòng)IC的作用是接收符合協(xié)議規(guī)定的顯示數(shù)據(jù)(來自接收卡或者視頻處理器等信息源)，在內(nèi)部生產(chǎn)PWM與電流時(shí)間變化，輸出與亮度灰度刷新等相關(guān)的PWM電流來點(diǎn)亮LED。驅(qū)動(dòng)IC和邏輯IC以及MOS開關(guān)組成的周邊IC，共同作用于LED顯示屏的顯示功能并決定其呈現(xiàn)的顯示效果。

LED驅(qū)動(dòng)芯片可分為通用芯片和專用芯片兩種

所謂的通用芯片，其芯片本身并非專門為L(zhǎng)ED而設(shè)計(jì)，而是一些具有LED顯示屏部分邏輯功能的邏輯芯片(如串2并移位寄存器)。而專用芯片是指按照LED發(fā)光特性而設(shè)計(jì)專門用于LED顯示屏的驅(qū)動(dòng)芯片。LED是電流特性器件，即在飽和導(dǎo)通的前提下，其亮度隨著電流的變化而變化，而不是靠調(diào)節(jié)其兩端的電壓而變化。因此專用芯片一個(gè)最大的特點(diǎn)就是提供恒流源。恒流源可以保證LED的穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)，消除LED的閃爍現(xiàn)象，是LED顯示屏顯示高品質(zhì)畫面的前提。有些專用芯片還針對(duì)不同行業(yè)的要求增加了一些特殊的功能，如具備LED錯(cuò)誤偵測(cè)、電流增益控制和電流校正等。

驅(qū)動(dòng)IC的演進(jìn)

上個(gè)世紀(jì)90年代，LED顯示屏應(yīng)用以單雙色為主，采用的是恒壓驅(qū)動(dòng)IC。1997年，我國(guó)出現(xiàn)了首款LED顯示屏專用驅(qū)動(dòng)控制芯片9701，從16級(jí)灰度跨越至8192級(jí)灰度，實(shí)現(xiàn)了視頻的所見即所得。隨后，針對(duì)LED發(fā)光特性，恒流驅(qū)動(dòng)成為全彩LED顯示屏驅(qū)動(dòng)的首選，同時(shí)集成度更高的16通道驅(qū)動(dòng)替代了8通道驅(qū)動(dòng)。20世紀(jì)90年代末，日本Toshiba、美國(guó)Allegro和Ti等公司相繼推出16通道的LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片，21世紀(jì)初，中國(guó)臺(tái)系企業(yè)的驅(qū)動(dòng)芯片也相繼量產(chǎn)和使用。如今，為了解決小間距LED顯示屏PCB布線的問題，一些驅(qū)動(dòng)IC廠家又推出了高集成的48通道的LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片。

驅(qū)動(dòng)IC的性能指標(biāo)

在LED顯示屏的性能指標(biāo)中，刷新率和灰度等級(jí)以及圖像表現(xiàn)力是最為重要的指標(biāo)之一。這要求LED顯示屏驅(qū)動(dòng)IC通道間電流的高一致性、高速的通信接口速率以及恒流響應(yīng)速度。過去，刷新率、灰階以及利用率三方面是一種此消彼長(zhǎng)的關(guān)系，要保證其中之一或其中之二的指標(biāo)能夠較為優(yōu)異，就要適當(dāng)犧牲剩下的一直兩個(gè)指標(biāo)。為此，很多LED顯示屏在實(shí)際應(yīng)用中很難兩全其美，要么是刷新不夠，高速攝像器材拍攝下容易出現(xiàn)黑線條，要么是灰度不夠，色彩明暗亮度不一致。隨著驅(qū)動(dòng)IC廠商技術(shù)的進(jìn)步，目前已經(jīng)在三高問題上有所突破，已經(jīng)能夠解決好這些問題。在LED全彩顯示屏的應(yīng)用中，為了保證用戶長(zhǎng)時(shí)間用眼的舒適度，低亮高灰成為考驗(yàn)驅(qū)動(dòng)IC性能的一個(gè)尤為主要的標(biāo)準(zhǔn)。

驅(qū)動(dòng)IC的趨勢(shì)

1、節(jié)能：

作為綠色能源，節(jié)能是LED顯示屏永恒的追求，也是考量驅(qū)動(dòng)IC性能的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。驅(qū)動(dòng)IC的節(jié)能主要包括兩個(gè)方面，一是有效降低恒流拐點(diǎn)電壓，進(jìn)而將傳統(tǒng)的5V電源降低至3.8V以下操作;二是通過優(yōu)化IC算法和設(shè)計(jì)降低驅(qū)動(dòng)IC操作電壓與操作電流。目前已經(jīng)有廠家推出了具有0.2V低轉(zhuǎn)折電壓，提升達(dá)15%以上的LED利用率的恒流驅(qū)動(dòng)IC，使用較常規(guī)產(chǎn)品低16%的供電電壓減少發(fā)熱量，讓LED顯示屏能效大為提升。

2、集成化：

隨著LED顯示屏像素間距的迅速下降，單位面積上要貼裝的封裝器件以幾何倍數(shù)增長(zhǎng)，大大增加模組驅(qū)動(dòng)面的元器件密度。以P1.9小間距LED為例，15掃的160*90模組需要180個(gè)恒流驅(qū)動(dòng)IC，45個(gè)行管，2個(gè)138。如此多的器件，讓PCB可用的布線空間變得極為擁擠，加大了電路設(shè)計(jì)的難度。同時(shí)，如此擁擠元器件的排列，極易造成焊接不良等問題，同時(shí)也降低了模組的可靠性。驅(qū)動(dòng)IC更少的用量，PCB更大的布線面積，來自應(yīng)用端的需求倒逼驅(qū)動(dòng)IC必須走上了高集成的技術(shù)路線。

目前，行業(yè)主流的驅(qū)動(dòng)IC供應(yīng)商都先后推出了高集成度的48通道LED恒流驅(qū)動(dòng)IC，將大規(guī)模的外圍電路集成到驅(qū)動(dòng)IC的晶圓中，可減少應(yīng)用端PCB電路板設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，也避免了各廠家工程師設(shè)計(jì)能力或者設(shè)計(jì)差異所產(chǎn)生的問題。相信在未來的科學(xué)技術(shù)更加發(fā)達(dá)的時(shí)候，LED會(huì)以更加多種類的方式為我們的生活帶來更大的方便，這就需要我們的科研人員更加努力學(xué)習(xí)知識(shí)，這樣才能為科技的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。