导言
依据LED的标牌和矩阵显现屏为不断添加的室表里运用带来了更多的功用以及艳丽耀眼的视觉效果。 LED技能的最新开展使人们很难分辩出自己看到的到底是其高质量显现屏的停止画面，仍是传统的打印或制作广告牌。本文将具体介绍LED显现屏体系的根本技能原理，以及运用分立LED灯泡阵列规划它们需求考虑的规划问题。
LED 驱动根底
首要，咱们要比照不同的LED驱动电路，以确认最佳计划。
衔接电压源
众所周知，LED 灯（或二极管）在具有满意正向电压（VF）时开端导通。导通时其正向电流一般会发光。依据这个根本知识能够得出图1a中的第一种选项，不过这样行不通。因为 LED 电流是其电压偏置的指数函数（公式1），LED 灯的光强度对该电压十分灵敏。大多数情况下，大电流条件一般会将本来长寿命的LED变成贵重的亮光灯泡。
下面是图1a行不通的原因地点。在公式1中，IS、RS是常数，取决于LED产品自身，与VT是热电压无关。假定串联电阻RS是抱负值零，那么仅0.1V的VF改动就会发生47倍的ILED差异。
例如，20mA的方针LED电流值在其偏置电流呈现仅0.1V的差异时就会跳变至1A。即便考虑实践RS值，实在LED器材在具有0.1V偏置差异时仍会呈现10至20倍的差异。
图 1.比照三种LED驱动电路
支撑流限电阻器的电压源
现在咱们来看看图1b。添加一个限流电阻器RLIMIT来维护LED灯。因为有限流电阻器，因此该灯不会被烧坏。在视频显现器运用领域，这种办法在操控LED光强度方面依然不够好。LED曲线和RLIMIT发生的负载曲线可决议其LED电流值。如赤色或蓝色符号所示，该LED和电阻器别离存在制作差错构成的正向电压改动及电阻改动。这些差错要素会使LED电流（绿）发生不行忽视的改动。
恒流源
图1c选用恒流电路而非电阻器。该恒流驱动器电路可直接将LED电流调理为方针值。不管LED灯在制作进程中会发生多少VF改动，LED都会传导特定的电流值。LED灯的光强度与通过 PN 结点的电荷严密相关，因此该恒流驱动器是从LED灯取得一致光输出的抱负办法。
此外，咱们都知道%&&&&&%（IC）可供给杰出的匹配电路对。这也是挑选恒流法的另一个优势。图2是LED驱动器的根本输出级结构。商场上许多LED驱动器IC都有参阅电流设置端 IREF，该参阅电流是镜像到其输出端的恒流。
图 2. LED 驱动器IC的根本输出装备
图2是该评论的成果，即LED驱动器的根本输出电路装备。
颜色驱动
到目前为止，咱们现已能够确认怎么驱动单个LED灯了。下一步是为视频显现体系完成全颜色光输出。通过组合光的不同深浅红绿蓝三原色（RGB），任何颜色都可生成。较为了解的示例是选用个人核算机（PC）上的颜色挑选东西。
数字或模仿的灰阶操控
PC 操作体系将三种颜色混合为256个色阶（每阶8个二进制位）或更多，以显现全五颜六色像素。关于LED显现体系而言，也需求选用相同概念的色阶颜色强度操控，以便在LED驱动器规划中完成色阶操控或灰阶操控。
首要应决议运用数字操控仍是模仿操控。前面现已介绍过，通过 PN 结点的总电荷数可决议光强度，因此数字和模仿办法均可操控光强度。图3是数字和模仿法中的50%灰阶操控。在整体256个色阶的示例中，该50%表明晰一个有128个灰阶的方针。
图 3.数字和模仿的50%强度操控
LED 电流与颜色改动
这时候，需求考虑电流改动对LED光输出波长值的影响。改动波长就意味着改动人眼看到的颜色。图4 是绿色LED灯的实例。一般在业界，510nm 广泛代表绿色。因此，大部分LED灯制作商所规划的LED灯产品在最大额定电流下都具有510nm的波长。在图4中，跟着LED电流的升高，波长可到达 510nm。取得绿色的最佳办法是尽量使灯的驱动电流挨近最大额定值。这也就说明晰为什么运用数字操控比运用模仿操控好。
挑选数字操控的另一个优势是便于以数字电路模块的方式对LED驱动器IC施行操控。关于256阶的灰阶操控而言，数字操控的本钱比模仿操控低。
图 4.绿色LED电流与波长实例
这种ON/OFF 数字操控称之为脉宽调制（PWM）操控，或许PWM调光。现将PWM操控开关添加至图2。
怎么构成矩阵或2D图画
RGB LED灯可平铺构成2维（2D）印象。
显现体系结构
RGB LED灯可用于构成正方形的根底结构或模块。它一般包含一块PCB以及一个16×16至64×64的像素阵列，不同的运用有所不同。可将多个模块组合在一起，构成机械体系结构或面板。LED显现体系厂商一般供给各种面板。每个面板都有机械结构，可放置多个模块。它包含一个或多个操控单元，用以供给电源分配、数据接口和处理器。在构建体育场大屏幕或路旁边广告牌等显现体系的现场，可装置多块面板构成终究显现屏。在施工现场，每块面板的一切数据线和电源线都会会集在中心操控单元。
图 5.LED 显现体系由模块/面板/显现屏组成
像素间隔
一套LED显现体系包含许多的LED灯和一个大电源。规划体系时需求要点考虑LED灯的密度优化问题。LED 灯的该密度称为每个像素的间隔或像素间隔。假如像素间隔太密，一旦超出了人眼能辨认的精度，它就不会改进印象输出质量，并且会添加本钱。人眼可辨认的两个单光源是在这两点构成1个弧度的1/60（=1 弧分）时。
图 6.人眼可辨认的分辩率
图6是怎么核算人眼可分辩像素间隔Dpp1。如公式3所示，其间L为视距。
在最佳实践中，DPP1可视为过大，关于高质量视频体系而言三倍Dpp1就够好了。在公式4中，DPP是辅导规范。
公式4 的简略回忆办法是：
所需的像素间隔（毫米：mm）=“视距”（米：m）
例如，5m视距的体系需求5mm像素间隔来完成杰出分辩率。另一个视觉实例如图7所示，图中展现了过低像素间隔怎么下降输出印象质量。像素间隔为12.5mm 的印象（上）看起来很粗糙，无法近间隔辨识。但坚持必定的间隔观看时印象开端变得明晰，与观看像素间隔为5mm的印象（下）相似。这个实例清楚地说明晰视距与像素间隔的联系。
图 7.不同像素间隔与视距的比照
静态驱动器与时分复用驱动器
从图2能够看出，LED灯的阴极选用当时商场常见的LED驱动器IC驱动。这儿要评论LED灯的阳极驱动器电路。阴极选用恒流驱动器有优势，阳极期望也只供给满意的电压。但仍需做出怎么驱动阳极的重要决议！
图8 比照了静态阳极驱动器体系与时分复用阳极驱动器体系。静态阳极驱动器装备十分明确：一个LED驱动器IC驱动一个LED。在规划具有许多像素点的体系时，静态阳极驱动器需求许多LED驱动器IC。相反，时分复用阳极驱动器体系让多个LED灯同享一个IC，因此运用的LED驱动器IC数量较少。时分复用驱动器的权衡在于输出LED光强度会因分时而下降。
在野外显现体系中，需求极强的LED输出来战胜太阳光亮度，以便人眼能看清楚印象。在这种野外体系中，更适合选用静态阳极驱动器。另一方面，在室内体系中，时分复用阳极驱动器则是下降体系构建本钱的好办法。
时分复用现已成了当时运用最常用的技能，因此咱们将将其用于本文剩下部分评论的运用中。
图 8.静态阳极驱动器与时分复用阳极驱动器
怎么创立电影/视频印象
之前咱们评论了怎么显现静态印象。假如咱们不断改动静态印象，就可将其变为电影或视频。
帧速率/帧刷新率
旧式模仿电视一般在一秒钟内显现24张不同的静态印象，帧速率为24。
当模仿电视摄像机拍照另一个模仿电视屏幕时，可发生由视频印象与黑色条带构成的斑马纹混合画面（图 9）。这种现象由同步电视摄像机和电视屏幕扫描率引起。在拍照LED屏幕的摄像机选用时分复用阳极驱动器时，也会呈现相同的问题。运用实例包含运用电视摄像机拍照布景墙壁上由LED显现器扩大艺人的舞台印象或许用电视摄像机拍照体育场中体育赛事比分牌或标牌等。要防止这个问题，LED显现器现在需求比摄像机体系运转得更快，特别是在专用LED显现器商场。
图 9. 电视摄像机拍照另一个电视屏幕引起的黑色条带
为满意更快运转这一要求，许多LED显现体系都在一个帧周期内重复显现相同的印象，称为帧刷新率。图10是帧速率与刷新率的联系。只要两张帧印象：A 和 B。每个帧重复“印象 x”两次。因此本实例“帧刷新率”= 2 ד帧速率”。
图 10.帧速率与帧刷新率
在一般LED显现体系中，帧速率在50Hz至120Hz的范围内，而帧刷新率则介于50Hz至2kHz之间。
ON/OFF 操控驱动器或 PWM 操控驱动器
为了满意体系帧速率与刷新率的需求，需求在施行逻辑电路的两种办法中做出挑选。第一种是ON/OFF操控驱动器，而第二种则是PWM操控驱动器。
图11a是选用ON/OFF操控IC的体系，具有每个位对应于一个输出的ON/OFF寄存器。寄存器位的逻辑高可翻开对应的输出，而逻辑低则可将其封闭。
图11b是选用PWM操控IC的体系，具有一个可参阅时钟计数器的灰阶参阅时钟输入端。别的，该IC还具有一组保存灰阶逻辑代码的寄存器。PWM 比较器可通过计数器和灰阶 （GS）寄存器比较和生成PWM输出形式。
关于这两种类型的驱动器IC而言，两种作业都是并排履行的：
- 恒流驱动器模块依据当时显现周期数据的输入驱动其LED灯阵列；
- 并将下一个显现周期的数据接收在移位寄存器中。
图 11.选用ON/OFF操控IC和PWM操控IC的LED显现体系
总结
首要介绍单个LED灯的驱动器电路，再评论具体的LED灯物理特性、显现体系的物理布局与结构以及静态及时分复用操控，从而得出完好的LED驱动器IC结构。
在第2部分，咱们将介绍印象处理操控器IC与LED驱动器IC之间的数据传送，并举出实例。别的还将评论与LED显现驱动器%&&&&&%有关的特性主题。
