| LED显示屏低灰信号起辉条件合理性探讨 | |
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| 一、 LED图像（视频）系统控制系统 LED显示屏的实际显示效果直接影响了人们对其的接受程度，在这一点上LED显示屏与其它显示屏如CRT和液晶显示屏并无区别。人们根据对传统显示屏的印象往往很容易察觉出显示效果是粗躁还是细腻，自然还是生硬。LED显示屏的实际效果已成为现阶段各生产厂商关心的重要方面。控制系统的扫描方法对显示效果的影响，阐述了扫描参数与亮度，对比的，闪烁和颜色校正之间的关系。 常用灰度实现方法是占空比方式。这一点的依据来源于HVS(人眼视觉系统)的特性：人眼视觉对于光的刺激从感觉上会有一段残留时间，在该段时间内，若有别的光刺激到达视野内的其他场所，从感觉上会产生与前面的光线同时达到的效果，假如后续的光刺激到达同样的场所，其感觉的强度会被叠加（被积分）。将LED灯管恒流驱动，如果在上述时间间隔内，以宽度不同的一系列脉冲控制LED发光，人眼感觉到的光强就是这一系列的光刺激强度的和。LED所具有的快速响应特性可以使脉冲频率高达数十兆赫兹。因此，控制LED点亮所占时间比，即可控制人眼感受的亮度。例如用1MHZ,占空比为25％，峰值电流为100mA的脉冲去驱动LED,与用25mA的直流驱动相比其感受的亮度是相同的。 常用灰度实现方式采用占空比方式，比方说实现28即256级灰度的方法如下：各个段的时间长度按照1：2：4：8：16：32：64：128来安排。要显示某级灰度的数据，只需要在相应的时间段内点亮LED，如22级灰度即可在第2，3，5时间段点亮LED，连续扫描后即可得到稳定的带灰度的图象。对于4扫的控制电路，将每桢时间分为4段，每段时间内扫描屏体的一线。每段时间内再将LED点亮时间按照1：2：4：8：16：32：64：128来安排，在每线过程中一次将所有灰度扫完再扫下一线。 假如桢频是F，一个n位二进制数D=[D0, D1,…Dn-1,]表示显示灰度，那么对同一个像素点可以通过n场分别以D0, D1,…Dn-1,对应的占空比D0/20, D1/21,…Dn-1/2n-1循环显示（如图三所示）， 那么最小的时间周期与桢频的关系是：TC*4＜1/F，其中TC=(∑2i+n-m)*T,i从0到m-1,n≥m 。各个控制器厂家的编码略有不同，但基本上遵行上述规律。
为了满足显示的效果，4段扫完的总时间不能大于18ms。这就要求最小灰度级的导通时间Ton，必须足够小。随着LED显示屏的灰度级数设置得越高，Ton就变得更小了。最新的高速数字电路的处理速度完全能够满足16BIT灰度级数的信号编码处理能力。但是目前决大多数的模块信号传输带宽，恒流驱动芯片传输带宽却是满足不了这么快的信号速度。传统恒流芯片的带宽和传统LED模块信号传输路径带宽已经成为LED显示屏高灰度显示的技术瓶颈。当然对于实际的低灰度信号的起辉效果变得也更加恶劣，基本上是亮度成随机不一致性分布。 二、 LED恒流IC的信号驱动特性 如图三，每一个LED单管都是独立可控的，当开关闭合时，电流从行电源，经LED，开关到地，从而点亮；开关断开时，LED熄灭。LED阵列就是由相应的开关阵列（控制器＋恒流芯片）控制，控制信号由LED图像（视频）控制系统逻辑产生。控制逻辑依据结构定义信号的意义，独立控制各个LED。开关阵列可以采用各种形式，一般用电子开关（恒流驱动IC），甚至可以是控制逻辑中的一部分。串行逻辑不但接口简单，而且容易级联（SDI和SDO），组成更大的阵列，所以使用更为广泛。驱动模块的恒流芯片采用串行方式，内部设置串行、并行两组寄存器，通过时钟SCLK将数据串行输入模块，通过锁存信号LAT将串行数据存入并行寄存器，同时通过OE使能信号驱动更新屏体显示。
传统控制系统中，如图四所示的OE信号是一个受灰度调制的脉宽信号，当低灰度信号时，这个脉宽信号的宽度非常窄。尤其是在高灰度级编码的情况之下，这个脉宽宽度将更窄。而这个窄信号的驱动将使开启恒流芯片的输出通道的时间也是非常窄。在高灰度级编码情况之下，低灰度信号驱动的直接效果是将不足以驱动LED点亮。 尤其是恒流芯片本身的开启能力（响应时间）将直接影响低灰度的显示效果。譬如，TI的TLC5928的OE最小有效宽度是20ns，这种开启能力将有助于低灰度起辉显示的功能。相反，如果OE的最小有效宽度不能做小（受芯片本身的响应能力影响），必使LED的低灰度起辉效果变得更差。 三、LED灯管 LED灯管跟普通的二极管一样具有的开关特性，如图五所示。（1）是一种理想的加载到二极管的正向和反向电压示意图；（2）是当二极管从加载正向电压到加载反向电压时，反向电流恢复变化的曲线示意图；（3）是正向和电压向反向电压过渡的曲线示意图。
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