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超低压差LED驱动让LED显示屏节能32.8%

power_biso
power_biso over 14 years ago

LED显示屏为什么能够得到广泛使用,我的总结是以下几点:
1. 可延展性:LCD屏做的越大,生产线设备投入越高。而LED显示屏尺寸的增大是很容易的,就像搭积木一样。分辨率也方便根据用户需求实现。
2. 全彩:灯泡,霓虹灯等都是单色的,LED实现了RGB三原色的组合。
3. 可靠性高:LED是固体照明,可靠性高,不像霓虹灯管,灯泡之类的需要真空管的。
4. 寿命长:LED芯片理论寿命可以达到10万小时,实际使用寿命在3万小时以上
5. 环境友好:LED本身是节能无污染的产品

 

 


LED目前遇到最大的问题是散热,显示屏也是一样。显示屏的功耗很大,相当一部分能源浪费在发热上。发热会带来以下几个问题:
1. 波长漂移:波长漂移会让颜色校正出现问题,LED在低温和高温时,波长漂移是比较大。根据实验数据,温度每变化一度,波长变化0.2-0.3nm。
2. 输出亮度降低:每摄氏度温度变化导致1%输出亮度的变化,其中红灯受影响最显著。

image

上图是试验数据,从红灯的曲线可以看出,从-40度180%的亮度,到120度的亮度不到50%,也就是说,红灯的亮度降低近三分之二。相对而言,蓝灯和绿灯亮度都温度影响没那么强,特别是蓝灯。当温度升高时就出现一个问题,不同颜色的LED发出的亮度是不一样的,

3. 温升导致LED寿命缩短:根据美国一家试验室数据,结温从63C升高到74C, LED寿命从36,000小时降低到16,000小时。
4. 过多散热部件导致系统成本升高
5. 浪费能量,提高了使用者成本

那么热量从哪里来的呢?从电源供电到LED灯,到LED驱动,再到可调电阻,发热部分包括LED灯、LED驱动、LED连接线。我们以5V供电为例:

电源电压:5V, 
LED:LED G/B Vfwd=3.2V,LED R Vfwd=2V

1. LED发光效率约20%,LED发热占总发热50%
2. 控制器及连接线等占总发热量约5%
3. 驱动压降:1.8V(G/B) or 3V(R)压降,驱动部分发热占总发热的45%以上。

LED灯的发热需要提高LED的发光效率,控制器和连接线的发热较少,改善空间不大。驱动部分发热改善空间很大,也是我们期待改善的部分。现在有的企业在研究低电压供电,目的就是希望把电压降下来,但是低电压供电的问题在哪里呢?就是在低电压供电下,LED驱动IC能否稳定的可控的工作。针对上面描述的这些问题,我们得倍电子推出了一款专用于大屏幕LED低压差、高精度16位恒流驱动芯片D5026A。D5026A最大的特点就是压差非常低。

下图是台湾一家公司的5026驱动芯片与得倍电子D5026A的对比。在输出驱动电流典型值 IOUT=20mA 的状况下,台湾公司的5026驱动芯片VOUT约为500mV,而D5026A的VOUT约为50 mV,为台湾公司5026芯片的10%。也就是说,在芯片发热部分,得倍D5026A的发热只有台湾公司5026驱动芯片的10%。

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image

得倍电子D5026A在3.3V或5V电压下电流输出可控范围是2-90 mA,而台湾公司5026输出电流在3.3V下可控的范围是2-45 mA,5V电压下可控的范围是5-90 mA。对于20 mA下的压降来看,D5026A是50 mV,对比公司是500 mV。

 

image

D5026A采用专利技术(专利号:201020624548.0)设计的超低压差恒流输出使得供电电压低至几十毫伏(20mA)。由此可使得系统供电电压降至LED二极管的最小导通电压,最大限度降低LED显示屏能耗。

D5026A有下面一些特点:

1. D5026A采用专利技术设计的超低压差恒流输出使得供电电压可以很低,从而可节电达30%以上,驱动芯片发热减少90%以上。
2. D5026A 采用内置逻辑修调技术,可使得芯片输出电流绝对值高度一致,从而发货时不必分类,保障各批次间芯片永远可以直接互换。所有批次间电流基准值偏差小于0.5%.
3. 零温度补偿系数设计使得芯片在-40度到+85度间输出电流变化极小
4. 所有端口采用施密特输入设计使得芯片抗干扰能力大大加强。

D5026A独特的超低压降特性,可以采用低电压的驱动方案,下图所示,即驱动绿、蓝LED时电源电压+3.8V,驱动红色LED时电源电压+2.5V。如果LED一致性好的话,蓝灯和绿灯的电压可以低到3.4V,更加节能,红灯部分可以提供更低的电压,比如2.5V。

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那么对于LED显示屏制作商来讲,使用得倍电子D5026A方案使得系统发热量减小30%以上,可以简化LED显示屏的散热设计,并且可以实现灯驱合一,即驱动电路和LED板一体化。对于LED显示屏使用者来讲,因为节电30%,功耗的降低也会降低使用成本。同时,因为发热减少,可以延长使用周期。   

以3m´4m P10显示屏为例,普通16路5V工作电压,普通LED驱动最大功耗为5.88KW。D5026A用3.8V驱动G、B,2.5V驱动R,D5026A最大功耗为3.95KW,直接减少功耗1.93KW,使用D5026A后不仅立刻节电32.8%,而且大大降低了系统的发热,降低散热成本,节约使用成本,从而提高了系统可靠性和使用寿命。    

那么有朋友可能有疑问,使用了D5026A还能够使用其他厂商芯片吗?D5026A和现有同类型产品是完全兼容的。下面是D5026A的特点:

• 单路驱动电流范围:2~90mA
• 超低压差:30mV ( IOUT=10 mA )
• 高恒流精度:最大偏差,非典型值,不分类
                        between channel <±2%
                        between IC <±3%
                        所有批次电流基准值偏差<0.5%
•  温度系数:小于50PPM (-40℃~+85℃)
•  高达25MHz时钟频率
•  工作电压范围:3.3V-5.5V
•  抗静电能力:大于4KV
•  工作温度范围:-40℃~+85℃
   
超低压差设计的D5026A 16位LED恒流驱动芯片为大家设计LED显示屏时提供了一个超节能的方案,我们刚才用数据分析了节能的效果。我们希望,大家采用我们的IC后,DBIC的产品驱动LED显示屏走的更高,更远,有着更光明的前途。谢谢大家!

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