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Mini/Micro RGB LED的痛点与LED驱动IC解决方案

赵一尘 日月成 · 2019-02-18
众所周知, IC集成度的提高促进了电子设备的智能化、微型化,并获得了更高性能、更多功能、更少能耗等特征。手机从''板砖"式的摩托罗拉到今日的华Mate20,性能"天翻地覆",重量和体积更是"日新月异",元器件数量大幅减少,成本大幅降低,都是大幅度提高IC集成度的贡献。

痛点一,低集成度、分立式行列架构。 

众所周知, IC集成度的提高促进了电子设备的智能化、微型化,并获得了更高性能、更多功能、更少能耗等特征。手机从''板砖"式的摩托罗拉到今日的华Mate20,性能"天翻地覆",重量和体积更是"日新月异",元器件数量大幅减少,成本大幅降低,都是大幅度提高IC集成度的贡献。

反观当今通常的LED显示屏,尽管像素间距已从数10mm发展到亚毫米的Mini LED时代,并且正向更小尺寸的Micro LED推进。但在行和列驱动IC方面,仅是在列驱动中增加了存储器和PWM及消鬼影等,而将行开关的通道数量从2通道提升到8通道和消行鬼影等集成度小幅提高。为了降成本和解决PCB上元器件过密及布线难度,采用了大幅增加扫描行数这种有损性 能的方法来弥补。

但是,模组上过多的 IC 数量会产生以下几种不良后果。一是增加了模组PCB的电路设计和布线难度和PCB复杂度;二是增加了BOM的混乱度;三是增大贴片机的负荷,降低制造效率;四是降低产品可靠度;五是复杂的 BOM增加了采购和库存管理压力和成本。

分立器件和高集成模组对比

为解决该痛点,日月成2015年7月发布SUM608X系列高集成行列一体式驱动IC的首款产品。该产品是行业内第一颗高性能行列一体式512像素(单颗直接驱动512颗全彩像素),可以使模组使用的行列驱动IC减少约75%,即仅使用原分立方案25%左右的 IC。同时,将BOM中行列 IC 品类减少50%,数量减少75%。 SMT贴片量仅为原方案的1/4。近4 年的市场应用, 已形成pitch=0.3mm以上共阳和共阴两大类,适合 Micro LED/Mini LED/小间距LED等多种应用的系列驱动产品。

痛点二,行线与列线干扰的异步控制。

LED 像素是分别跨接在列线和行线之间的,行线和列线上存在的寄生电容电感等元件是影响LED显示品质的重要根源。通过对连接到LED正负端的行线和列线调节可以消除或减弱这些寄生元代的干扰和破坏,但调节却不能实时完成,这是因为必须绕由"遥远"的接收卡处理,既增加了调试难度,又间接地增加了成本,调节效能还得不到保证。

2015年7月上市的行列一体高集成驱动 IC-SUM608X系列,通过在IC内部集成列驱动和行扫描以及相应的调节机制,解决了行列协同问题,提升了LED显示品质,减少了调试难度,也降低使用和维护成本。

痛点三,过多的发热量损害显示品质和产品可靠性。

显示屏的无效功耗转化的热量导致LED结温和屏内温度升高,而高温会严重损害显示品质和产品可靠性。

热量主要来源于无效的功率损耗,包括过高的电压以及电力浪费。且Mini或Micro LED的像素密度快速亦高倍率增加,使得热量的传导和消散更加困难和复杂, 更加速了温度上升。例如P2.5和P0.9375,像素密度增长就超过了7倍。

而LED的亮度和波长对温度又极其敏感,且寿命也随着温度的升高迅速下降。

同时,7x24小时、夜间不断电以及贴近屏体的应用越来越多,都对屏体的温度提出更高要求。

日月成2016年推出的创新型IdleStop动态节能技术,首创动+黑+静组合的三重节能驱动技术,将LED显示产品的节能效率提升到新高度。通过大幅减少无效功率, 不仅节省了能耗,更有效降低了发热量,使LED显示屏的温度更低。

支持三重节能的驱动IC有SUM2035、SUM2135、SUM2037、SUM2137、SUM6082DS、SUM6086、SUM6086M。

内含黑色低功耗和低拐点电压静态节能的双重节能的驱动IC有SUM2033、SUM2131、SUM2036、SUM2136、SUM6082L、SUM6082N、SUM6086L、SUM6086N。

痛点四,过多的模组I/O连接线,降低可靠性,增加 EMI。

当前无论是软连接还是硬连接的LED显示模组,其输入输出的数据和控制等连接线多达20多根,若自带校正数据存储或故障侦测,模组还需额外增加更多根的连接线。

但是,连接线根数越多,则故障率越高,可靠性越低,EMC也越高,材料成本越高,制造效率越低,安装维护越复杂。

日月成2015年推出智能模组管理IC-SUM6060,创新的收线功能,在使用校正数据存储和侦测功能的条件下,仍可减少60%~70%的I/O连接线根数。该IC 内置模组故障侦测与报告、校正数据存储、使用时间记录以及用户自定义存储等先进功能。

2018年9月又发布新一代模组智能管理和控制IC- SUM6062,让I/O的根数更少, 具有更高的工作频率 、更大的数据带宽和更低的EMI,同时具备更智能的模组控制和管理功能。让模组和箱体更简捷,更可靠,更智能,同时保留上代产品的全部功能。

痛点五,图像品质的“近视化”和真实化。

LED显示屏是由"远高亮"应用发展而来, 而当今的 Mini 或 Micro LED显示屏的需要则是更近、更柔和更真实还原自然色彩,显示的图像品质要优于LCD 和DLP,色彩与色域要超越IMAX的电影表现。

所以,Mini或Micro LED显示屏在解决了LED自有的 (鬼影、高反差等)显示问题后,还需解决近距离观看和直接接近使用(近视化)的亮度体验和细节观赏等问题。

日月成驱动IC,提供高精度线性电流增益调节,为 LED显示屏提供精准的亮度和色坐标设定,并可实现宽范围的亮度和色坐标选择。宽亮域调节不损失灰度,同时提供16bit~10bit共7级灰阶输出供客户选择,以及最小150µA的精准微小恒流及其宽范围的恒流驱动输出,为低亮度高灰阶显示提供驱动保障。

相较于LCD和DLP显示通常的8bit和需要努力争取的 10bit和12bit灰度而言,对LED则轻松许多,众所周知,LED是具有12bit~16bit这种高灰阶bit优势的。所 以,LCD等显示方法因灰度等级不够而不得不追求的诸如HDR 等补偿技巧在LED显示上实现很容易。

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认证行家
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高级工程师。苏州日月成科技有限公司董事长、 总经理。 江苏省高层次创业创新人才。江苏省“拔尖人才”。苏州市劳动模范。江苏省明星企业家。江苏省优秀企业家。中国火炬江苏创业导师。 35年的IC设计、研发、制造技术与管理经验。20多年的LED驱动IC研发制造及其市场应用行业经验。丰富的创业创新经验
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