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(多图) LED矩阵驱动器拓扑结构的研究

Peter Rust?? 奥地利微电子公司?? 2013年05月09日 ?? 收藏0

对显示设计工程师来说，人眼在视觉处理上有限的分辨率和惰性是一项福祉：从大于一定的距离处观看，LED矩阵显示为均匀的明亮区域；只有靠近仔细查看才可以看到单独的LED灯。时间复用也欺骗了人的眼睛，使快速变化的帧成为连续、流畅的画面。

如今，这种眼睛/大脑行为使生产各种显示装置成为现实，从为移动应用带来有趣照明效果的小型4×4 LED矩阵，到用于面板显示的100×100 LED矩阵；以及，工业机器中的状态信息显示、大型高清晰度视频墙中使用的1920×1080 LED矩阵，还有娱乐场、音乐会或体育场馆屋顶上的应用等。虽然这些应用似乎完全不同，但他们有一个共同点：每一个LED需要单独放置并根据需要点亮。

对于绝大多数面板（除了非常小的面板），这就提出了一个设计上的难题。在一个4×4的面板中，直接放置16个LED灯仍是可以实现的。然而，即使是一个中等规模的分辨率为256的点阵显示屏，使用256个通道是行不通的。因此，我们必须寻找不同的寻址方法。

传统的方法是通过在点阵中行和列来定义LED坐标。在一个256LED点阵的例子中，这通常被组织成16×16的标准形式（见图1）。

图1：由16行和16列组成的256LED点阵。

每一列（A～P）都连接了16个LED灯的阳极，每一行（1～16）连接16个LED灯的阴极。图1可看出配置所有256个LED灯只需32个通道，远远少于直接部署单个LED所需的256个通道。驱动点阵所需的引脚数量n和LED数量m因此可以表达为：

(1)

为了布置给定的LED，例如[01,A]，列A需要被连接到VLED（LED电源电压），而行01需要被连接到地（需要一个串联电阻以限制电流）。而在LED驱动芯片的配置中，列A可能直接连到VLED，而行01连接到一个电流阱。该方法可以减去限流电阻。

在每个控制引脚上连接16个LED的缺点在于，无法同时显示一个完整的帧（256个点）。例如，如果LED灯[01,B]和[02,A]同时点亮，LED[02,B]会自动产生压差，与平行的其他两个灯一起点亮，即使它被设定为熄灭状态。为了克服该问题，可以使用时分复用。以50Hz或更高的刷新速率，人类大脑的视觉处理功能会产生一个无闪烁的连续帧。因此我们可以让LED矩阵段顺次启动，同时保证其他部分处于三态。段刷新率为帧刷新率乘以段数量。