低功耗全彩LED顯示屏系統設計

　　模組信號控制模塊節能設計

　　模組信號控制模塊如圖5，分配器下傳的數據信號通過(guò)LVDS接口芯片轉換得到數據流分成兩路，其中一路以L(fǎng)VDS信號環(huán)接輸出到下一模組的輸入口，另一路以TTL電平的方式輸入到FPGA;FPGA再根據模組ID號，解析出命令數據和視頻數據;視頻數據按地址截取相應的區域視頻數據、緩存、并以一定的算法格式輸出去驅動(dòng)LED點(diǎn)陣模塊;命令數據，則執行相應命令，如GAMMA校正、亮度調整、模塊電源的開(kāi)關(guān)等。同時(shí)，根據相關(guān)的命令要求，模塊應答回傳信號及相關(guān)傳感器的檢測數據通過(guò)上傳通道向上傳輸。

　　模塊信號控制模塊、顯示屏端分配器、前端信號處理器和上位機(包括控制界面軟件)組成閉環(huán)的控制過(guò)程;實(shí)現環(huán)境亮度程控、時(shí)間亮度程控，電源模塊調整，LED顯示屏顯示負載實(shí)時(shí)調節等功能，為顯示屏的節能應用提供了信號處理的必要軟硬件條件。

　　模組LED點(diǎn)陣模塊節能設計

　　LED點(diǎn)陣模塊設計節能舉措主要圍繞著(zhù)LED燈管選擇和恒流驅動(dòng)芯片驅動(dòng)設計來(lái)進(jìn)行。

　　(1)LED點(diǎn)陣模塊的像素設計和高光效的LED燈管選擇：全彩LED點(diǎn)陣模塊的像素一般由紅綠藍三個(gè)子像素組成，像素點(diǎn)功耗是：(V紅×I紅)+(V綠×I綠)+(V藍×I藍)。LED器件正向電流與發(fā)光亮度近似于線(xiàn)性正比例關(guān)系。選用高亮度的LED器件組，像素點(diǎn)功耗相對較小，顯示屏功耗也相對較小。以P20全彩顯示屏為例，紅、綠、藍LED標稱(chēng)亮度各提高20%，在顯示屏亮度不變的情況下，顯示屏的功耗會(huì )降低15%以上。因此，選發(fā)光效率高、發(fā)光強度值大的LED器件可以有效節能。

　　(2)高效的LED驅動(dòng)電路設計：傳統全彩LED顯示屏采用5V的電源給LED點(diǎn)陣模塊供電(如圖6所示)，分壓在恒流IC上的電壓，除去恒流芯片達到線(xiàn)性導通所必需的正向電壓值外，其余剩下的電壓均會(huì )造成無(wú)用的功耗，轉換成熱能。節能的LED顯示屏像素驅動(dòng)電路如圖7所示，這種設計采用紅綠藍LED器件分別供電的方式：V紅、V綠、V藍。比較試驗證明，在選用相同LED器件和相同恒流驅動(dòng)芯片，并要求顯示同樣亮度的條件下，節能電路與傳統電路比較節能30%以上。

　　模組電源電源拓撲節能設計

　　全彩LED顯示屏的模組供電方式普遍采用低壓大電流開(kāi)關(guān)電源模塊輸出并聯(lián)的總線(xiàn)供電方式。由于開(kāi)關(guān)電源輸出的電流大，變壓器銅損大，整個(gè)的電源轉換效率低(滿(mǎn)負載只能做到75%以?xún)?。本文推薦模組內電源采用若干小型開(kāi)關(guān)電源分布式供電方式，以提高開(kāi)關(guān)電源的能量轉換效率。譬如：交流220V總線(xiàn)輸入、最大輸入功率是35W、輸出可調電壓的開(kāi)關(guān)電源模塊效率可以達到86%以上。該開(kāi)關(guān)電源的能量變換效率相對大電流并聯(lián)供電的常規供電拓撲結構而言節能在10%以上。