Förklaring av LED-skärmdrivkretsar: Allmänna kretsar, Dual-Latch-kretsar och PWM-kretsar

Om du någonsin undrat vad som får en LED-skärm att fungera. Varför vissa ser skarpa ut på foton medan andra flimrar, eller varför vissa visar jämna färger medan andra har ojämn ljusstyrka. Svaret beror ofta på en liten komponent: drivkretsen. Dessa små chip är LED-skärmarnas okända hjältar, de styr allt från hur starkt varje pärla lyser till hur smidigt videor spelas upp.

LED-moduler är packade med olika kretsar. Styrkretsar bearbetar videodata, strömhanteringskretsar reglerar spänningen och drivkretsar hanterar själva lysdioderna. Men drivkretsar är de verkliga arbetshästarna. De fungerar som trafikkontroller för LED-pärlorna, justerar strömmen för att ställa in ljusstyrka och hanterar färgnoggrannheten. Utan en bra drivkrets kommer även de bästa lysdioderna att se matta, flimrande eller ojämna ut.

Idag ska vi guida dig om de tre huvudtyperna av drivkretsar som används i LED-skärmar : generella kretsar, dubbelspärrkretsar och PWM-kretsar.

Nyckelbegrepp: Uppdateringsfrekvens, bildfrekvens och gråskala

Innan vi dyker ner i chipen, låt oss avmystifiera tre koncept som dyker upp ofta när man pratar om LED-prestanda:

• Uppdateringsfrekvens: Det här är hur många gånger en enda LED-pärla tänds och släcks på en sekund. Högre uppdateringsfrekvenser innebär bättre foton och videor. Inga irriterande "randiga" effekter när du tar en bild. Men här är haken: varje på- och av-cykel sliter ut lysdioden lite. Så högre är inte alltid bättre. Du behöver bara tillräckligt för att undvika flimmer.
• Frame Rate: Det här är hur många fullständiga bilder skärmen visar per sekund. Tack vare det mänskliga ögats "permanenta syn" ser allt över 24 bildrutor per sekund (fps) jämnt ut. De flesta skärmar idag använder 60 fps, vilket känns sömlöst för videor och spel.
• Gråskala: Detta hänvisar till antalet ljusstyrkenivåer mellan svart och skärmens maximala ljusstyrka. Till exempel har en 14-bitars gråskaleskärm 16 384 nivåer (2¹⁴). Mer gråskala innebär mjukare övergångar. Inga skarpa hopp mellan mörkt och ljust. En solnedgångsscen kommer till exempel att se naturlig ut istället för kantig.

Allmänna drivkretsar:

Allmänna drivkretsar är den vanligaste typen du hittar i LED-skärmar på instegsnivå. De är specifikt utformade för LED-lampor, med två viktiga funktioner: de kan hantera höga strömmar och de ger "konstant ström". Varje LED-lampa får ett stadigt flöde av elektricitet, även om strömförsörjningen fluktuerar.

Hur de arbetar

Dessa chip fungerar som en stadig hand för dina lysdioder. De tar signaler från skärmens styrenhet, omvandlar dem till strömjusteringar och ser till att varje LED-pärla får exakt den ström den behöver för att lysa med rätt ljusstyrka.

Denna konsistens gör att skärmen ser enhetlig ut. Inga slumpmässiga ljusa eller mörka fläckar.

Tillverkare lägger ofta till extra funktioner för att passa specifika behov. Vissa har aktuell "förstärkningsjustering", medan andra inkluderar "pixelkontroll".

Nedgångarna

Trots all sin tillförlitlighet har universella integrerade kretsar begränsningar. Här är var de brister:

”Ghosting” och ”Caterpillar Effects”: Har du någonsin sett svaga, kvarvarande bilder på en skärm eller vågiga linjer i videor? Dessa händer eftersom universella integrerade kretsar bearbetar data långsamt, vilket lämnar små fördröjningar mellan när en bildruta slutar och nästa börjar.

Problem med låg uppdatering:

 Deras uppdateringsfrekvenser är som mest lägre än andra chip, vilket orsakar flimmer i foton eller videor. Det är irriterande för liveevenemang eller butiksdisplayer.

Färg- och kontrastproblem:

De har svårt med låga gråskalenivåer, vilket gör att mörka scener ser grumliga ut eller ljusa scener bleknade. Färger kan också se konstiga ut, med nyanser av rött eller blått som påverkar precisionen negativt.

bäst för

Allmänna integrerade kretsar är utmärkta för budgetskärmar: små inomhusskyltar, enkla informationsdisplayer på kontor eller tillfälliga evenemangsskärmar. De är billiga, pålitliga och gör jobbet. Förvänta dig bara inte biokvalitet.

Dubbelspärrdrivkretsar:

Dual-latch-kretsar byggdes för att lösa ett stort problem med universalkretsar: låg "ljusstyrka". Låt oss bryta ner det: universalkretsar har bara en "buffert". När de visar mörka scener måste de vänta på att ny data laddas innan skärmen uppdateras.

Denna fördröjning slösar bort tid, så lysdioderna lyser mindre. Det gör skärmen mörkare än den borde vara.

Hur de arbetar

Dual-latch-kretsar lägger till en andra buffert. En buffert lagrar den aktuella bildrutans data, så att skärmen fortsätter att visa den, medan den andra bufferten laddar nästa bildrutans data i bakgrunden.

På så sätt slipper du vänta. När nästa bildruta är klar växlar chipet direkt. Plötsligt lyser lysdioderna längre, vilket ökar ljusstyrkan med upp till 30 %.

Denna uppgradering förbättrar även uppdateringsfrekvensen och lägger till "blankning". För skärmar som behöver vara ljusa. Det är som utomhusskyltar eller arenor.

Catch

Medan dual-latch-kretsar fixar ljusstyrka och jämnhet, floppar de när det gäller fotografering. Deras uppdateringsfrekvenser är tillräckligt höga för det mänskliga ögat, men inte för kamerasensorer. Ta ett foto, så får du fortfarande de där irriterande ränderna eller flimmeret. De förbättrar inte heller gråskalan särskilt mycket. De mörka scenerna saknar fortfarande detaljer jämfört med mer avancerade kretsar.

bäst för

Dubbellåsande integrerade kretsar lyser i ljusa, synliga utrymmen där foton inte är en prioritet: utomhusskyltar, resultattavlor på arenor eller skärmar på fabriksgolv. De är dyrare än vanliga kretsar men billigare än PWM-alternativ. Därför är de en perfekt lösning för mellanregisterskärmar som behöver ljusstyrka framför fotoperfekt kvalitet.

PWM-drivkretsar:

PWM-kretsar (Pulse Width Modulation) är de allra bästa. De är byggda med en RAM-modul som kan hantera 16-bitars gråskaledata. Det finns fler alternativ än de andra två typerna.

Detta extra minne låter dem göra något smart: istället för att dimma lysdioder genom att minska strömmen, blinkar de lysdioderna riktigt snabbt. Det mänskliga ögat uppfattar detta som en stadig ljusstyrka, men de snabba pulserna låter dem nå superhöga uppdateringsfrekvenser.

Hur de arbetar

Här är magin: PWM-kretsar delar upp varje bildrutas ljusstyrkedata i små, lika stora tidsintervall. För att till exempel visa en svag pixel kan de tända lysdioden för 1 av 10 intervall; för en ljus pixel, 9 av 10. Detta bibehåller gråskalenoggrannheten, samtidigt som uppdateringsfrekvensen ökas till 3 840 Hz eller högre.

De använder också "ping-pong-buffring": en del av RAM-minnet laddar nästa bildruta medan den andra spelar upp den aktuella, så det blir ingen lagg. Och de kan hantera fler lysdioder per chip, vilket förenklar kabeldragning i stora skärmar.

Avvägningarna

All denna teknik har ett pris. PWM-kretsar är ungefär fyra gånger större än dual-latch-kretsar eller kretsar för allmänt bruk tack vare RAM-minnet, och de är betydligt dyrare. Ibland dubbelt så dyra. De lägger också till en liten fördröjning på skärmen, eftersom de behöver tid för att buffra data. För de flesta användningsområden är denna fördröjning omärkbar, men det kan vara ett problem i supertidskänsliga konfigurationer.

bäst för

PWM-kretsar är värda att spendera pengar på för skärmar: scener för liveevenemang, sändningsstudior, exklusiva detaljhandelsdisplayer eller var som helst folk tar foton eller videor. De levererar flimmerfria foton, jämna gråtoner och livfulla färger.

Vem tillverkar dessa integrerade kretsar? En snabb titt på marknaden

Marknaden för LED-drivkretsar dominerades tidigare av stora internationella namn, men det förändras snabbt. Här är vilka som leder an:

Fastlandskinesiska märken: Företag som Chipone (集创北方), Sunmoon (日月成) och Silan (士兰微) gör succé med prisvärda och pålitliga chip. De bemästrar kostnadskontroll och tillverkning, så deras integrerade kretsar erbjuder solid prestanda till låga priser. De är perfekta för allmänna och mellanstora chip med dubbel låsning.

Taiwanesiska märken: Macroblock (聚积科技) och Ming Yang (明阳) är stora inom avancerade kretsar, särskilt PWM-modeller. De har årtionden av forskning och utveckling bakom sig, med patent som gör deras integrerade kretsar extremt tillförlitliga för professionella skärmar.

Traditionella internationella varumärken: Texas Instruments och Toshiba var tidiga aktörer, men de tappar mark. Deras chip är välgjorda, men de kan inte konkurrera med kinesiska varumärken på pris, och taiwanesiska varumärken överträffar dem inom avancerad teknik.

Vanliga modeller du kan se: Chipones JD9325, Macroblocks MBI5124 och Silans SL2336.

Hur man hittar skärmens IC och avkodarchips (användbart för installation!)

Om du installerar eller felsöker en LED-skärm behöver du veta vilka integrerade kretsar och avkodningskretsar den använder. Denna information hjälper styrenhetens programvara att synkronisera med hårdvaran. Så här hittar du dem:

Kontrollera moduletiketten:

 De flesta LED-moduler har ett klistermärke eller silkscreentryckt text som listar IC-modellen (som LS9931) och avkodarchippet (som DP32020). Det sitter vanligtvis nära modulens kant, nära ingångsportarna.

Dra av locket:

Om etiketten saknas, lyft försiktigt modulens plastkåpa. Använd en platt skruvmejsel, men var försiktig så att du inte skadar lysdioderna. Kretsarna är de små svarta rutorna på kretskortet. Deras modellnummer är tryckta ovanpå.

Fråga tillverkaren av skärmen :

 Om allt annat misslyckas bör skärm- eller modultillverkaren ha ett specifikationsblad med chipinformationen.

Avslutar:

I slutändan beror den bästa drivrutins-IC:n på vad du behöver för att din skärm ska göra. Behöver du grundläggande funktioner på en begränsad budget? Välj universella IC:er. De är billiga, pålitliga och fungerar för enkla skärmar. Behöver du ljusstyrka för utomhusbruk eller stora utrymmen, men bryr dig inte om foton? Dual-latch IC:er balanserar prestanda och kostnad. Vill du ha professionell kvalitet och flimmerfria foton, jämna videor och fylliga färger? PWM-IC:er är värda investeringen.

Att förstå dessa kretsar hjälper dig att undvika att spendera för mycket på funktioner du inte behöver. Nästa gång du letar efter en LED-skärm, fråga om drivkretsarnas kretsar. Du kommer att bli förvånad över hur stor skillnad de gör. Lycka till med visningen!