低功耗全彩LED顯示屏系統(tǒng)設(shè)計

　　模組信號控制模塊節(jié)能設(shè)計

　　模組信號控制模塊如圖5，分配器下傳的數(shù)據(jù)信號通過LVDS接口芯片轉(zhuǎn)換得到數(shù)據(jù)流分成兩路，其中一路以LVDS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(jù)模組ID號，解析出命令數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù);視頻數(shù)據(jù)按地址截取相應(yīng)的區(qū)域視頻數(shù)據(jù)、緩存、并以一定的算法格式輸出去驅(qū)動LED點陣模塊;命令數(shù)據(jù)，則執(zhí)行相應(yīng)命令，如GAMMA校正、亮度調(diào)整、模塊電源的開關(guān)等。同時，根據(jù)相關(guān)的命令要求，模塊應(yīng)答回傳信號及相關(guān)傳感器的檢測數(shù)據(jù)通過上傳通道向上傳輸。

　　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(jī)(包括控制界面軟件)組成閉環(huán)的控制過程;實現(xiàn)環(huán)境亮度程控、時間亮度程控，電源模塊調(diào)整，LED顯示屏顯示負(fù)載實時調(diào)節(jié)等功能，為顯示屏的節(jié)能應(yīng)用提供了信號處理的必要軟硬件條件。

　　模組LED點陣模塊節(jié)能設(shè)計

　　LED點陣模塊設(shè)計節(jié)能舉措主要圍繞著LED燈管選擇和恒流驅(qū)動芯片驅(qū)動設(shè)計來進(jìn)行。

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

　　(2)高效的LED驅(qū)動電路設(shè)計：傳統(tǒng)全彩LED顯示屏采用5V的電源給LED點陣模塊供電(如圖6所示)，分壓在恒流IC上的電壓，除去恒流芯片達(dá)到線性導(dǎo)通所必需的正向電壓值外，其余剩下的電壓均會造成無用的功耗，轉(zhuǎn)換成熱能。節(jié)能的LED顯示屏像素驅(qū)動電路如圖7所示，這種設(shè)計采用紅綠藍(lán)LED器件分別供電的方式：V紅、V綠、V藍(lán)。比較試驗證明，在選用相同LED器件和相同恒流驅(qū)動芯片，并要求顯示同樣亮度的條件下，節(jié)能電路與傳統(tǒng)電路比較節(jié)能30%以上。

　　模組電源電源拓?fù)涔?jié)能設(shè)計

　　全彩LED顯示屏的模組供電方式普遍采用低壓大電流開關(guān)電源模塊輸出并聯(lián)的總線供電方式。由于開關(guān)電源輸出的電流大，變壓器銅損大，整個的電源轉(zhuǎn)換效率低(滿負(fù)載只能做到75%以內(nèi))。本文推薦模組內(nèi)電源采用若干小型開關(guān)電源分布式供電方式，以提高開關(guān)電源的能量轉(zhuǎn)換效率。譬如：交流220V總線輸入、最大輸入功率是35W、輸出可調(diào)電壓的開關(guān)電源模塊效率可以達(dá)到86%以上。該開關(guān)電源的能量變換效率相對大電流并聯(lián)供電的常規(guī)供電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而言節(jié)能在10%以上。