藍(lán)光智能型LED顯示屏在消費(fèi)類電子中的應(yīng)用

　　目前，藍(lán)光LED在消費(fèi)類產(chǎn)品市場非常受歡迎，其主要原因在于藍(lán)色照明可以強(qiáng)化產(chǎn)品外觀，給消費(fèi)者以現(xiàn)代高科技的印象。

　　內(nèi)置8字元的0.15英寸和0.2英寸藍(lán)光智能型顯示屏可允許客戶使用他們喜愛的顏色來設(shè)計(jì)產(chǎn)品。安華高科技公司(Avago Technologies)率先推出藍(lán)光智能型顯示屏，可幫助客戶將它們集成到應(yīng)用中。

　　藍(lán)光智能型顯示屏的功能和特點(diǎn)

　　藍(lán)光智能型顯示屏使用和Avago HCMS-29XX智能型顯示屏黃光、橘光、紅光和綠光產(chǎn)品相同的ASIC，且封裝尺寸以及引腳安排也和HCMS-29XX系列相同，它采用串行接口的5x7點(diǎn)矩陣。這些高性能點(diǎn)矩陣顯示屏通過內(nèi)藏于電路板上的CMOS芯片驅(qū)動(dòng)，每個(gè)顯示屏都可以直接和微處理器或微控制器連接，免除了額外接口器件的需求。采用串行接口可以通過最少的連接線數(shù)帶來更多的顯示字?jǐn)?shù)，采用普遍易讀的5x7像素顯示格式還可以顯示大小寫羅馬字母、片假名以及其他由使用者自行定義的符號或字元。這些藍(lán)光顯示屏在設(shè)計(jì)上可以進(jìn)行縱向或橫向堆棧，非常適合多字元數(shù)顯示應(yīng)用。

　　藍(lán)光智能型顯示屏具備和其他Avago智能型顯示屏產(chǎn)品相當(dāng)接近的特點(diǎn)，主要分別在于藍(lán)光LED有高質(zhì)量的色彩表現(xiàn)，而其他則為參數(shù)上的部分細(xì)微差異，參見表1。

　　與其他智能型顯示屏相同，藍(lán)光智能型顯示屏也使用兩個(gè)獨(dú)立的電力系統(tǒng)，其中一個(gè)做為顯示屏邏輯電路供電，另一個(gè)則可以提供顯示器用LED電源。采用兩個(gè)電源系統(tǒng)可以保持邏輯電路電源的純凈，并且可以分別獨(dú)立控制LED和邏輯電路的電壓，LED電壓可以在0V～5.5V之間變動(dòng)而不會影響點(diǎn)矩陣寄存器或控制寄存器。

　　對于藍(lán)光LED，電壓可以在4.5V~5.5V之間變動(dòng)而不會對光輸出量造成任何明顯的影響，或者帶來令人不悅的像素差異。基本上，LED的電壓不能低于4.0V，原因是藍(lán)光LED擁有比傳統(tǒng)采用GaP技術(shù)色彩更高的順向?qū)妷?；邏輯電壓則可以在3V～5.5V之間變動(dòng)而不會影響顯示信息或顯示強(qiáng)度，在低于4.5V下工作將會影響時(shí)序和邏輯電平，如果低于3V時(shí)則可能會造成點(diǎn)矩陣寄存器和控制寄存器內(nèi)容的變化。

　　藍(lán)光智能型顯示屏可提供兩種改變亮度的方法，分別為控制像素的尖峰電流和使用脈寬調(diào)制，這項(xiàng)功能可以通過如圖1中控制字組0的D0到D5位元來進(jìn)行設(shè)定。除此之外，并不建議通過對LED的電源電壓進(jìn)行脈寬調(diào)制來控制顯示屏的亮度。

　　HCMS-29XX藍(lán)光顯示屏具有可通過串行方式接收數(shù)據(jù)的單一數(shù)據(jù)線，每個(gè)字元都以5x7的像素?cái)?shù)組表示，并通過將位元數(shù)據(jù)移入每個(gè)像素相對應(yīng)的位置來加以控制，其中1代表點(diǎn)亮，0代表熄滅。雖然在第8行并沒有設(shè)置LED，但還是占有一個(gè)像素位置，因此在進(jìn)行顯示字元的編碼控制時(shí)不應(yīng)該加以忽略。每個(gè)字元的內(nèi)容都以5個(gè)位元組，也就是40個(gè)位元的信息為單位來進(jìn)行存取和儲存，每個(gè)位元組代表一列的數(shù)據(jù)，在輸入時(shí)首先應(yīng)輸入最重要位元，接著再輸入ASCII或片假名字元編碼數(shù)據(jù)。

　　藍(lán)光智能型顯示屏由布有280顆LED的印刷電路板組成，構(gòu)成8個(gè)采用5x7個(gè)像素組成的字元，并采用塑膠透鏡封裝，背面以環(huán)氧基樹脂填充材料將內(nèi)部芯片加以密封，除了可以讓封裝抵抗?jié)駳馔?，還有助于承受外部的機(jī)械應(yīng)力。

　　藍(lán)光智能型顯示屏的設(shè)計(jì)考量

　　產(chǎn)品封裝中所使用的為波長在460nm~470nm的藍(lán)光LED，圖2和圖3列出了這些藍(lán)光LED在工作溫度范圍內(nèi)的主要波長和照明強(qiáng)度特性。結(jié)果顯示，主要波長在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)會有2nm的變化，大約為0.016nm/℃。

　　以上數(shù)字基于8字元顯示屏，亮度則為室溫下的最大值，在較不平常的溫度范圍下，亮度將會下滑，參見圖3。除了溫度外，LED的亮度也會受到本身供電電壓的影響。在環(huán)境溫度過高或過低時(shí)，LED的電壓變低、亮度也會隨之下降，在LED電壓為5.5V時(shí)，若室溫下降，亮度仍能維持穩(wěn)定。因此，最好使用4.5V或更高的LED電壓，以便在工作溫度范圍得到更穩(wěn)定的光度輸出。

　　藍(lán)光智能型顯示屏采用電壓驅(qū)動(dòng)方式，并且可以直接連接到微控制器。在采用藍(lán)光智能型顯示屏進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，工程師可以考慮在LED和邏輯電路上使用不同的電壓源，并采取共用或獨(dú)立接地的方式。在采用獨(dú)立接地時(shí)，LED的接地和邏輯接地間可以有?0.3V~+0.3V的差異。如果超過0.3V，將可能造成所有像素都被點(diǎn)亮，如果超過+0.3V時(shí)，則可能造成亮度或個(gè)別像素間的差異。

　　在電源和接地間加上去耦合電容有助于避免高于工作顯示屏頻率范圍的電源噪聲干擾顯示屏內(nèi)部電路，電容的數(shù)值大小依接地回到電源的串行電阻和必須加以抑制的頻率范圍決定。使用較大的接地面也會對系統(tǒng)的穩(wěn)定度有所幫助，建議在設(shè)計(jì)時(shí)盡可能使顯示屏接近主系統(tǒng)來避免可能造成像素差異的噪聲問題。

　　如何避免靜電放電問題

　　藍(lán)光智能型顯示屏的芯片輸入端具備防靜電放電沖擊以及輸入電流鎖定等保護(hù)，基本上這些產(chǎn)品可以承受高達(dá)2kV的ESD，符合ESD MIL-STD-883E規(guī)范。然而要得到最好的效果，在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該采用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS處理方式。在使用前，藍(lán)光智能型顯示屏應(yīng)該儲存在防靜電管或?qū)щ姴牧现校M裝時(shí)則應(yīng)該使用接地工作區(qū)，同時(shí)現(xiàn)場組裝人員也應(yīng)該佩帶導(dǎo)電腕帶，并避免使用化纖材料制作的工作服。電壓鎖定發(fā)生在CMOS的輸入電壓低于接地電壓或高于邏輯電壓，或是輸入電流過大的情況下，要避免發(fā)生輸入電流鎖定或ESD破壞，未使用的輸入引腳應(yīng)該要連接到地電平或電源，并且電壓最好在LED的電源穩(wěn)定后再送到輸入端。

　　結(jié)論

　　安華高的藍(lán)光智能型顯示屏產(chǎn)品，可提供色彩豐富并且具有高識別度的顯示效果，同時(shí)還不需進(jìn)行大幅的設(shè)計(jì)修改。這類封裝可以提供高質(zhì)量和高可靠度的保證以及其他具吸引力的特色和功能，通過遵守適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)考量和使用指南，客戶可以輕松簡單地將藍(lán)光智能型顯示屏應(yīng)用到設(shè)計(jì)中。