LED ekranų eilučių tvarkyklių konstrukcija tiesiogiai veikia šešėliavimą, neveikiančius pikselius, mažą pilkos spalvos vienodumą, spalvų poslinkį ir LED tarnavimo laiką. Multipleksuotame LED modulyje eilučių tvarkyklių integrinis grandynas turi greitai persijungti, iškrauti parazitinį krūvį, apriboti LED atvirkštinę įtampą ir užkirsti kelią nepageidaujamiems srovės keliams. Šiame vadove paaiškinamos šešios dažniausios LED eilučių tvarkyklių problemos, jų priežastys, praktiniai sprendimai ir kartojamas patvirtinimo metodas mažo žingsnio ir įprastiems skenuojamiems LED ekranams.
Greitas atsakymas: nėra vienos „geriausios“ užtemdymo įtampos kiekvienai LED panelei. Teisingas LED eilių valdiklio nustatymas yra išmatuotas veikimo langas, kuris slopina šešėliavimą ir gedimų artefaktus, tuo pačiu išlaikant pasikartojančius atvirkštinės įtampos impulsus LED gamintojo patikimumo ribose.
Kas apsunkina LED eilių valdiklių projektavimą?
Nuskaitytas LED ekranas keičia eilutes, o pastovios srovės stulpelių išėjimai persijungia. Parazitinė talpa, spausdintinės plokštės induktyvumas, LED tiesioginės įtampos sklaida ir laiko persidengimas gali sukelti matomų artefaktų. Pakeitimas, kuris pagerina vieną simptomą, gali pabloginti kitą, todėl būtini osciloskopo matavimai ir modulio lygio bandymai.
Pagrindiniai elektros terminai
- VCC: modulio maitinimo įtampa, paprastai 5 V.
- VLED: Įtampa, tiekiama pasirinktai LED eilei.
- VH: eilės valdiklio užtemdymo arba spaustuko įtampa perjungimo metu.
- VF: Šviesos diodo tiesioginė įtampa esant išbandytai srovei ir temperatūrai.
- Kr: Eilutės linijos efektyvi parazitinė talpa.
- OUT: Pastovios srovės kriauklės išvestis stulpelio kanalui.
Šešios LED ekranų eilių tvarkyklių problemos, priežastys ir sprendimai
1. Eilučių perjungimo šešėliavimas
Kai nuskaitymas pasikeičia iš n eilutės į n+1 eilutę, PMOS arba integruotas eilučių jungiklis akimirksniu neišsijungia. Eilučių-linijų talpoje Cr sukauptas krūvis gali likti ir išjungus ankstesnę eilutę. Jei kita eilutė ir srovės išėjimai suaktyvėja prieš pašalinant tą krūvį, nepasirinkti šviesos diodai trumpai praleidžia srovę. Rezultatas – blankūs šešėliniai pikseliai, tamsi pirmoji nuskaitymo linija arba šviesos pėdsakas šalia ryškaus turinio.
Projektavimo atsakymas: pasirinkite eilių valdymo integrinį grandyną su integruotu iškrovimu arba užtemdymu, pridėkite pakankamą nepersidengiančią trukmę ir patikrinkite žemiausius pilkos spalvos lygius. Mažesnis gnybto potencialas paprastai iškrauna Cr greičiau, tačiau padidina atvirkštinės įtampos įtampą.
2. Per didelė šviesos diodo atvirkštinė įtampa
Kai nuolatinės srovės išėjimas išsijungia, spausdintinės plokštės ir korpuso induktyvumas gali sukelti įtampos šuolį. Išvesties mazgo talpa gali įkrauti virš pastoviosios būsenos vertės, todėl šviesos diode gali būti atbulinė įtampa. Pasikartojantys atvirkštiniai impulsai gali paspartinti degradaciją ir mirusius pikselius, ypač smulkiakampiuose moduliuose su trumpais skenavimo periodais.
Konstrukcijos atsakas: tiesiogiai zonduokite atvirkštinės įtampos piką per reprezentatyvų šviesos diodą su trumpu įžeminimo jungtimi ir pakankamu pralaidumu. Kartu optimizuokite VH, perjungimo briaunų dažnį, induktyvumo sekimą, grįžtamuosius takus ir atjungimą. Užuot pasikliavę tik pagrindiniu atgalinės įtampos rodikliu, patikrinkite pasikartojančių impulsų elgseną esant aukštai ir žemai temperatūrai.
3. Trumpojo jungimo vikšro artefaktai
Jei šviesos diodas sujungiamas trumpai, to paties stulpelio šviesos diodai skenavimo metu gali sudaryti nepageidaujamą laidumo kelią. Gauta nuolatinė vertikali ryški linija dažnai vadinama trumpojo jungimo vikšru . Ji gali likti matoma net tada, kai sugedęs pikselis nėra numatyto vaizdo dalis.
Konstrukcijos atsakymas: įtampą tarp nepasirinktų šviesos diodų palaikykite mažesnę nei jų efektyvi įjungimo įtampa. Didesnė eilių valdiklio gnybtų įtampa gali padėti, tačiau slenkstinė vertė priklauso nuo VF, srovės, temperatūros, skenavimo santykio ir topologijos. Išbandykite tyčia trumpai sujungtą pikselį keliais ryškumo lygiais.
4. Atviros grandinės kryžiaus arba vikšro artefaktai
Kai šviesos diodas yra atidarytas ir įjungiamas jo pikselis, susijusi nuolatinės srovės išvestis gali būti priartinta prie žemės. Dėl eilučių ir stulpelių parazitinių talpų sąsajos gali susidaryti silpnas kryžminimas arba linija per kitus šviesos diodus. Paprastai tai atsiranda tik tada, kai aktyvus atidarytas pikselis, ir tai skiria jį nuo trumpojo jungimo vikšro.
Konstrukcijos atsakas: mažesnė VH gali sumažinti atviros grandinės kelią, o kai kurie eilių valdiklių integriniai grandynai turi reguliuojamą spaustuką. Tačiau per maža VH vertė padidina atvirkštinę įtampą ir gali pabloginti trumpojo jungimo artefaktus. Naudokite atviros šviesos diodų aptikimą arba gedimų izoliaciją, kai valdiklis tai palaiko.
5. Šviesos diodo tiesioginės įtampos kitimas
Šviesos diodo kintamosios srovės (VF) dažnis kinta priklausomai nuo spalvos, gamybos bloko, pavaros srovės ir sandūros temperatūros. Jei VH yra per didelis, palyginti su VLED ir faktiniu VF pasiskirstymu, gali šviesti nepasirinkta eilutė arba stulpelis gali būti rodomas nuolat.
Likutinė įtampa nepasirinktame šviesos diode gali būti apytiksliai apskaičiuota taip:
Delta V = VH – VOUT = VH – VLED + VF
Patvirtinkite naudodami didelės ir mažos VF ribas, karštus ir šaltus modulius bei realius nuolatinės srovės nustatymus. Tipinės duomenų lapo vertės yra atspirties taškas, o ne blogiausio atvejo bandymo pakaitalas.
6. Didelio kontrasto sujungimas ir mažas pilkos spalvos poslinkis
Didelio kontrasto sąsaja atsiranda, kai ryškus objektas pakeičia netoliese esančios mažai pilkos srities spalvą arba ryškumą. Prie to gali prisidėti eilučių ir stulpelių parazitiniai efektai, spaustukų elgsena, galios paskirstymo varža, įžeminimo atspindžiai, išėjimo kanalų perjungimas ir pilkos spalvos toninių pustonių laikas. Poveikis akivaizdžiausias, kai tamsiai pilkame fone rodomas mažas ryškus raštas.
Projektavimo atsakas: optimizuokite VH ir išlydžio laiką, tada patikrinkite maitinimo įtampos kritimą, įžeminimo atspindžius, spausdintinės plokštės grįžtamuosius takus, kanalų suderinimą ir PWM laiką. VH sumažinimas gali pagerinti sujungimą, tačiau gali padidinti LED atvirkštinę įtampą; galutinis dizainas turi atitikti tiek vaizdo kokybės, tiek patikimumo reikalavimus.
LED eilių valdiklių kompromisų apžvalga
| Problema | Tipinis simptomas | Koregavimas vertinimui | Pagrindinis kompromisas |
|---|---|---|---|
| Eilutės šešėliavimas | Tamsūs galiniai pikseliai | Greitesnis iškrovimas, mažesnis VH, didesnis nepersidengiančių sluoksnių skaičius | Didesnis atvirkštinis įtempis arba mažesnė ryškumo riba |
| LED atvirkštinė įtampa | Degradacija arba neveikiantys pikseliai | Didesnis VH, mažesnis induktyvumas, geresnis atjungimas | Daugiau lūžio tako laidumo |
| Trumpai sujungtas šviesos diodas | Nuolatinis ryškus stulpelis | Didesnis VH ir gedimų izoliavimas | Atviros grandinės ir VF artefaktai |
| Atidarykite LED | Kryžminė arba neryški linija | Žemesnio VH arba atviro LED aptikimas | Atvirkštinis įtempis ir trumpi artefaktai |
| VF variacija | Neišrinkti šviesos diodai šviečia | Valdykite spaustuko įtampos langą | Mažesnė atsarga kitiems gedimams |
| Didelio kontrasto sujungimas | Silpnas pilkos spalvos arba ryškumo pokytis | Laiko nustatymas, spaustukai, išdėstymas ir galios optimizavimas | Turi būti laikomasi patikimumo ribų |
Rekomenduojamas LED eilių valdiklių patvirtinimo darbo eiga
- Apibrėžkite blogiausio atvejo sąlygas. Įrašykite VCC toleranciją, nuskaitymo santykį, atnaujinimo dažnį, PWM laiką, LED VF dėžes, temperatūrą ir maksimalią srovę.
- Pasirinkite reguliuojamą eilių tvarkyklės integrinį grandyną. Integruotas iškrovimas, konfigūruojamas užtemdymas ir diagnostika leidžia lengviau reguliuoti veikimo langą nei naudojant paprastą atskirą jungiklį.
- Išmatuokite perjungimo langą. Eilių perėjimų metu zonduokite VLED, OUT ir įtampą tarp reprezentatyvių šviesos diodų. Užrašykite atvirkštinės įtampos piką, nusistovėjimo laiką ir nepersidengiamumą.
- Naudokite diagnostinių tyrimų šablonus. Įtraukite vieno pikselio, vienos linijos, šachmatų lentos, visiškai juodus, mažai pilkus ir ryškiai tamsius raštus.
- Įterpkite realius trūkumus. Prieš gamybą patikrinkite atvirus ir trumpai sujungtus šviesos diodus, kad žinotumėte gedimo elgseną.
- Pakartokite skirtingomis sąlygomis. Patikrinkite esant tiekimo riboms, aukštai ir žemai temperatūrai, keliems LED bunkeriams ir maksimaliam ryškumui.
- Dokumentuokite veikimo langą. Nurodykite priimtinus VH ir laiko diapazonus, užuot įrašę vieną praeinantį nustatymą.
Kokią išjungimo įtampą turėtų naudoti LED eilių valdiklis?
5 V nuskaitytam moduliui 3.0–3.4 V yra praktiškas pradinis vertinimo diapazonas , o ne universali taisyklė. Teisinga vertė yra diapazonas, kuriame šešėliavimas ir gedimų artefaktai yra žemiau vizualinės ribos, o pasikartojanti atvirkštinė įtampa išlieka LED gamintojo patikimumo ribose. Tvarkyklės topologija, spausdintinės plokštės išdėstymas, LED tipas, nuskaitymo santykis ir temperatūra gali gerokai pakeisti šį diapazoną.
Dažnai užduodami klausimai
Kas sukelia šešėliavimą nuskaitytame LED ekrane?
Dažnos priežastys yra likęs eilučių ir stulpelių talpų krūvis, persidengiantis eilučių laikas ir lėtas iškrovimas išblukinimo metu. Šešėlinis vaizdas paprastai būna stipriausias esant žemiems pilkos spalvos lygiams arba šalia ryškių objektų.
Kaip atskirti atviros grandinės artefaktą nuo trumpojo jungimo vikšro?
Trumpojo jungimo vikšras dažnai lieka matomas, kai ekranas nuskaito. Atviros grandinės kryželis paprastai atsiranda, kai įjungiamas sugedęs pikselis. Gedimų injekcijos testai pateikia aiškiausią patvirtinimą.
Kodėl užtemdymo įtampos sumažinimas gali sumažinti patikimumą?
Mažesnė gnybto įtampa gali pagerinti iškrovimą ir slopinti kai kuriuos atviros grandinės artefaktus, tačiau ji padidina atvirkštinę įtampą šviesos diode perjungimo metu. Pasikartojantys atvirkštiniai impulsai gali paspartinti degradaciją.
Ar LED tiesioginė įtampa yra pastovi?
Ne. VF kinta priklausomai nuo spalvos, gamybos bloko, pavaros srovės ir sandūros temperatūros. Eilučių pavaros paraštės turi apimti tikrąjį VF pasiskirstymą.
Ką inžinieriai turėtų išmatuoti prieš patvirtindami eilių vairuotojo projektą?
Išmatuokite eilučių ir stulpelių bangų formas, šviesos diodų atvirkštinę piko reikšmę, iškrovimo laiką, maitinimo kritimą, įžeminimo atspindžius ir matomą elgseną esant silpnai pilkai spalvai, dideliam kontrastui, atviro šviesos diodo ir trumpojo jungimo šviesos diodų sąlygomis.
Išvada
Patikimas LED ekranų eilių valdiklių dizainas suderina greitą krūvio pašalinimą su kontroliuojama elektros įtampa. Šešėlinis vaizdas, atvirkštinė įtampa, trumpieji ir atvirieji gedimai, kintamosios srovės sklaida ir didelio kontrasto sujungimas traktuojami kaip viena sujungta sistema. Reguliuojami eilių valdiklių integriniai grandynai, disciplinuotas zondavimas ir blogiausio atvejo modulių testai duoda patikimesnį rezultatą nei vieno simptomo optimizavimas atskirai.
