低功耗全彩LED顯示屏系統(tǒng)設計

　　模組信號控制模塊節(jié)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LVDS接口芯片轉換得到數據流分成兩路，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(qū)域視頻數據、緩存、并以一定的算法格式輸出去驅動LED點陣模塊;命令數據，則執(zhí)行相應命令，如GAMMA校正、亮度調整、模塊電源的開關等。同時，根據相關的命令要求，模塊應答回傳信號及相關傳感器的檢測數據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(包括控制界面軟件)組成閉環(huán)的控制過程;實現環(huán)境亮度程控、時間亮度程控，電源模塊調整，LED顯示屏顯示負載實時調節(jié)等功能，為顯示屏的節(jié)能應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)能設計

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

　　(1)LED點陣模塊的像素設計和高光效的LED燈管選擇：全彩LED點陣模塊的像素一般由紅綠藍三個子像素組成，像素點功耗是：(V紅×I紅)+(V綠×I綠)+(V藍×I藍)。LED器件正向電流與發(fā)光亮度近似于線性正比例關系。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LED標稱亮度各提高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)光強度值大的LED器件可以有效節(jié)能。

　　(2)高效的LED驅動電路設計：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，除去恒流芯片達到線性導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，轉換成熱能。節(jié)能的LED顯示屏像素驅動電路如圖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。

　　模組電源電源拓撲節(jié)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關電源模塊輸出并聯的總線供電方式。由于開關電源輸出的電流大，變壓器銅損大，整個的電源轉換效率低(滿負載只能做到75%以內)。本文推薦模組內電源采用若干小型開關電源分布式供電方式，以提高開關電源的能量轉換效率。譬如：交流220V總線輸入、最大輸入功率是35W、輸出可調電壓的開關電源模塊效率可以達到86%以上。該開關電源的能量變換效率相對大電流并聯供電的常規(guī)供電拓撲結構而言節(jié)能在10%以上。