劉博士：我今天的演講主題是低功耗LED顯示屏驅(qū)動(dòng)。首先給大家介紹下得倍電子，然后介紹下LED顯示屏特點(diǎn)及存在的問題，低壓差LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)及方案、最后分析低壓差LED驅(qū)動(dòng)節(jié)能降耗的效果。
得倍電子是一家集成電路設(shè)計(jì)公司，提供包括電源管理、LED顯示驅(qū)動(dòng)、照明驅(qū)動(dòng)等智能電源產(chǎn)品。得倍電子是由留美、留德學(xué)者與國(guó)內(nèi)航天集成電路資深專家于2004年創(chuàng)立。公司總裁喬紅瑗先生1983年畢業(yè)于清華大學(xué)，是一位集成電路行業(yè)資深專家。他不光在設(shè)計(jì)、在工廠管理、半導(dǎo)體工藝技術(shù)、可靠性、公司管理方面都有豐富的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也參與了臺(tái)灣一家公司的創(chuàng)立，1996年，憑借在航太領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)，獲頒航天獎(jiǎng)。下面介紹下得倍電子的發(fā)展歷程。
• 2004年成立于上海
• 2005年被工信部認(rèn)定為集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)
• 2005年11月SLIC電路通過功能測(cè)試
• 2006年獲國(guó)家科技部創(chuàng)新基金
• 2007年上海信息委電子發(fā)展基金的資助
• 2008年喬紅瑗先生被選為<<上海信息化>>理事
• 2009年上海浦東新區(qū)科委認(rèn)定為企業(yè)研發(fā)中心
上海半導(dǎo)體照明行業(yè)協(xié)會(huì)理事單位
公司從成立開始就很重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)，目前已經(jīng)申請(qǐng)了9項(xiàng)專利，還有兩項(xiàng)專利正在申請(qǐng)。一項(xiàng)是DBLED（Driver Buit-in LED），另外一項(xiàng)是用于照明的無電解電容AC LED驅(qū)動(dòng)。得倍電子獲得的集成電路設(shè)計(jì)版權(quán)有20多項(xiàng)。
得倍電子在LED顯示驅(qū)動(dòng)、照明驅(qū)動(dòng)和AC-DC方面有一系列產(chǎn)品。
現(xiàn)在介紹下LED顯示屏的市場(chǎng)狀況。LED顯示屏國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模大約200億，全球規(guī)模約400億，預(yù)期未來5年年增長(zhǎng)率仍會(huì)超過30%。LED顯示屏的兩大驅(qū)動(dòng)力：LED芯片成本降低
；LED發(fā)光效率提高。這兩打驅(qū)動(dòng)力整合起來就叫做LED領(lǐng)域的Haitz定律。另外就是節(jié)能環(huán)保的概念驅(qū)動(dòng)LED得到廣泛使用。
LED顯示屏為什么能夠得到廣泛使用，我的總結(jié)是以下幾點(diǎn)：
1. 可延展性：LCD屏做的越大，生產(chǎn)線設(shè)備投入越高。而LED顯示屏尺寸的增大是很容易的，就像搭積木一樣。分辨率也方便根據(jù)用戶需求實(shí)現(xiàn)。
2. 全彩：燈泡，霓虹燈等都是單色的，LED實(shí)現(xiàn)了RGB三原色的組合。
3. 可靠性高：LED是固體照明，可靠性高，不像霓虹燈管，燈泡之類的需要真空管的。
4. 壽命長(zhǎng)：LED芯片理論壽命可以達(dá)到10萬(wàn)小時(shí)，實(shí)際使用壽命在3萬(wàn)小時(shí)以上
5. 環(huán)境友好：LED本身是節(jié)能無污染的產(chǎn)品
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LED目前遇到最大的問題是散熱，顯示屏也是一樣。顯示屏的功耗很大，相當(dāng)一部分能源浪費(fèi)在發(fā)熱上。發(fā)熱會(huì)帶來以下幾個(gè)問題：
1. 波長(zhǎng)漂移：波長(zhǎng)漂移會(huì)讓顏色校正出現(xiàn)問題，LED在低溫和高溫時(shí)，波長(zhǎng)漂移是比較大。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，溫度每變化一度，波長(zhǎng)變化0.2-0.3nm。
2. 輸出亮度降低：每攝氏度溫度變化導(dǎo)致1%輸出亮度的變化，其中紅燈受影響最顯著。
上圖是試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從紅燈的曲線可以看出，從-40度180%的亮度，到120度的亮度不到50%，也就是說，紅燈的亮度降低近三分之二。相對(duì)而言，藍(lán)燈和綠燈亮度都溫度影響沒那么強(qiáng)，特別是藍(lán)燈。當(dāng)溫度升高時(shí)就出現(xiàn)一個(gè)問題，不同顏色的LED發(fā)出的亮度是不一樣的，
3． 溫升導(dǎo)致LED壽命縮短：根據(jù)美國(guó)一家試驗(yàn)室數(shù)據(jù)，結(jié)溫從63C升高到74C, LED壽命從36,000小時(shí)降低到16,000小時(shí)。
4． 過多散熱部件導(dǎo)致系統(tǒng)成本升高
5． 浪費(fèi)能量，提高了使用者成本
那么熱量從哪里來的呢？從電源供電到LED燈，到LED驅(qū)動(dòng)，再到可調(diào)電阻，發(fā)熱部分包括LED燈、LED驅(qū)動(dòng)、LED連接線。我們以5V供電為例：
電源電壓：5V,
LED：LED G/B Vfwd=3.2V，LED R Vfwd=2V
1. LED發(fā)光效率約20%，LED發(fā)熱占總發(fā)熱50%
2. 控制器及連接線等占總發(fā)熱量約5%
3. 驅(qū)動(dòng)壓降：1.8V(G/B) or 3V(R)壓降，驅(qū)動(dòng)部分發(fā)熱占總發(fā)熱的45%以上。
LED燈的發(fā)熱需要提高LED的發(fā)光效率，控制器和連接線的發(fā)熱較少，改善空間不大。驅(qū)動(dòng)部分發(fā)熱改善空間很大，也是我們期待改善的部分?，F(xiàn)在有的企業(yè)在研究低電壓供電，目的就是希望把電壓降下來，但是低電壓供電的問題在哪里呢？就是在低電壓供電下，LED驅(qū)動(dòng)IC能否穩(wěn)定的可控的工作。針對(duì)上面描述的這些問題，我們得倍電子推出了一款專用于大屏幕LED低壓差、高精度16位恒流驅(qū)動(dòng)芯片D5026A。D5026A最大的特點(diǎn)就是壓差非常低。
下圖是臺(tái)灣一家公司的5026驅(qū)動(dòng)芯片與得倍電子D5026A的對(duì)比。在輸出驅(qū)動(dòng)電流典型值 IOUT=20mA 的狀況下，臺(tái)灣公司的5026驅(qū)動(dòng)芯片VOUT約為500mV，而D5026A的VOUT約為50 mV，為臺(tái)灣公司5026芯片的10%。也就是說，在芯片發(fā)熱部分，得倍D5026A的發(fā)熱只有臺(tái)灣公司5026驅(qū)動(dòng)芯片的10%。
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得倍電子D5026A在3.3V或5V電壓下電流輸出可控范圍是2-90 mA，而臺(tái)灣公司5026輸出電流在3.3V下可控的范圍是2-45 mA，5V電壓下可控的范圍是5-90 mA。對(duì)于20 mA下的壓降來看，D5026A是50 mV，對(duì)比公司是500 mV。
D5026A采用專利技術(shù)（專利號(hào)：201020624548.0）設(shè)計(jì)的超低壓差恒流輸出使得供電電壓低至幾十毫伏（20mA)。由此可使得系統(tǒng)供電電壓降至LED二極管的最小導(dǎo)通電壓，最大限度降低LED顯示屏能耗。
D5026A有下面一些特點(diǎn)：
1. D5026A采用專利技術(shù)設(shè)計(jì)的超低壓差恒流輸出使得供電電壓可以很低，從而可節(jié)電達(dá)30%以上，驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)熱減少90%以上。
2. D5026A 采用內(nèi)置邏輯修調(diào)技術(shù)，可使得芯片輸出電流絕對(duì)值高度一致，從而發(fā)貨時(shí)不必分類，保障各批次間芯片永遠(yuǎn)可以直接互換。所有批次間電流基準(zhǔn)值偏差小于0.5%.
3. 零溫度補(bǔ)償系數(shù)設(shè)計(jì)使得芯片在-40度到+85度間輸出電流變化極小
4. 所有端口采用施密特輸入設(shè)計(jì)使得芯片抗干擾能力大大加強(qiáng)。
D5026A獨(dú)特的超低壓降特性，可以采用低電壓的驅(qū)動(dòng)方案，下圖所示，即驅(qū)動(dòng)綠、藍(lán)LED時(shí)電源電壓+3.8V，驅(qū)動(dòng)紅色LED時(shí)電源電壓+2.5V。如果LED一致性好的話，藍(lán)燈和綠燈的電壓可以低到3.4V，更加節(jié)能，紅燈部分可以提供更低的電壓，比如2.5V。
那么對(duì)于LED顯示屏制作商來講，使用得倍電子D5026A方案使得系統(tǒng)發(fā)熱量減小30%以上，可以簡(jiǎn)化LED顯示屏的散熱設(shè)計(jì)，并且可以實(shí)現(xiàn)燈驅(qū)合一，即驅(qū)動(dòng)電路和LED板一體化。對(duì)于LED顯示屏使用者來講，因?yàn)楣?jié)電30%，功耗的降低也會(huì)降低使用成本。同時(shí)，因?yàn)榘l(fā)熱減少，可以延長(zhǎng)使用周期。
以3m´4m P10顯示屏為例，普通16路5V工作電壓，普通LED驅(qū)動(dòng)最大功耗為5.88KW。D5026A用3.8V驅(qū)動(dòng)G、B，2.5V驅(qū)動(dòng)R，D5026A最大功耗為3.95KW，直接減少功耗1.93KW，使用D5026A后不僅立刻節(jié)電32.8%，而且大大降低了系統(tǒng)的發(fā)熱，降低散熱成本，節(jié)約使用成本，從而提高了系統(tǒng)可靠性和使用壽命。
那么有朋友可能有疑問，使用了D5026A還能夠使用其他廠商芯片嗎？D5026A和現(xiàn)有同類型產(chǎn)品是完全兼容的。下面是D5026A的特點(diǎn)：
• 單路驅(qū)動(dòng)電流范圍：2～90mA
• 超低壓差：30mV ( IOUT=10 mA )
• 高恒流精度：最大偏差，非典型值，不分類
between channel <±2%
between IC <±3%
所有批次電流基準(zhǔn)值偏差<0.5%
• 溫度系數(shù)：小于50PPM （-40℃～+85℃）
• 高達(dá)25MHz時(shí)鐘頻率
• 工作電壓范圍：3.3V-5.5V
• 抗靜電能力：大于4KV
• 工作溫度范圍：-40℃～+85℃
超低壓差設(shè)計(jì)的D5026A 16位LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片為大家設(shè)計(jì)LED顯示屏?xí)r提供了一個(gè)超節(jié)能的方案，我們剛才用數(shù)據(jù)分析了節(jié)能的效果。我們希望，大家采用我們的IC后，DBIC的產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)LED顯示屏走的更高，更遠(yuǎn)，有著更光明的前途。謝謝大家！
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