Какви са нивата на сивата скала, честотите на опресняване и драйверните чипове на LED екраните?

Въведение

Тъй като електронните LED екрани стават все по-използвани в нашето ежедневие, LED дисплеите с висока разделителна способност вече са повсеместни. Някои LED екрани обаче може да показват видими артефакти като ивици или липса на детайли на изображението, когато се гледат или записват с камери с висока разделителна способност. Тези проблеми често са свързани с нивата на сивото и честотата на опресняване на LED екраните. В този блог ще разгледаме подробностите.

Какви са нивата на сивата скала на LED дисплеите?

Нивата на сивата скала се отнасят до вариациите в различните нюанси на цветовете между пикова тъмнина и пикова яркост на LED екран. Традиционните LED дисплеи с висока разделителна способност обикновено имат нива на сивата скала, вариращи от 14 бита до 16 бита, предлагащи над 16,000 XNUMX нюанса на цвета. Тази широка гама от нюанси позволява на дисплея да разкрива сложни цветови детайли. Когато нивата на сивата скала са недостатъчни, йерархията на цветовете може да изглежда неадекватна и преходът между цветовете може да не е плавен, което води до непълно представяне на показаните изображения.

Недостатъчните нива на сивата скала значително компрометират общото качество на дисплея на LED екрана. Ако заснемете изображение със скорост на затвора 1/500 секунди и забележите ясно изразени цветни блокове, това означава, че екранът има ниски нива на сивото. Използването на още по-високи скорости на затвора, като 1/1000 секунди или 1/2000 секунди, ще доведе до по-забележими цветни блокове, което сериозно засяга цялостната визуална привлекателност на съдържанието.

Каква е честотата на опресняване на LED дисплеите?

Честотата на опресняване, измерена в херци (Hz), показва колко бързо екранът актуализира своето съдържание. Традиционните LED екрани обикновено имат честота на опресняване, варираща от 720Hz до 1920Hz, докато LED дисплеите с малка стъпка имат честота на опресняване между 3000Hz и 3840Hz или дори по-висока. По-високата честота на опресняване води до по-рязко и по-стабилно изображение с намалено трептене на видеото. Като цяло, за обикновени LED дисплеи с висока разделителна способност честота на опресняване от около 1920Hz е достатъчна за повечето потребители, освен ако не гледат от много близко разстояние.

Въпреки това, за приложения като предавания на живо, сценични изпълнения и големи събития, където гледането отблизо е обичайно, се изисква честота на опресняване от 3840Hz или по-висока, за да се отговори на изискванията за качество на изображението с висока разделителна способност. По-ниската честота на опресняване може да доведе до видими хоризонтални ивици в заснетите изображения, както и до трептене и дори може да причини зрителна умора на зрителите за продължителни периоди.

Връзка между честотата на опресняване и нивата на сивата скала

Честотата на опресняване и нивата на сивата скала на LED екран с висока разделителна способност са тясно свързани с използваните LED драйверни чипове. Колкото по-високи са нивата на опресняване и нивата на сивото на драйверния чип, толкова по-висока е общата честота на опресняване и скала на сивото на LED екрана. За да постигнат това, мн използвани доставчици на LED дисплеи, включително IAMLEDWALL, използват технологията S-PWM (Scrambled Pulse Width Modulation).

Технологията S-PWM подобрява традиционната широчинно-импулсна модулация (PWM), като разделя времето, когато всеки пиксел е включен (LED пикселът е включен) на няколко по-кратки времетраене. Това ефективно увеличава общата честота на визуално опресняване или честотата на опресняване, тъй като състоянието на включване/изключване на екрана се актуализира по-често.

Следващото поколение LED драйверни чипове често идват с интегрирана S-PWM технология, позволяваща на LED екрана да се актуализира многократно в рамките на един кадър, без да се прави компромис с производителността или стабилността. Технологията S-PWM осигурява различни режими на броене, което й позволява значително да подобри честотата на опресняване. Чрез преминаване от обикновен драйвер IC към такъв със S-PWM технология, можете ефективно да увеличите честотата на опресняване на LED екрана, понякога до 64 пъти. Това води до честота на опресняване над 4800Hz.

В допълнение към визуалните предимства, технологията S-PWM също помага за избягване на проблеми като високочестотни електромагнитни смущения, преходни процеси на пренапрежение и преходни процеси на ниско напрежение. С използването на чипове, управлявани от S-PWM, честотата на опресняване и нивата на сивата скала са значително по-високи от тези, постижими със стандартните драйверни чипове от превключващ тип.

Използването на чипове, управлявани от S-PWM, позволява на LED дисплеите с висока разделителна способност да постигнат честота на опресняване от 4800Hz или повече. Това означава, че когато записвате с камери с висока разделителна способност, проблеми като хоризонтални черни сканиращи линии и разпределение на цветни блокове могат да бъдат елиминирани. Независимо дали става въпрос за честотата на опресняване или нивата на сивата скала, и двете надминават това, което може да се постигне с обикновени драйверни чипове от превключващ тип. В резултат на това производителите на LED дисплеи с малка стъпка, особено тези, които се използват в приложения като сценични представления и събития на живо, дават приоритет на управляваните от S-PWM чипове, за да повишат честотата на опресняване и нивата на сивото.

Какви са драйверните чипове на LED дисплеите?

LED драйверните чипове, известни също като IC драйвери за LED дисплеи (интегрални схеми), са основни компоненти в LED дисплеите. Тези чипове отговарят за управлението на отделните светодиоди (светодиоди) на дисплея, за да произвеждат желаните изображения и цветове. Те играят критична роля в управлението на мощността, данните и времето, необходими за създаване на дисплей, който може да показва текст, графики и видео.

Какво представляват обикновените драйверни чипове за LED дисплеи?

Ето някои често срещани драйверни чипове за LED дисплей.

TLC5941 драйвер чип

Чипът TLC5941 е продуктът, пуснат на пазара от TI (Texas Instruments) и има функции като корекция на точки и висока скала на сивото (ШИМ контрол). Всички вътрешни регистри за данни, регистри в сивата скала, регистри за корекция на точки и информация за състоянието на грешката.

Максималната серийна тактова честота е 30 MHz. Междучиповата токова грешка обикновено е в рамките на ±6%, а междубитовата токова грешка обикновено е в рамките на ±4%; максималният изходен ток на канал е 80 mA. Всеки канал на TLC5941 може да изпълнява 4,096 нива на контрол на сивата скала въз основа на стойността на вътрешния регистър на сивата скала в режим PWM. Регистърът е 12 бита. 

Светодиодната задвижваща верига на всеки канал се контролира от стойността на 6-битовия регистър за корекция на точки за 64 нива. Максималната стойност на задвижващия ток може да бъде зададена чрез резистор извън чипа. Текущият контрол на 64 нива позволява корекция на сивата скала на LED точка, а настройката на сивата скала на 4,096 нива гарантира, че дори при по-ниски нива на сивата скала всяка точка в точковата матрица има до 256 нива на сиво представяне. 

Следователно, червеният, зеленият и синият пълноцветен LED екран могат да имат възможност за цветно изразяване от 16 милиона цвята. Тези две точки са особено важни за висококачествени цветни LED дисплеи с голям екран. 

В сравнение с традиционната цветна голяма LED дисплейна система, която централно генерира PWM за контрол на сивата скала, програмируемият логически чип (или високоскоростен CPU) трябва само да обработва управлението на кеша, изхода на сивата скала и данните за коригиране на точки, сложността на дизайна е намалена . Благодарение на ШИМ контролът на сивата скала няма нищо общо със серийната миграция на данни, която може лесно да архивира по-високи честоти на кадрите и да постигне добри динамични ефекти на дисплея.

За да се гарантира надеждната работа на големия цветен LED екран, TLC5941 осигурява на всеки светодиод отворена верига (LOD) и възможности за откриване на прегряване (TSD) и има вградена изходна верига с отворен колектор за аларма при възникване на грешка. Без значение кой канал от 16-те канала има грешка, изходният щифт на вградената изходна верига с отворен колектор ще бъде изтеглен до ниско ниво.

Като направите заявка за вътрешната информация за състоянието на чипа, можете да разберете кой канал е неуспешен. Всички TLC5941 в системата Изходните щифтове на вградената изходна верига с отворен колектор могат да бъдат свързани заедно и свързани към високо ниво чрез издърпващ резистор. Чрез наблюдение на този сигнал системата може да извърши самодиагностика по време на работа. TLC5941 е подходящ за приложения, където работната среда е тежка и се изискват високи изисквания за ефекти на дисплея и безопасност, като LED информационни знаци на магистрали, големи външни LED телевизори и др.

MBI5028 драйвер чип

MBI5028 е драйверен чип за LED екран с програмируема функция за усилване на тока, пуснат от Тайван MBI (Macroblock Technology). Той има вградени серийни и паралелни регистри за смяна и изходни ключалки и използва технологията PrecisionDrive за архивиране на по-добри електрически характеристики. Максималната серийна тактова честота на MBl5028 е 25 MHz, междучиповата токова грешка обикновено е в рамките на ±6%, междубитовата токова грешка обикновено е в рамките на ±3%, а максималният изходен ток е 90 mA.

MBI5028 има вграден логически блок за контрол на усилването по ток. Функцията за програмируемо текущо усилване приема Share-IO технология. Няма нужда да добавяте допълнителни щифтове. Трябва само да въведете специфичен последователен сигнал на съответния щифт, за да влезете в режима на специална функция на MBI5028 – -режим на настройка на тока. 

В този режим системният микроконтролер може да записва данни за различни токови печалби в логическата единица за контрол на текущото усилване, да заключва данните и ефективно да контролира токовия изход чрез вградения конвертор, споделен между цифров и аналогов. Поради промените в работната среда и стареенето на LED екрана, яркостта ще намалее. 

Ако се използва фиксиран ток напред, отклонението на яркостта на LED екрана ще бъде по-малко. Чрез функцията за програмируемо усилване на тока и технологията PrecisionDrive, текущото отклонение може да се регулира, за да компенсира яркостта на LED екрана, като същевременно се получи относително висококачествено изображение. Използвайки технологията PrecisionDrive и вградените цифрови и аналогови споделени преобразуватели, със същата точност, чрез промяна на цифровия код, се получава относителният изходен ток, като по този начин се подобрява качеството на изображението на LED екрана.

Те могат да осигурят 256 нива на ток към LED дисплей, позволявайки му да достигне 1,200% от общия динамичен диапазон и да осигурят 256 нива на изходен ток по отношение на електрически характеристики и пакетиране на чипове. Тъй като MBI5026 има сравнително добра съвместимост, потребителите могат да получат технология за текущо усилване с технологията Share-IO, без да променят печатната платка, която преди е била проектирана за същия тип чип, което може значително да намали разходите за надграждане. 

MBI5026 е подходящ за приложения, които нямат тежки работни среди, но изискват висококачествено изображение, като среден и нисък клас LED екрани, като големи вътрешни LED дисплеи. В същото време MBI5028 е подходящ и за надграждане на стари драйверни чипове.

ST2221C драйверен чип

ST2221C е драйверен чип за LED екран, пуснат от SITI (Silicon Technology) Company в Тайван, Китай. Той има вградени модули за сериен и паралелен регистър за преместване, модули за изходен фиксатор и блокове за управление на токов изход и има отлични електрически характеристики. Максималната серийна тактова честота на ST2221C е 25 MHz, междучиповата токова грешка обикновено е в рамките на ±10%, междубитовата токова грешка обикновено е в рамките на ±6%, а максималният изходен ток е 120 mA. 

ST2221C съдържа 16-канален драйвер с постоянен ток и може да управлява 16 светодиода едновременно. Подходящ е за управление на някои екрани от нисък клас, като вътрешни информационни екрани и други LED дисплеи от нисък клас.

Заключение

Нивата на сивата скала и честотата на опресняване на LED дисплеите са важни фактори, които значително влияят върху изживяването при гледане и качеството на записаното съдържание. По-високите нива на сивата скала позволяват на LED екрана да показва по-широка гама от цветове и фини детайли, докато по-високата честота на опресняване гарантира по-плавно и по-стабилно визуално изживяване. Тези фактори са тясно свързани с използваните светодиодни драйверни чипове, като S-PWM технологията играе решаваща роля за постигане на превъзходна производителност.

За да осигурите най-добрата производителност и качество на изображението, можете да обмислите избора на високи нива на сивата скала и честота на опресняване на LED екрани, особено за приложения, където гледането отблизо и записът с висока разделителна способност са от съществено значение. С напредването на технологиите LED дисплеите вероятно ще станат още по-впечатляващи, предоставяйки зашеметяващи визуализации със забележителна яснота и прецизност.