【LED显示屏设计制作和使用中的节能问题】 24期led显示屏节能清单

　　摘要：文章就LED显示屏设计制作和使用中的节能问题从电源配置、LED灯的选择问题、显示屏的安装使用环境等三个方面进行了讨论，以期能对LED显示屏的设计制作和使用起到一定的参考作用。
　　关键词： LED；LED显示面板；节能
　　中图分类号：TN312+.8 文献标识码：B
　　引 言
　　近年来LED显示屏的应用非常广泛，市场规模快速增大。但是根据笔者对于市场上LED显示屏产品的了解，不少产品在设计制作方面对于节能问题不够重视，而很多用户在订购产品时对能耗问题也不甚了解。实际上，虽然LED器件以其节能和寿命长而著称，但是在显示屏产品的设计制作过程中，如果方法不当，仍会造成能源的极大浪费。对于节能问题忽视的直接后果就是能源的浪费、LED亮度衰减加快、器件寿命缩短、显示屏寿命降低。下面我们从五个方面来讨论显示屏设计制作和使用过程中的节能问题。
　　1 电源配置问题
　　LED显示屏对电能的消耗是很大的，特别是大型户外显示屏。很多显示屏的功率高达几十千瓦，甚至上百千瓦，所以节电问题就显得很重要。下面我们针对不同类型的显示屏分别讨论如何进行电源配置，以达到节能效果。
　　1.1 恒流静态实像素显示屏
　　此类显示屏的像素构成目前以两红一纯绿一纯蓝为主，绿灯与蓝灯的电路连接如图1所示，红灯的电路连接如图2所示。
　　由图1可见，如果要LED灯正常发光，应有VLED>VF+Vout。其中VF为LED灯的正向导通电压，Vout为列驱动电路输出端为低压状态时的电压。纯绿灯和纯蓝灯的VF一般为3.2～3.5V，Vout一般为0.5V，所以VLED应大于4V即可。如果VLED小于4V的话，电路可能不能正常工作，恒流效果失效。但是如果VLED远大于4V，由于流过LED灯的电流恒定，则多余的电压将由列驱动电路调节消耗，产生大量热量，所以VLED应略大于4V即可。
　　由图2可见，两个红灯是串联的，如果要两个LED灯正常发光，应有VLED>2VF+Vout。其中VF为每个红灯的正向导通电压，Vout为列驱动电路输出端为低压状态时的电压。红灯的VF一般为1.8～2V，Vout一般为0.5V，所以有VLED>2×2+0.5=4.5（V）。同上分析原因，VLED应略大于4.5V即可。
　　图1和图2中的VDD是驱动器件的工作电压， 一般器件要求为5V。综合上述讨论，对于这种类型的显示屏，驱动器件的工作电源和红灯驱动电源，均可用5V的直流电源，而绿灯和蓝灯应采用4V的直流电源。和单一采用5V的电源相比，可节能10%以上。
　　1.2 恒流静态虚拟素显示屏
　　此类显示屏的像素构成目前也是以两红一纯绿一纯蓝为主，红灯、绿灯、蓝灯的电路连接方式均如图1所示，与图2不同的是每个像素中的两个红灯分别由两个不同的列驱动电路驱动，即驱动电路的每个输出端只驱动一个红灯。此时对红灯而言，应有VLED>VF+Vout=2+0.5=2.6（V）。考虑画图和接线原因，红、绿、蓝三种灯可共同选用4V的直流电源，和单一采用5V的电源相比，可节能20%以上。
　　1.3 恒流扫描显示屏
　　此类显示屏的像素构成目前主要是以一红一绿一蓝为主，每种颜色的电路连接如图3所示。需要指出的是，图中虽然只有一种颜色的驱动电路，但是行驱动三极管是三种颜色共用的，所以VLED只需考虑绿管即可。
　　由图3可见，应有VLED>VS+VF+Vout=1.0+3.5+0.5=5.0（V），其中VS为三极管饱和压降。可采用单一5V的电源，无节能余地。
　　1.4 非恒流扫描显示屏
　　此类显示屏主要为室内双基色显示屏，其像素构成目前主要是以一红一普绿为主，每种颜色的电路连接如上图3所示。同样，行驱动三极管是两种颜色共用的，所以VLED只需考虑绿管即可。普通绿管的正向导通电压VF为2.2V，所以应有VLED>VS+VF+Vout=1.0+2.2+0.5=3.7（V）。
　　由于驱动器件为恒压器件，如74HC595，所以当VLED过高时，LED管的正向电压就会增大很多，流过LED管的电流随之增加很多，功耗也就随之增加很多。
　　由于此类显示屏大多采用单一直流5V电源供电，所以安装调试时在保证显示屏正常工作和亮度满足的条件下，尽可能将电源电压下调，以降低功耗，一般可节电10%～15%。
　　另外，如果在设计中采用低压器件，也可以达到节能的目的。
　　2 LED灯的选择问题
　　LED灯的品质参数对显示屏的功耗也有重要影响，主要表现有如下两点。
　　2.1 红灯的正向导通电压
　　在恒流静态实像素显示屏中，两个红灯是串联关系，单个红灯的正向导通电压如果由2V变为2.5V，则红灯的VLED>2.5×2+ 0.5=5.5（V），可见显示屏所需功率也要随之增加。在实际应用中我们发现，正向导通电压高的红管的品质要低些，所以要尽可能选用正向导通电压低的红管。
　　2.2 LED灯的亮度
　　LED灯的亮度对显示屏的功率有很大影响。LED正常工作时的正向电流一般应不超过20mA，由于LED灯的亮度与电流成正比关系，所以有的厂商为了降低成本，购买亮度较低的LED灯，然后通过大幅提高电流的办法提高亮度。在实践中，有的生产商甚至将纯绿灯的电流提高到30mA以上，造成显示屏的功率大大增加。在亮度要求一定的条件下，假定选用单管亮度分别为1，200mcd和1，800mcd的两种绿管比较，就绿色而言，后者的功率约为前者的2/3。
　　3 显示屏的安装使用环境
　　3.1 LED显示屏的安装环境
　　LED显示屏的安装环境差别很大，有的环境光线充足，有的环境幽暗。因此在设计制作和使用过程中，根据环境确定显示屏的亮度，以达到节电目的。在幽暗的环境下，适当降低显示屏的亮度，既节电又让人感觉画面很舒服。
　　3.2 LED显示屏的亮度自动调节
　　LED显示屏定时或自动调节亮度，既能使人观看显示屏时有舒服感，又能起到有效节电的作用。因此，显示屏的控制系统应具有自动亮度调节功能或通过软件定时亮度调节的功能。在人员培训时，要教会他们如何正确使用这些功能。
　　4 结 论
　　通过以上分析讨论我们看到，在LED显示屏设计制作和使用的各个环节中，节能的潜力是相当可观的。电源配置、LED灯的选择和安装使用环境的考虑等每个环节都有可以挖掘的潜力，只要认真对待，定能达到视觉效果和节能效果的完美结合。

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