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低功耗LED显示屏系统设计

时间:2021-08-25 来源:深圳晶元全彩科技设备有限公司 点击:

关键词:LED显示屏/低功耗
 
LED显示屏,由于面积大、播放时间长,其耗电量是客户关注的一项关键指标,降低显示屏能耗是LED显示屏技术一个重要的发展方向。
 
LED显示的控制系统节能管理:
LED显示屏是一种集计算机技术,电子技术,光学技术,电气技术和结构技术等各种现代工程技术于一体的系统集成工程应用。LED显示屏系统基本组成如图1,包括:计算机及系统管理界面,LED交流电源配电柜,信号前端处理器,显示屏端信号分配器,LED显示屏(LED模组阵列)等。
 
LED显示屏系统上位机的节能管理:
通常LED显示屏上位机包括计算机硬件及上位机软件,它在LED显示屏系统中既是显示屏系统的媒体编辑平台,为显示屏提供图像视频信号源;又是显示屏系统的控制平台,控制系统软硬件设备。
从节能角度出发,上位机适当调控系统各种设备,从而实现LED显示系统节能目的:
(1)根据实际反馈的电气负载要求,对配电柜的三相交流供电进行平衡控制;
(2)根据实际的需要,关闭屏体的部分无用区域;
(3)控制新兴的能源供电(如太阳能和风能等),提高电能的变换效率;(4)实现时间程序管理LED显示亮度;
(5)实现环境亮度程序控制LED显示等。
 
信号前端处理器的节能管理:
信号前端处理器接收上位机来的控制命令和视频图像数据输入,然后将这两种数据信号通过FPGA进行数据重组排列,再通过光纤发送给信号分配器:同样接收光纤反馈回的数据信号,并通过FPGA完成对数据的解析并通过MCU转发给上位机处理,没有上位机参与工作的LED系统中,信号前端处理器的嵌入式平台就将承担起对整个系统同设备的智能控制功能。
 
LED显示屏端信号分配器作用:
LED显示屏端信号分配器接收光纤来的数据信号,首先将视频数据和命令数据信号按照显示屏的模组阵列实际工程排列情况分割成4组信号,然后通过LVDs接口将视频数据和命令数据分别发给LED显示屏体的四个输入端口。另一方面,屏体来的命令反馈数据信号或检测数据通过485接口进入处理器PPGA中,然后通过光纤调制器的向信号前端处理器发送。它是信号传输枢纽。各种数据的分组排列及下传和上传的大量处理工作在此处理。
 
模组节能设计:
LED模组包括:模组信号控制模块,LED点阵模块,模组供电模块等。
 
模组信号控制模块节能设计:
模组信号控制模块分配器下传的数据信号通过LVDS接口芯片转换得到数据流分成两路,其中一路以LVDS信号环接输出到下一模组的输人口,另一路以TTL电平的方式输入到PPGA;FPGA再根据模组ID号,解析出命令数据和视频数据;视频数据按地址截取相应的区域视频数据、缓存、并以一定的算法格式输出去驱动LED点阵模块;命令数据,则执行相应命令,如GAMMA校正、亮度调整、模块电源的开关等。同时。根据相关的命令要求,模块应答回传信号及相关传感器的检测数据通过上传通道向上传输。
 
模块信号控制模块、显示屏端分配器、前端信号处理器和上位机(包括控制界面软件)组成闭环的控制过程;
实现环境亮度程控、时间亮度程控,电源模块调整,LED显示屏显示负载实时调节等功能,为显示屏的节能应用提供了信号处理的必要软硬件条件。
 
模组电源电源拓扑节能设计:
LED显示屏的模组供电方式普遍采用低压大电流开关电源模块输出并联的总线供电方式。由于开关电源输出的电流大,变压器铜损大,整个的电源转换效率低(满负载只能做到75%以内)。本文推荐模组内电源采用若干小型开关电源分布式供电方式,以提高开关电源的能量转换效率。譬如:交流220v总线输入、最大输入功率是35W、输出可调电压的开关电源模块效率可以达到86%以上。该开关电源的能量变换效率相对大电流并联供电的常规供电拓扑结构而言节能在10%以上。
 
围绕LED显示屏的功耗提出3方面有效低功耗设计举措:
1.根据实际工程应用,优化管理LED显示屏系统的设备,这是LED显示屏节能的重要手段;
2.选择高光效LED器件、设计高效LED器件驱动电路,这是LED显示屏节能的主要途径之一;
3.采用分布式供电、提高开关电源能量转换效率,这也是显示屏节能的主要途径之一。
 
所以,低功耗LED显示屏系统的设计必将推动整个LED显示屏行业产品升级换代和技术革新的继续发展。
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