Терминология
Развитие светодиодных экранов вызвало к жизни ряд новых терминов. К ним относятся и термины "скан" и "статика".
В устройствах отображения информации изображение получают с помощью развертки. Существуют три варианта развертки:
- поэлементная (изображение формируется последовательно, пиксель за пикселем);
- построчная (изображение формируется параллельно в пределах одной строки и последовательно для кадра);
- покадровая (изображение формируется параллельно для всего кадра изображения).
Так вот, построчная развертка - это скан, покадровая развертка - это статика.
Схемотехника
Как для статики, так и для скана используются светодиодные драйверы (8 или 16-разрядные), содержащие сдвиговый регистр и регистр защелку с токовым выходом. Информация SDI (serial data input) поступает на вход сдвигового регистра и сдвигается по сигналу CLK (clock). По заполнению сдвигового регистра информация по сигналу LE (Latch Enable) информация переписывается в регистр защелку, на выходе которого стоят токовые драйвера, питающие светодиоды.
Для примера рассмотрим реализацию режима статики для фрагмента модуля, содержащего 8х8=64 светодиода. Для управления таким фрагментом потребуется восемь 8-разрядных драйверов (показаны первый и восьмой). Для каждого из 64 светодиодов используется свой выход драйвера. Сдвиговые регистры драйверов заполняются последовательно а отображение производится параллельно.
Теперь рассмотрим работу того же фрагмента модуля, работающего в режиме скан 8. В этом случае потребуется только один 8-разрядный драйвер и восемь транзисторов, управляемых дешифратором.
И, казалось бы, все хорошо. делаем скан 2 или 4 или 8 и увеличиваем ток в импульсе, соответственно, в 2, 4 или в 8 раз. И получаем ощутимую экономию на драйверах. К сожалению, есть одно но.
Ток светодиода в импульсе не может превышать ток в статике, более, чем в три раза. И это для скважности (duty ratio) менее 10%. А для скважности, например, 50% (скан 2), импульсный ток не должен превышать статический более, чем в два раза.
Светотехника
Значит ли это, что мы не можем работать со сканами более трех? Нет, не значит. Дело в том, что яркость уличных светодиодных экранов обычно не превышает 6 - 8 ККд/м2, а яркость экранов для помещения менее 2 ККд/м2.
Рассмотрим светодиод 3 в 1 фирмы Nichia - NSSM432A. При работе в режиме статики, суммарная сила света (при токах Ib=25, Ig=36 и Ir=30 ма) составит 6 ККд. При шаге пикселей 30 мм, яркость по белому цвету составит B=I/p^2=6,7 ККд/м2.
Если уменьшить шаг пикселей до 20 мм, то яркость в статике возрастет до 15 ККд/м2. Эта яркость явно избыточна. В этом случае можно уменьшить токи в два раза, или оставить исходные токи, но использовать скан 2. В обоих случаях яркость снизится до 7,5 ККд/м2.
Дальнейшее снижение шага до 16 мм (яркость в статике 23,5 ККд/м2) потребует либо снижения токов в 4 раза, либо использования скан 4 с сохранением исходных токов (либо снижение токов вдвое плюс скан 2). Яркость при этом составит около 6 ККд/м2.
Казалось бы, что и дальше можно идти тем же путем, снижая токи. Но, на ток светодиода существует ограничение не только сверху, но и снизу. Это связано с существенным разбросом характеристик светодиодов в начале вольт-амперной характеристики (ВАХ) из-за ее нелинейности. Линейный участок ВАХ начинается примерно с 3 - 5 ма.
Поэтому дальнейшее снижение яркости следует производить комбинированно, током и сканом.
Например, снизив шаг пикселей до 10 мм (теоретическая яркость в статике 60 ККд/м2), уменьшив токи в 4 раза (Ib=6, Ig=9 и Ir=8 ма) получим статическую яркость 15 ККд/м2. Используя скан 2, придем к яркости 7,5 ККд/м2.
Размеры светодиодов NSSM432A (2,8х2,8 мм) позволяют еще уменьшить шаг пикселей до 5 мм (теоретическая яркость в статике 240 ККд/м2), потребуется уменьшение токов в 4 раза (яркость 60 ККд/м2) и использование скан 8, чтобы выйти на яркость 7,5 ККд/м2.
Резюмируя, следует сказать, что скан является не только желательным, но и необходимым при малом шаге пикселей. Скан не только уменьшает число светодиодных драйверов, снижая тем самым стоимость экрана. А снижения рабочих токов повышает срок службы экрана (при условии соблюдения температурного режима экрана).
