低功耗全彩LED显示屏系统设计

　　模组信号控制模块节能设计

　　模组信号控制模块如图5，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入口，另一路以TTL电平的方式输入到FPGA;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LED点阵模块节能设计

　　LED点阵模块设计节能举措主要围绕着LED灯管选择和恒流驱动芯片驱动设计来进行。

　　(1)LED点阵模块的像素设计和高光效的LED灯管选择：全彩LED点阵模块的像素一般由红绿蓝三个子像素组成，像素点功耗是：(V红×I红)+(V绿×I绿)+(V蓝×I蓝)。LED器件正向电流与发光亮度近似于线性正比例关系。选用高亮度的LED器件组，像素点功耗相对较小，显示屏功耗也相对较小。以P20全彩显示屏为例，红、绿、蓝LED标称亮度各提高20%，在显示屏亮度不变的情况下，显示屏的功耗会降低15%以上。因此，选发光效率高、发光强度值大的LED器件可以有效节能。

　　(2)高效的LED驱动电路设计：传统全彩LED显示屏采用5V的电源给LED点阵模块供电(如图6所示)，分压在恒流IC上的电压，除去恒流芯片达到线性导通所必需的正向电压值外，其余剩下的电压均会造成无用的功耗，转换成热能。节能的LED显示屏像素驱动电路如图7所示，这种设计采用红绿蓝LED器件分别供电的方式：V红、V绿、V蓝。比较试验证明，在选用相同LED器件和相同恒流驱动芯片，并要求显示同样亮度的条件下，节能电路与传统电路比较节能30%以上。

　　模组电源电源拓扑节能设计

　　全彩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。