淺談Mini&Micro LED顯示屏功耗

淺談Mini/Micro LED顯示屏功耗

撰稿人：艾比森產(chǎn)品規(guī)劃經(jīng)理DevinQin

　　近年來(lái)，LED顯示屏小點(diǎn)間距往微間距、面板化趨勢(shì)發(fā)展，Mini/Micro LED的出現(xiàn)讓LED顯示屏進(jìn)入to C領(lǐng)域成為可能。與此同時(shí)，隨著國(guó)家雙碳政策的實(shí)施，LED顯示屏作為用電大戶正受到越來(lái)越多的人關(guān)注。LED拼接屏憑借高亮度、無(wú)縫拼接、長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)在控制室、展覽展示、高端商顯等應(yīng)用場(chǎng)景得到廣泛使用，但隨著LED不斷替代LCD，客戶對(duì)LED產(chǎn)品的功耗提出更高要求，而采用Mini/Micro LED技術(shù)和特有節(jié)能方案的產(chǎn)品功耗能夠得到大幅降低。那么，影響Mini/Micro LED功耗的核心因素到底是什么?讓我們一探究竟。

　　1、倒裝Mini/Micro LED技術(shù) 眾所周知，倒裝LED相較于正裝LED結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、尺寸更小、發(fā)光效率更高、散熱更好。倒裝LED表面無(wú)金屬線連接與遮擋，五面發(fā)光，發(fā)光效率高，在相同亮度下，倒裝LED所費(fèi)能耗更低。

　　倒裝LED除了節(jié)省能耗外，其小尺寸芯片也能帶來(lái)高對(duì)比度、高穩(wěn)定性。倒裝芯片只有6個(gè)焊點(diǎn)，正裝芯片有10個(gè)焊點(diǎn)，焊點(diǎn)減少40%，且正裝芯片焊點(diǎn)間距近，金屬遷移風(fēng)險(xiǎn)高，易造成芯片失效，穩(wěn)定性遠(yuǎn)不如倒裝LED。

　　2、表面封裝膠層 Mini/Micro LED的應(yīng)用讓小間距逐步進(jìn)入面板化時(shí)代，Mini/Micro LED表面均采用封膠層保護(hù)處理，表面封膠層材料選擇對(duì)功耗至關(guān)重要。理論上，表面封膠層透過(guò)率越高，LED芯片發(fā)光損耗就越小，同等條件下功耗也會(huì)更低。但高透過(guò)率與高對(duì)比度存在矛盾，表面做得更黑的同時(shí)也會(huì)降低透過(guò)率，從而影響功耗。所以在透過(guò)率和對(duì)比度之間找到平衡點(diǎn)至關(guān)重要，有方案通過(guò)底填技術(shù)確保PCB墨色一致性及高對(duì)比度，表面再用透明膠層保護(hù)處理，可在不降低對(duì)比度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)低功耗，但墨色一致性較難把控。Mini/Micro LED采用高分子材料墨色涂層及復(fù)合封裝膠體，在保證墨色一致性和高對(duì)比度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)更低功耗。

　　3、 共陰驅(qū)動(dòng)方案 共陽(yáng)驅(qū)動(dòng)是指單顆LED像素正極連接，負(fù)極驅(qū)動(dòng);而共陰驅(qū)動(dòng)恰恰相反，LED像素負(fù)極連接，正極驅(qū)動(dòng)。單顆像素由R、G、B三顆LED芯片組成，但三顆LED芯片供電電壓不一致，藍(lán)色和綠色燈珠一般采用3.8V電壓，紅燈工作電壓更低僅為2.8V。為了確保供電電壓一致，傳統(tǒng)方案在紅燈驅(qū)動(dòng)側(cè)加外接電阻改變電壓，而多余的功耗主要以熱的形式散發(fā)出去。而共陰驅(qū)動(dòng)則采用紅、綠、藍(lán)三種芯片，實(shí)際需要的電壓進(jìn)行分開精準(zhǔn)供電，可有效降能耗，同時(shí)屏體熱量也有所降低。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用共陰方案的LED顯示屏較常規(guī)產(chǎn)品同等條件下能耗降低10%~20%。共陰方案的驅(qū)動(dòng)IC、電源均和常規(guī)產(chǎn)品不一樣，可選型相對(duì)較少，需要行業(yè)上下游協(xié)同普及，同時(shí)共陰專利問(wèn)題也值得關(guān)注。

　　4、 節(jié)能驅(qū)動(dòng)IC LED顯示屏驅(qū)動(dòng)IC是顯示屏的重要組成部分，驅(qū)動(dòng)IC的性能高低不僅決定了LED顯示屏顯示效果，而且對(duì)顯示屏功耗影響較大。隨著點(diǎn)間距的微縮化，驅(qū)動(dòng)IC呈倍數(shù)增加，點(diǎn)間距在1mm以下的驅(qū)動(dòng)IC功耗占比大大增加，驅(qū)動(dòng)IC的選型對(duì)能耗較低至關(guān)重要。

　　a.低轉(zhuǎn)折電壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)可保證驅(qū)動(dòng)IC的輸出電流在更低的拐點(diǎn)電壓下穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)LED燈珠，從而降低整個(gè)系統(tǒng)供電電壓，降低LED燈珠及驅(qū)動(dòng)IC的功耗;

　　b.IC動(dòng)態(tài)節(jié)能技術(shù)可有效降低顯示功耗。當(dāng)顯示畫面出現(xiàn)黑畫面時(shí)，傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)IC輸出通道仍處于打開狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生多余的能耗，擁有動(dòng)態(tài)節(jié)能技術(shù)的IC可根據(jù)不同的顯示畫面，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)輸出功耗進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降耗降低的目的。

　　c.進(jìn)入Mini /MicroLED微間距顯示時(shí)代，需要更高集成驅(qū)動(dòng)方案，采用行列合一多通道及高制程驅(qū)動(dòng)IC 可大幅度降低功耗。

　　5、高轉(zhuǎn)換效率電源 LED電源作為顯示屏的重要組成部分，能夠?qū)⒔涣?20/110V電壓轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED芯片可接受的2.8~5 V直流電壓。電源的好壞很大程度上影響LED顯示屏的功耗，采用高轉(zhuǎn)換效率和帶FPC功能的電源可直接減少顯示屏功耗。電源采用LLC電路、雙管正激式高效率電路，同時(shí)減小DC端輸出電源，如對(duì)紅、綠、藍(lán)三色芯片分壓供電來(lái)達(dá)到更好的節(jié)能效果。

　　a.電源轉(zhuǎn)換效率：電源轉(zhuǎn)換效率就是電源對(duì)于電能的利用效率。對(duì)于一臺(tái)電源來(lái)說(shuō)，電源的轉(zhuǎn)換效率越高，產(chǎn)生的廢熱就越少。除了電源本身的轉(zhuǎn)換率外，產(chǎn)品對(duì)電源的利用率也會(huì)直接影響電源的轉(zhuǎn)換率，合理的負(fù)載能夠有效減少電源做無(wú)用工。

　　b.電源PFC功能：即功率因數(shù)校正，是一種提高用電設(shè)備功率因數(shù)以提高電力利用率的技術(shù)。功率因素常用cosΦ表示，最高值為1，最低為0。通常功率因數(shù)可以衡量電力被有效利用的程度，當(dāng)功率因數(shù)值越大，代表其電力利用率越高。

　　6、黑屏待機(jī)功能 除產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)外，還需考量產(chǎn)品實(shí)際場(chǎng)景使用。會(huì)議室、展覽展示、高端商顯等場(chǎng)景存在屏體黑屏但卻未斷電的情形，這要求LED顯示屏具備待機(jī)低功耗功能。常規(guī)產(chǎn)品待機(jī)顯示畫面雖然黑屏，但LED模組仍在工作，屏體表面仍在發(fā)熱。新一代的黑屏待機(jī)節(jié)電功能在屏體不用時(shí)，可自動(dòng)切斷模組或者單元箱體的供電，進(jìn)而降低LED能耗成本。

　　影響LED顯示屏的功耗因素很多，可以確定的是采用倒裝Mini/Micro LED技術(shù)的LED顯示屏能耗較傳統(tǒng)產(chǎn)品同等條件下能耗降低40%以上，同時(shí)更低的功耗意味著更低的熱量和更好的使用體驗(yàn)。我國(guó)LED產(chǎn)值占全球第一，LED顯示屏隨處可見，如何節(jié)能、減排一直是屏企非常重視的問(wèn)題，節(jié)能、低功耗也是未來(lái)LED顯示技術(shù)發(fā)展的重要方向。2023年5月國(guó)家更新了《顯示器能效限定值及能效等級(jí)》，里面加入了對(duì)LED一體機(jī)的能效等級(jí)判定，這是LED顯示首次被納入能效標(biāo)準(zhǔn)范圍。隨著該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，LED顯示產(chǎn)品準(zhǔn)入門檻將會(huì)提高，將會(huì)淘汰掉眾多高能耗產(chǎn)品，激發(fā)企業(yè)對(duì)產(chǎn)品節(jié)能的關(guān)注。