雙行雙穩態LED顯示單元的設計與研究

摘要：為彌補傳統掃描驅動方式所引起的主現視覺亮度下降的缺陷，幾乎所有高端室外LED顯示屏均采用了靜態鎖存的驅動方法，但這又使驅動電路的規模大大增加。為了解決此問題，文章從“塔爾博特-普拉竇定律”著手，將光學雙穩態特性引入LED顯示單元，通過提高一個掃描周期內LED顯示單元的占空比提高LED顯示屏的亮度，研制出了一種雙行雙穩態LED顯示屏。通過實際測試，證明該顯示屏在掃描驅動方式下具有等同于靜態鎖存驅動的LED屏的亮度表現，并大大提高了LED的使用壽命，而且其結構簡單，外圍電路與傳統器件完全兼客，易于使用和推廣。
關鍵詞：雙穩態；發先二極管；亮度；行反相掃描

現有LED顯示屏出于簡化驅動電路的考慮，幾乎都采用了掃描驅動方式，在一個掃描周期當中，各LED所發出的變化的光亮度根據“塔爾博特-普拉竇定律”平均到整個掃描周期當中，導致顯示屏的主觀視覺亮度下降，使得LED顯示屏在戶外使用時出現發光亮度不足的問題。到目前為止，解決LED顯示屏亮度不足的方法基本局限于以下3種：
1)單純地提高驅動脈沖電壓，增加LED器件的瞬時發光亮度，但這將縮短發光器件的使用壽命，并且能量效率較低；
2)不斷研制和應用高亮度甚至超高亮度LED器件；
3)通過縮短掃描周期或采用靜態鎖存方式驅動來提升顯示屏亮度。尤其是在室外屏的制造中，高端產品均采用靜態鎖存驅動，在要求不高的場合則采用縮短掃描周期的方式。對于一個大規模的顯示屏來說，無論縮短掃描周期還是采用靜態鎖存驅動，其后果都是驅動電路規模的顯著增加。
本文從“塔爾博特-普拉竇定律”入手，將光學雙穩態特性引入LED顯示單元電路，研制了一種雙穩態LED單元組成的雙穩態LED屏。經實際測試證明該顯示屏在掃描驅動方式下具有等同于靜態鎖存驅動的LED屏的亮度表現，并且其結構簡單，外圍電路與傳統器件完全兼容，易于使用和推廣。

1 雙行雙穩態LED顯示單元的設計
1．1 雙行雙穩態LED電路結構及工作原理
雙行雙穩態LED單元電路如圖1所示，它把觸發這個功能由端口V1和V2來完成，而關斷、保持這兩個功能由端口Vcc來完成。下面具體說明雙行驅動LED單元電路的工作原理。