Novastar LED驅動IC對於確保LED顯示器的穩定性和高效能至關重要。
這些積體電路可調節電力傳輸、優化灰階效能並提高更新率，使其成為現代 LED 顯示技術中的關鍵元件。
隨著廣告、娛樂和智慧城市應用對高解析度 LED 螢幕的需求不斷增加，了解 LED 驅動器 IC 和市場趨勢對於企業和整合商來說至關重要。
這篇文章將為您詳細介紹PWM和PAM LED驅動IC！快來閱讀吧！
目錄
什麼是LED驅動IC？
1.1 定義及功能
LED 驅動器 IC 是一種專用積體電路，用於控制和調節提供給 LED 的電流和電壓。
與傳統電源供應器不同，LED 驅動器 IC 可確保穩定且可控的電源輸出，防止閃爍、過熱或過早故障。
LED驅動IC的主要功能包括：
（1）電流調節－確保電流穩定流動，防止亮度波動。
（2）電壓控制－使LED的電壓需求達到最佳效率。
（3）灰階和調光－實現平滑的亮度調節和色彩準確度。
（4）刷新率優化－減少閃爍，提高視覺質量，尤其是在高階 LED 顯示器。
1.2 LED驅動IC的類型
不同的應用需要不同類型的LED驅動IC。主要有三大類：
（1）恆定電流LED驅動器IC
提供穩定的電流，防止亮度不一致。
非常適合一致性至關重要的細間距 LED 顯示器。
（2）恆壓LED驅動IC
提供固定電壓，常用於 LED 燈條和標示牌。
高階顯示器的色彩一致性不太精確。
（3）PWM（脈衝寬度調變）LED驅動器IC
透過以高頻率開啟和關閉 LED 來調整亮度。
用於動態照明系統和高刷新率顯示器。
1.3 為什麼高品質 LED 驅動 IC 如此重要
LED 螢幕的效能很大程度取決於其驅動 IC 的品質。高階驅動 IC（例如 Novastar 的解決方案）整合了以下高級功能：
（1）高刷新率－廣播和體育顯示必不可少。
（2）灰階增強－提高色彩深度與顯示真實感。
（3）能源效率－在不犧牲亮度的情況下降低功耗。
（4）EMC最佳化－最大限度地減少電磁幹擾，以實現穩定運作。
選擇正確的 LED 驅動器 IC 直接影響 LED 螢幕的壽命、視覺品質和電源效率。
一直以來，晶片的品牌成為評斷LED顯示器品質好壞的重要標準。
在LED全彩屏產業中，最先進的晶片是日本NICHIA公司生產的，並且只有日亞公司自己能夠封裝。
第二種是美國CREE晶片，這款也是比較有名的，它的常規封裝是華剛封裝。
但由於CREE只支援賣晶片，所以市面上幾乎80%的所謂CREE燈珠都是被其他封裝廠封起來的。
晶片的尺寸以單位表示：mil（μ或密耳）（1μ=0.001英吋）。晶片一般呈長方形，通常以長邊命名。
在同一批次外延片的前提下，晶片越大，燈珠的散熱性能越好，光效越好，壽命和穩定性也明顯提高。
也有特殊情況，例如某品牌的紅光，有對電極的封裝方式，亮度和效果可以媲美常規封裝的更大晶片尺寸。
LED顯示器驅動晶片的作用
LED安裝完成後需對LED顯示屏進行調試，調試需要用到LED顯示器模組晶片和解碼器。
LED顯示器驅動晶片為LED提供穩定的電流和電壓，確保LED正常發光。
控制晶片負責處理和傳輸顯示數據，以實現各種顯示效果。
調試時，透過調整晶片參數，如輸出電流大小、刷新頻率等，可以提高顯示器的亮度、均勻度、更新率等效能指標。
譯碼晶片將輸入的位址訊號轉換成對應的行或列選擇訊號，使控制器能夠精確地控制LED顯示器的每個像素點。
在調試過程中，透過檢查解碼晶片的輸出訊號是否正確，可以判斷解碼電路是否正常，從而排除因解碼錯誤而引起的顯示故障。
解碼過程：
2.1 輸入訊號
通常是串行或併行格式的數位訊號。
這些訊號包含了顯示內容的數據，例如要顯示的字元、影像的像素值等。
2.2 訊號解碼
晶片內部的解碼器將輸入的數位訊號解碼為每顆LED燈珠特定的控制訊號。
這涉及將數位代碼轉換為相應的實體訊號，以確定每個 LED 燈珠的開/關狀態、亮度等級或顏色。
2.3 灰階控制
對於具有灰階的LED顯示屏，解碼器還需要將數位訊號轉換為PWM（脈衝寬度調變）訊號。
透過改變PWM訊號的佔空比，控制LED的平均亮度，達到不同灰階的顯示效果。
2.4 輸出訊號
解碼後的訊號輸出到LED驅動電路，控制LED的亮滅，
最後在LED顯示器上呈現出對應的圖像或文字。
目前常用的驅動晶片依架構可分為三類：通用晶片、雙緩衝器、PWM。
LED顯示器常用驅動晶片：
LED驅動IC市場現狀
2.1 LED驅動IC市場挑戰
儘管 LED 驅動器 IC 技術取得了快速進步，但該行業仍面臨著影響性能、效率和採用的若干挑戰。
以下是一些主要障礙：
（1）電源效率和散熱
A. 功耗高
隨著 LED 螢幕尺寸越來越大、技術越來越先進（例如 4K/8K、小間距 LED 顯示器），對高功率驅動 IC 的需求也隨之增加。
然而，更高的功率輸出往往會導致能源效率低。
B. 熱管理問題
驅動IC產生的過熱會影響LED壽命並導致顏色不一致。需要高效率的熱管理解決方案來維持穩定的運作。
（2）高刷新率和低延遲要求
現代 LED 應用，如廣播、遊戲和體育顯示，需要超高的刷新率（3840Hz 或更高）來防止閃爍和運動模糊。
實現高刷新率同時保持低延遲和功率效率需要先進的晶片設計和處理演算法，這增加了製造的複雜性。
（3）小間距LED顯示需求成長
小間距 LED 螢幕（P1.2、P1.5 等）每單位面積需要更多的驅動 LED IC，從而顯著增加生產成本。
保持高密度顯示器的亮度和均勻性是一項挑戰，需要精確的電流控制和訊號處理。
（4）EMC（電磁相容性）問題
LED驅動IC會產生電磁幹擾（EMI），影響周圍的電子設備。
嚴格的 EMC 合規標準要求製造商整合降噪技術，這增加了成本和設計複雜性。
2.2 LED顯示器主要企業變化
微型 LED 顯示屏
板上晶片技術
像素間距：0.9 毫米
亮度：1,200 尼特（峰值），600 尼特（最大）
對比（10lux）：33,000:1
微型 LED 顯示屏
板上晶片技術
像素間距：0.84 毫米
亮度：1,600 尼特（峰值），500 尼特（最大）
對比（10lux）：24,000:1
- 品牌：三星The Wall
- 分辨率：3840 * 2160
- 燈板數量：16*12
- 燈板解析度：240*180
- 像素間距：P0.63mm
- 封裝形式：COB封裝
（1）亮度測試
測試方法：10%白塊255灰階
全白螢幕亮度：295.62nit；峰值亮度：1314.77nit
動態峰值亮度功能
（2）刷新率測試
測試方法：選取4張典型的灰階測試，測量區域為1024*1024像素的白色塊，背景為黑色。
測試數據：
灰度 | 亮度 | 刷新率 |
255 灰階 | 499.7411nit | 1920Hz |
128 灰階 | 184.3012nit | 1080Hz |
32 灰階 | 3.3015nit | 120Hz |
10 灰階 | 0.0025nit | 1380Hz |
注意：10級灰階亮度過低，且測試儀器的波形分離異常。
（3）功耗測試
測試方法：使用PA310 255全面屏，亮度5nit，測試295.62分鐘
全螢幕功耗：76.64Wh
ABL功能使白螢幕功耗極低
（4）均勻性測試
測試方法：採用9點測試法
均勻性數據 | 普通螢幕 | |||
| 亮度 | 濃度 | 亮度 | 濃度 |
W |
| 0.0017 |
| 0.0009 |
R |
| 0.0002 |
| 0.0001 |
G |
| 0.0032 |
| 0.0018 |
B |
| 0.0007 |
| 0.0004 |
均勻性較市面上一般顯示器低，R亮度、G色度偏差較大
（5）色溫測試
均勻性較市面上一般顯示器較低，R亮度、G色度偏差較大。
穩定後平均色溫：12197K 白平衡平均座標：Cx，Cy（0.2702，0.2719）
低灰溫偏差較大，20灰階後趨於穩定
（6）色域測試
常規顯示器的DCI-P3色域匹配率約為90%
測試方法：使用CA410測試R、G、B座標值
與市面上常規顯示器相比，DCI-P3色域匹配率高
（7）人眼的主觀感知
播放自然畫面時，畫面明亮、層次明顯、色彩飽和度高
純色觀察，均勻性一般，模組間差異較大。
將影片來源內容改為全螢幕純色時，亮度自動降低，人眼舒適，不會因亮度過高造成刺激。
（8）總結與分析
A.動態峰值亮度功能讓《牆》在播放自然畫面時更具震撼力
B. 具備ABL功能後，當畫面顯示時，牆面會自動切換至全白狀態，並將亮度限制在300尼特，從而降低功耗，並為眼睛提供更舒適的觀看體驗。
C.窄波長燈使「牆面」在色彩表現上與標準色彩匹配度更高，色彩還原也更逼真。
D.刷新率、均勻度、低灰溫穩定性與市面上常規顯示器相近甚至更低
Novastar PWM 和 PAM LED 驅動器 IC
為了應對這些挑戰，Novastar 等領先製造商推出了世界上第一款具有 PWM 和 PAM 架構的可量產驅動 IC。
3.1 PWM+PAM調節基本原理
視訊訊號：已發送至發送卡
發送卡片：即時影像分析、動態演算法處理、無損重編碼
接收卡片：伽瑪轉換、灰階演算法處理、逐像素分離
驅動IC（新型PWM&PAM混合驅動）：實現顯示亮度、刷新頻率、灰階數和顯示演算法。
3.2 PWM 和 PAM LED 驅動器 IC 如何提升顯示品質？
（1）MG演算法
結合系統MG演算法，使顯示器該暗時暗，該亮時亮，更節能護眼
更低的驅動電流延長LED燈珠的使用壽命
（2）峰值亮度
峰值亮度功能可以對視訊來源資料進行即時智慧分析。
透過實現逐幀、逐像素的峰值亮度調節，提高了顯示器的動態範圍。
這帶來了更高的對比度和更細膩的灰階表現。
（3）動態節能
黑屏狀態節能約50%，亮屏狀態節能20%以上
3.3 顯示效果測試
（1）高刷新率
系統配置：
控制器：MX40 Pro
接收卡：A10s Pro
幀率輸出：240Hz
被測顯示器的規格：
類型：SMD 點距：P1.95
掃描次數：8s
視覺刷新率：15360Hz
驅動IC型號：TBS5367
灰階位數：18bit
測試方法：
使用 LM-AST-10MM 和軟體（LLide）進行測試。
LM-AST-10MM靠近螢幕（模組中心），透過LLide讀取並記錄峰值亮度（開啟次數），該數值乘以60即為刷新率
驅動IC型號 | 支援的 PAM 位數 | 16 次或更少掃描 | 20 次或更少掃描 | 20-45次掃描 | 45次或更多次掃描 |
TBS5367 | 8bit | ≥18位 @7680~15000Hz | ≥18位 @7680~15000小時 z | ≥16位 @7680H z | ≥16位 @ 3840赫茲 |
TBS5266A | 4bit | ≥16位 @7680~15000Hz | ≥16bit@7680Hz | ≥14位 @ 3840赫茲 | |
測試結論：
顯示器最高亮度1308nit，亮度1nit時視覺更新率達1740Hz
當顯示亮度達到10nit（39灰階）時，更新率達到3840Hz
當顯示亮度達到20nit（52灰階）時，更新率達到7680Hz
當顯示亮度達到40nit（67灰階）時，更新率達到15360Hz
3.4 常見COB顯示器測試數據對比
測試櫃 | P0.93實像素54S COB箱體 | ||
性能 | 5267 | 2XX9 | 效果對比 |
最大亮度/尼特 | 600 | 600 | - |
峰值亮度/尼特 | 1200 | 600 | 亮度提升600nit |
灰階亮度/尼特 | 0.0071 | 0.0091 | 降低灰白度 |
1200nit峰值亮度對比度 |
169049：1 |
65934:1 |
2.5倍 |
白屏櫃功耗W/m2 | 310 | 340 | 8.5％降低 |
黑屏櫃功耗W/m2 | 47 | 98 | 51％降低 |
灰度 | 32768（15位） | 8192（13位） | 4倍 |
視訊累計/KWh(6H) | 0.204（1200尼特） | 0.252（600尼特） | 19％降低 |
溫度因素 | 36.7℃ | 39.8℃ | 下降3.1℃ |
總結：
當白色螢幕亮度為 600 尼特時，峰值亮度可達1200 尼特，對比度提高了2.5 倍。
當白屏亮度為 600 尼特時，黑屏節能可達 51%。
在 1200 尼特的峰值亮度下，該影片的累積功耗比同類產品低 19%以上。
灰階從 13 位提高到 15 位，提高了4 倍。
此模組的平均溫度比同類產品低3.1℃ 。
3.5 一般COB螢幕溫度對比
P0.93實像素COB，54掃箱體，在相同電源等測試條件下，同樣最高亮度600nit，播放同一視頻6小時後，屏幕溫度比競品低3.1℃，達到冷屏標準（≤37℃）
TBS驅動IC介紹
產品特點：
雙沿資料傳輸，最大25MHz
開啟短路偵測，消除交叉，消除下鬼影，消除第一線暗線
有效抑制耦合，有效解決低灰塊、偏色、麻點問題
（1）TBS5266A
- 節能：像素級動態節能約20%，黑屏節能約40%
- 高更新率：高達 7680hz，採用 45 掃描設計
- 高灰階：比市面上同規格產品高2~3bit
- 高對比：像素級峰值亮度調節，提高動態對比度
- 基準產品：MBI5264
（2）TBS3266
- 高更新率：高達 7680hz，45 次掃描
- 高對比：像素級峰值亮度調節，提高動態對比度
- 高灰階：比市面上同規格產品高2~3位
- 基準產品：ICND2065 和 ICND2153
（3）TBS5267A
- 低溫：比市面同規格產品低2~3℃
- 高對比：像素級峰值亮度調節，提高動態對比度
- 高灰階：比市面上同規格產品高2~3位
- 高更新率：7680掃描設計下高達45hz
- 基準產品：ICND2069
上述三種IC的局限性
瀏覽 | 視覺更新率 | 灰度 |
掃描次數不超過 32 次 | 7680Hz | 16位 |
32~45次掃描 | 7680Hz | 14位~16位 |
45至64次掃描 | 3840Hz | 14-15位 |
注意：灰階級別會根據燈板的設計而波動。
（1）TBS5266A
- 24bit灰階：支援24bit灰階輸出
- 低亮度高更新率：1200nit亮度下視覺更新率超過1Hz
- 高對比：像素級峰值亮度調整，提升動態對比度
- 基準產品：XM10480
TBS5367A的局限性
瀏覽 | 視覺更新率 | 灰度 |
掃描次數不超過 20 次 | 10000Hz | 16 位 – 18 位 |
20~45次掃描 | 7680Hz | 16位 |
45至60次掃描 | 3840Hz | 16bit |
注意：灰階級別會根據燈板的設計而波動。
TBS驅動IC | ||||
產品型號 | TBS5367 | TBS5266A | TBS5267A | TBS3266A |
極性掃描 | 共陰極，行列合一 | 共陽極柱掃描 | 共陰極柱掃描 | 共陽極柱掃描 |
支援掃描數量 | 1~60 | 1~64 | 1~64 | 1~64 |
工作電壓 | 2.8V〜5V | 3.8V〜5V | 2.8V〜5V | 3.8V〜5V |
工作電流 | 0.1mA～10mA | 0.2mA～20mA | 0.2mA～20mA | 0.2mA～20mA |
推薦使用場景 | XR拍攝，高階固定安裝 | XR拍攝、高端租賃 | 小間距 | 小場地，租賃 |
峰值亮度 | √ | √ | √ | √ |
節能 | √ | √ | √ | × |
高對比度 | √ | √ | √ | √ |
1-20 次掃描 灰階等級和刷新率 | （20秒）10000Hz/21位 | 7680Hz/16位 | 7680Hz/16位 | 7680Hz/16位 |
20-45 次掃描 灰度和 刷新率 | （40秒）7680Hz/18位 | 7680Hz/16位 | 7680Hz/16位 | 7680Hz/16位 |
45-64 次掃描 灰階與刷新率 | （60秒）3840Hz/16位 | 3840Hz/14位 | 3840Hz/14位 | 3840Hz/14位 |
封裝 | QFN88 | SSOP24/QFN24 | SSOP24/QFN24 | SSOP24 |
基準產品 | XM10480G/10486G | MBI5264 3065. 國際糖尿病聯盟 | 2169. 國際糖尿病聯盟 差價合約855 | DP3264S/DP3265S/ICND2065 ICND1065S/ICND2153 |
Novastar LED驅動IC全連結解決方案
5.1常規接收卡+TBS3266A
（1）適用場景
戶外、半戶外LED顯示器
（2）亮度更高
更高的亮度使得在複雜的環境光下也能清楚顯示顯示內容。
同時可以進一步提高顯示器的靜態對比度
（3）降低功耗
TBS3266A LED驅動IC配合控制系統，即時分析輸入源內容。
當偵測到持續黑屏時，驅動IC會自動關閉內部模組，進入靜音狀態。
當訊號再次出現時，它會立即喚醒。與市面上常規顯示器相比，黑屏節能效果可節省約50％的能耗。
5.2 常規接收卡+TBS5266A/TBS5267A
（1）更高的動態對比度
基於PWM+PAM的控制方式，灰階亮度可以更低，峰值亮度可以更高。
螢幕對比度可達169014:1
（2）更高的刷新率
TBS5266A/TBS5267A採用PAM調節，可使顯示器在亮屏時更新率更高，在7680掃設計下可達到32Hz。
（3）更高的灰階位數
高灰階位元等級可呈現更細緻的內容。
當燈板設計在54掃以內時，顯示器的灰階位數仍能維持在15bit以上。
（4）低於人體溫度
播放一般影片時，基於低功耗模式運行，螢幕表面溫度低於人體溫度
（5）多種低功耗模式
採用專用驅動IC內部處理，節省像素級與驅動級功耗，搭配控制系統實現黑屏低功耗運行
5.3 常規接收卡+TBS5367A
常規接收卡+TBS5367A的方案可以實現更高的動態對比度，更高的刷新率，更高的灰階位數。
此外，採用PAM方式調整顯示屏，使其在1尼特的低亮度下也能刷新，不會出現人眼無法察覺的閃爍。
LED驅動IC市場趨勢
6.1 市場成長與需求
全球 LED 驅動器 IC 市場正在快速擴張，原因如下：
廣告、體育場和零售業對高解析度 LED 顯示器的需求不斷增長。
LED 技術的進步，例如 Micro LED 和 Mini LED，需要更精確的驅動 IC。
更嚴格的能源效率法規，推動低功耗解決方案。
根據產業報告顯示，LED驅動IC市場預計將大幅成長，其中亞太地區產量領先，北美和歐洲將推動高階顯示器需求。
6.2 主要市場趨勢
（1）轉向更高的刷新率
廣播和體育顯示器需要 3840Hz 或更高的刷新率，這需要卓越的驅動 IC。
低更新率會導致運動模糊和閃爍，從而降低顯示品質。
（2）小間距LED顯示器的應用日益普及
室內 P1.2、P1.5 和 P2.0 LED 螢幕需要先進的驅動 IC 才能實現無縫性能。
公司會議室、控制中心和家庭劇院正在採用小間距顯示器，增加了對高階 IC 的需求。
（3）4K和8K LED顯示器的興起
更高的解析度需要更強大的 LED 驅動器 IC 來管理增加的像素密度。
Novastar 的高效能 IC 支援 HDR 顯示技術，可提高對比度和色彩鮮豔度。
（4）與智慧LED系統集成
驅動 LED IC 現已用於智慧城市照明、汽車顯示器和物聯網連接的 LED 解決方案。
動態調光和即時色彩校正等高級功能正在成為標準。
6.3 市場領導者與競爭格局
LED 驅動器 IC 市場由主要參與者主導，包括：
Novastar－以高階廣播和租賃顯示解決方案而聞名。
Macroblock – 專門生產高灰階和低功耗 LED 驅動器 IC。
德州儀器 (TI) – 提供工業和汽車級 LED 驅動器 IC。
意法半導體－為智慧 LED 系統開發整合式驅動器 IC 解決方案。
Novastar 持續在小間距 LED 應用領域保持領先地位，整合低延遲、高更新率技術，實現無縫顯示效能。
6.4 未來展望
隨著Micro LED、裸眼3D、柔性LED顯示器的不斷創新，智慧LED驅動IC的需求將持續成長。
投資高效能、節能解決方案的公司將主導 LED 顯示器發展的下一階段。
結語
透過發送卡片、接收卡片、混合PWM+PAM驅動器對影像的全連結處理，讓LED顯示器提供更令人驚豔的顯示效果。
本文詳細介紹了諾瓦科技推出的PWM & PAM架構LED驅動IC解決方案。如需了解更多信息，請聯繫我們！
