浅谈Mini&Micro LED显示屏功耗

浅谈Mini/Micro LED显示屏功耗

撰稿人：艾比森产品规划经理DevinQin

　　近年来，LED显示屏小点间距往微间距、面板化趋势发展，Mini/Micro LED的出现让LED显示屏进入to C领域成为可能。与此同时，随着国家双碳政策的实施，LED显示屏作为用电大户正受到越来越多的人关注。LED拼接屏凭借高亮度、无缝拼接、长寿命等优点在控制室、展览展示、高端商显等应用场景得到广泛使用，但随着LED不断替代LCD，客户对LED产品的功耗提出更高要求，而采用Mini/Micro LED技术和特有节能方案的产品功耗能够得到大幅降低。那么，影响Mini/Micro LED功耗的核心因素到底是什么?让我们一探究竟。

　　1、倒装Mini/Micro LED技术 众所周知，倒装LED相较于正装LED结构更简单、尺寸更小、发光效率更高、散热更好。倒装LED表面无金属线连接与遮挡，五面发光，发光效率高，在相同亮度下，倒装LED所费能耗更低。

　　倒装LED除了节省能耗外，其小尺寸芯片也能带来高对比度、高稳定性。倒装芯片只有6个焊点，正装芯片有10个焊点，焊点减少40%，且正装芯片焊点间距近，金属迁移风险高，易造成芯片失效，稳定性远不如倒装LED。

　　2、表面封装胶层 Mini/Micro LED的应用让小间距逐步进入面板化时代，Mini/Micro LED表面均采用封胶层保护处理，表面封胶层材料选择对功耗至关重要。理论上，表面封胶层透过率越高，LED芯片发光损耗就越小，同等条件下功耗也会更低。但高透过率与高对比度存在矛盾，表面做得更黑的同时也会降低透过率，从而影响功耗。所以在透过率和对比度之间找到平衡点至关重要，有方案通过底填技术确保PCB墨色一致性及高对比度，表面再用透明胶层保护处理，可在不降低对比度的同时实现低功耗，但墨色一致性较难把控。Mini/Micro LED采用高分子材料墨色涂层及复合封装胶体，在保证墨色一致性和高对比度的同时，实现更低功耗。

　　3、 共阴驱动方案 共阳驱动是指单颗LED像素正极连接，负极驱动;而共阴驱动恰恰相反，LED像素负极连接，正极驱动。单颗像素由R、G、B三颗LED芯片组成，但三颗LED芯片供电电压不一致，蓝色和绿色灯珠一般采用3.8V电压，红灯工作电压更低仅为2.8V。为了确保供电电压一致，传统方案在红灯驱动侧加外接电阻改变电压，而多余的功耗主要以热的形式散发出去。而共阴驱动则采用红、绿、蓝三种芯片，实际需要的电压进行分开精准供电，可有效降能耗，同时屏体热量也有所降低。据相关数据统计，采用共阴方案的LED显示屏较常规产品同等条件下能耗降低10%~20%。共阴方案的驱动IC、电源均和常规产品不一样，可选型相对较少，需要行业上下游协同普及，同时共阴专利问题也值得关注。

　　4、 节能驱动IC LED显示屏驱动IC是显示屏的重要组成部分，驱动IC的性能高低不仅决定了LED显示屏显示效果，而且对显示屏功耗影响较大。随着点间距的微缩化，驱动IC呈倍数增加，点间距在1mm以下的驱动IC功耗占比大大增加，驱动IC的选型对能耗较低至关重要。

　　a.低转折电压驱动技术可保证驱动IC的输出电流在更低的拐点电压下稳定驱动LED灯珠，从而降低整个系统供电电压，降低LED灯珠及驱动IC的功耗;

　　b.IC动态节能技术可有效降低显示功耗。当显示画面出现黑画面时，传统驱动IC输出通道仍处于打开状态会产生多余的能耗，拥有动态节能技术的IC可根据不同的显示画面，动态调节输出功耗进而实现降耗降低的目的。

　　c.进入Mini /MicroLED微间距显示时代，需要更高集成驱动方案，采用行列合一多通道及高制程驱动IC 可大幅度降低功耗。

　　5、高转换效率电源 LED电源作为显示屏的重要组成部分，能够将交流220/110V电压转换为LED芯片可接受的2.8~5 V直流电压。电源的好坏很大程度上影响LED显示屏的功耗，采用高转换效率和带FPC功能的电源可直接减少显示屏功耗。电源采用LLC电路、双管正激式高效率电路，同时减小DC端输出电源，如对红、绿、蓝三色芯片分压供电来达到更好的节能效果。

　　a.电源转换效率：电源转换效率就是电源对于电能的利用效率。对于一台电源来说，电源的转换效率越高，产生的废热就越少。除了电源本身的转换率外，产品对电源的利用率也会直接影响电源的转换率，合理的负载能够有效减少电源做无用工。

　　b.电源PFC功能：即功率因数校正，是一种提高用电设备功率因数以提高电力利用率的技术。功率因素常用cosΦ表示，最高值为1，最低为0。通常功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。

　　6、黑屏待机功能 除产品硬件设计外，还需考量产品实际场景使用。会议室、展览展示、高端商显等场景存在屏体黑屏但却未断电的情形，这要求LED显示屏具备待机低功耗功能。常规产品待机显示画面虽然黑屏，但LED模组仍在工作，屏体表面仍在发热。新一代的黑屏待机节电功能在屏体不用时，可自动切断模组或者单元箱体的供电，进而降低LED能耗成本。

　　影响LED显示屏的功耗因素很多，可以确定的是采用倒装Mini/Micro LED技术的LED显示屏能耗较传统产品同等条件下能耗降低40%以上，同时更低的功耗意味着更低的热量和更好的使用体验。我国LED产值占全球第一，LED显示屏随处可见，如何节能、减排一直是屏企非常重视的问题，节能、低功耗也是未来LED显示技术发展的重要方向。2023年5月国家更新了《显示器能效限定值及能效等级》，里面加入了对LED一体机的能效等级判定，这是LED显示首次被纳入能效标准范围。随着该标准的实施，LED显示产品准入门槛将会提高，将会淘汰掉众多高能耗产品，激发企业对产品节能的关注。