Wyświetlacz LED ze wspólną katodą a wyświetlacz ze wspólną anodą: poradnik dla kupujących

Wyświetlacz LED ze wspólną katodą łączy ujemne zaciski (katody) czerwonej, zielonej i niebieskiej diody LED każdego piksela i zasila każdy kolor z osobnej szyny zasilania, podczas gdy wyświetlacz ze wspólną anodą łączy dodatnie zaciski (anody) i zasila wszystkie trzy kolory z jednej wspólnej szyny. Ponieważ czerwone diody LED wymagają mniejszego napięcia niż zielone i niebieskie, konstrukcja ze wspólną katodą generuje mniej energii w postaci ciepła. Texas Instruments donosi, że metoda ze wspólną katodą pozwala zazwyczaj zmniejszyć całkowite zużycie energii o 30% do 75% i obniżyć temperaturę powierzchni wyświetlacza o ponad 10 stopni, kosztem droższych układów scalonych sterowników i bardziej skomplikowanego układu zasilania.

Ten poradnik jest przeznaczony dla integratorów AV i nabywców projektów porównujących oferty, w których jeden dostawca reklamuje ekran „ze wspólną katodą, energooszczędny”, a inny nie. Wyjaśnia, jak działa każdy projekt, skąd pochodzą oszczędności, kiedy mają znaczenie dla Twojego projektu oraz jak sprawdzić wiarygodność dostawcy przed dokonaniem płatności.

1. Jaka jest różnica między wspólną anodą i wspólną katodą?

Różnica polega na tym, która strona diod LED jest współdzielona i ile napięć zasilania wykorzystuje moduł. Każda dioda LED ma anodę (dodatnią) i katodę (ujemną). W module wyświetlacza diody LED wielu pikseli są połączone w grupy, dzięki czemu niewielka liczba układów sterujących może sterować tysiącami z nich.

• Wspólna anoda: Anody są połączone ze sobą jedną szyną zasilającą, a sterownik steruje prądem każdego koloru po stronie katody, pobierając go. Jedna szyna obsługuje kolor czerwony, zielony i niebieski.
• Wspólna katoda: Katody są ze sobą połączone, a sterownik dostarcza prąd do każdego koloru od strony anody. Czerwony ma własną szynę o niższym napięciu; zielony i niebieski mają wspólną szynę o wyższym napięciu.

Oba projekty mogą generować dobry obraz. Architektura zmienia przede wszystkim zużycie energii, emisję ciepła, koszt sterownika i konstrukcję zasilacza, dlatego w cudzysłowie jest ona określana jako cecha wydajnościowa, a nie jakości obrazu.

2. W jaki sposób poszczególne projekty zasilają diody LED?

01. Wspólna anoda: jedna szyna dla wszystkich kolorów

Czerwone diody LED zazwyczaj potrzebują około 1.8–2.2 V, podczas gdy zielone i niebieskie około 2.8–3.4 V, zgodnie z notą aplikacyjną TI dotyczącą wyświetlaczy o wąskim rozstawie pikseli. W przypadku jednej wspólnej szyny, musi ona mieć wystarczającą wysokość dla zielonej i niebieskiej. Kanał czerwony otrzymuje to samo napięcie, a nadwyżka jest odprowadzana do sterownika w postaci ciepła. Tradycyjnym wyborem była wspólna anoda, ponieważ jej konstrukcja sterownika typu sink jest tańsza w produkcji.

02. Wspólna katoda: szyna na każdą potrzebę

Wyświetlacz LED ze wspólną katodą wykorzystuje sterowniki typu źródłowego i dwie rozdzielone szyny, jedną dla czerwonego, a drugą dla zielonego i niebieskiego. Każdy kolor otrzymuje napięcie zbliżone do jego potrzeb, co pozwala na mniejsze straty. TI zauważa, że ​​sterowniki ze wspólną katodą zyskały na popularności właśnie z tego powodu, mimo że struktura sterownika źródłowego jest droższa. Niektóre układy scalone sterowników, takie jak LP5891 firmy TI, są zaprojektowane w oparciu o tę strukturę i obsługują oddzielne zasilanie dla czerwonej, zielonej i niebieskiej diody LED.

3. Dlaczego wyświetlacz LED ze wspólną katodą oszczędza energię?

Wyświetlacz LED ze wspólną katodą oszczędza energię, ponieważ nie wymusza zasilania czerwonych diod LED szyną o wymiarach dostosowanych do światła zielonego i niebieskiego. Przy tym samym natężeniu prądu, ciepło wytwarzane przez sterownik jest proporcjonalne do napięcia, które musi obniżyć, więc obniżenie napięcia na szynie czerwonej bezpośrednio zmniejsza te straty.

W powyższym przykładzie czerwona dioda LED o napięciu przewodzenia 2.0 V jest zasilana ze wspólnej szyny 3.8 V w układzie ze wspólną anodą, więc spadek napięcia w sterowniku wynosi 1.8 V. Przy czerwonej szynie 2.8 V spadek napięcia w sterowniku wynosi zaledwie 0.8 V, czyli o około 56% mniej ciepła w tym kanale przy tym samym prądzie. Rzeczywiste oszczędności dla całego ekranu zależą od napięć szyn, konstrukcji skanera, zawartości i jasności, dlatego publikowane dane są bardzo zróżnicowane.

W nocie aplikacyjnej TI stwierdzono, że metoda wspólnej katody pozwala zazwyczaj zmniejszyć całkowite zużycie energii o 30% do 75%, obniżyć temperaturę powierzchni wyświetlacza o ponad 10 stopni oraz zapewnić lepszą jednorodność kolorów i dłuższą żywotność diod LED. Należy traktować ten zakres jako wartość odniesienia branżowego, a nie obietnicę dla konkretnego ekranu: należy poprosić o pomiary dla konkretnego modelu, który Państwo kupują. Mniejsza emisja ciepła ma również znaczenie poza rachunkiem za prąd, ponieważ temperatura jest jednym z głównych czynników wpływających na żywotność ekranów LED.

4. Wyświetlacz LED ze wspólną katodą a wspólną anodą: porównanie

Firma TI publikuje również osobną notę ​​aplikacyjną dotyczącą rozwiązań zasilania wyświetlaczy ze wspólną katodą, obejmującą takie zagadnienia, jak pobieranie prądu i zachowanie podczas rozruchu. Przypomina to, że oszczędności zależą od całego projektu, a nie tylko od etykiety na module. Informacje na temat doboru wielkości samych zasilaczy można znaleźć w poradniku doboru zasilaczy do wyświetlaczy LED na naszej siostrzanej stronie.

5. Kiedy wspólna katoda ma znaczenie w Twoim projekcie?

Ma to największe znaczenie, gdy ekran pracuje przez wiele godzin, świeci jasno lub ma mało miejsca na oddawanie ciepła. W takich przypadkach wyświetlacz LED ze wspólną katodą może obniżyć koszty eksploatacji, obciążenie układu chłodzenia i obciążenie podzespołów w całym okresie eksploatacji ekranu.

• Długie godziny pracy: Ekrany w handlu detalicznym, transporcie i sterowniach działające od 12 do 24 godzin na dobę zamieniają procentową oszczędność w realną różnicę w kosztach rocznych. Nasz przewodnik po Pobór mocy ekranu LED pokazuje jak zamienić waty na koszty bieżące.
• Ściany wewnętrzne o drobnym kącie nachylenia: Więcej diod LED i sterowników na metr kwadratowy oznacza więcej ciepła na tym samym obszarze, więc chłodniejsza konstrukcja zapewnia równomierność i wygodę w pobliżu widzów.
• Instalacje zamknięte lub bezwentylatorowe: Wnękowe ściany, kioski i zamknięte szafki mają ograniczone chłodzenie, dlatego mniejsza emisja ciepła jest warta więcej.
• Duże ekrany zewnętrzne: wysoka jasność i długi czas pracy dodatkowo zwiększają oszczędności, choć projekty zewnętrzne zależą także od wydajności zasilania i chłodzenia.

Ma to mniejsze znaczenie w przypadku ekranów wynajmowanych, używanych przez kilkaset godzin rocznie, lub małych ekranów, gdzie koszty eksploatacji są niewielkie. W takich przypadkach o wyborze zazwyczaj decydują cena zakupu, waga, dostęp do serwisu i dostępność części zamiennych.

6. Jak sprawdzić, czy wyświetlacz LED ze wspólną katodą jest wadliwy?

Sama etykieta niewiele dowodzi: nazwanie ekranu wyświetlaczem LED ze wspólną katodą nie mówi nic o tym, ile faktycznie oszczędza. Poproś o dowody, które pozwolą Ci porównać oferty na tej samej podstawie:

1. Model i arkusz danych układu scalonego sterownika. W karcie katalogowej podano, czy sterownik jest typu ze wspólną katodą i w jaki sposób jest zasilany.
2. Napięcia szynowe. Zapytaj o napięcia na szynie czerwonej i zielono-niebieskiej oraz o model zasilacza dla każdej szafy.
3. Zmierzona moc przy takiej samej jasności. Porównaj średnią i maksymalną moc na metr kwadratowy przy tej samej jasności i treści testu, a nie maksymalne wartości z arkusza danych ze średnimi.
4. Dane dotyczące temperatury. Podczas testów starzenia przy planowanej jasności zapytaj o temperaturę powierzchni lub modułu.
5. Ustawienia obrazu. Potwierdź częstotliwość odświeżania i w skali szarości wydajność pozostaje niezmieniona, więc oszczędności nie wynikają ze zmniejszenia jasności lub ustawienia niższej jakości.

Najczęściej zadawane pytania

Czy wyświetlacz LED ze wspólną katodą jest jaśniejszy?

Nie z natury. Jasność zależy od diod LED, prądu zasilającego i kalibracji. Wspólna katoda zmniejsza straty energii i ciepła przy tej samej jasności; sama w sobie nie zwiększa jasności ekranu.

Czy wspólna katoda poprawia jakość obrazu?

Co najwyżej pośrednio. TI łączy niższą temperaturę pracy z lepszą jednolitością kolorów i dłuższą żywotnością diod LED. Częstotliwość odświeżania, skala szarości i kalibracja nadal zależą od układu scalonego sterownika, systemu sterowania i ustawień.

Czy ekran ze wspólną anodą można przekształcić w ekran ze wspólną katodą?

Nie. Architektura jest ustalana przez płytkę drukowaną modułu i układy scalone sterownika. Jej zmiana oznacza konieczność stosowania innych modułów i zazwyczaj innych zasilaczy.

Dlaczego ekran ze wspólną katodą jest droższy?

Układy scalone sterowników typu source są droższe niż sterowniki typu sink, a konstrukcja z rozdzieloną szyną zasilania wymaga dodatkowych komponentów. To, czy się to opłaci, zależy od liczby godzin pracy, jasności i lokalnych kosztów energii elektrycznej.

Uzyskanie porównywalnej oferty

Najsprawiedliwszym sposobem oceny wyświetlacza LED ze wspólną katodą i wspólną anodą jest porównanie zmierzonej mocy dla tej samej jasności, rozmiaru i czasu pracy. W przypadku zapytania o wycenę prosimy o podanie rozmiaru ekranu, odstępu pikseli, zastosowania wewnątrz lub na zewnątrz, docelowej jasności i dziennego czasu pracy, a także o podanie układu scalonego sterownika, napięć szyn oraz zmierzonej średniej i maksymalnej mocy dla oferowanego modelu. EagerLED może następnie pokazać przewidywane koszty eksploatacji i zalecić konfigurację odpowiadającą Twojemu budżetowi. Wyślij szczegóły swojego projektu zacząć.