【芯方案】千顆級LED燈陣方案如何實現？

【應用背景】

中小尺寸、中高密度的LED點陣，既能實現文字、圖案、動畫與律動效果，又能兼顧成本、功耗與安裝靈活，成為各類場景輕量化視覺呈現的優選方案。

【應用領域】

室內LED顯示屏、車載廣告顯示屏、智能軟屏、智能氛圍燈墻、舞臺矩陣燈、滾動字幕屏等。

【簡介】

中微愛芯深耕LED顯示驅動領域，針對千顆級LED燈陣場景，提供多種成熟方案。以下為五款核心產品及其典型應用架構。

1. AiP33632：8*16共陽極恒流LED驅動控制芯片，提供8通道陽極公共輸出端和16通道陰極恒流輸出，SEG端口最大電流為40mA，多顆可級聯。
2. AiP3368：16通道高精度恒流LED驅動芯片，OUT端口最大輸出電流為45mA，多顆可級聯。
3. AiP3358：8路行掃描控制芯片，提供8個高電平有效的功率輸出端口，單個輸出端口的最大驅動電流為2A，可兩顆級聯。
4. AiP33648LS：帶低功耗模式的IIC接?共陰極32段9位恒流LED驅動芯片，SEG端口最大電流為45mA，支持四種從機地址。
5. AiP33664：IIC接?共陰極的恒流LED驅動芯片，點陣大小可選擇，最大支持43段9位，SEG端口最大電流為45mA，支持四種從機地址。

上述芯片可靈活組合，設計千顆級LED燈陣時，需重點關注COM/GRID驅動能力、單個SEG端口峰值與平均電流（直接影響亮度），以及軟件通信控制方式。

方案一：三顆AiP33632級聯

1）實現方式：三顆AiP33632級聯，共有24個COM、48個SEG，可驅動控制24*48=1152顆LED燈。原理圖設計見圖1。

2）硬件要點：COM端口導通電阻約0.6Ω（VDD=5V，Iload=1.2A），會分掉一部分電壓；每個COM最多控制48個SEG。推薦REXT=600Ω，SEG輸出電流約30mA，此時單個SEG的平均電流理論值約1.25mA。

3）軟件要點：在軟件刷新控制方面，推薦的畫面刷新時間在12ms以下；假設每幀畫面數據已設定好，MCU只負責發送數據，每幀畫面需要發送24組數據，控制發送一組數據的時間在0.25ms以下，發送間隔0.5ms。

4）優勢：芯片級聯，占用IO口少（僅4個），三顆芯片即可實現1152顆LED驅動，適用于桌面顯示類產品。

方案二：兩顆AiP33632+兩顆AiP3368

1）實現方式：兩顆AiP33632級聯+兩顆AiP3368，共有16個COM、64個SEG，可驅動控制16*64=1024顆LED燈，原理圖設計見圖2。

2）硬件要點：考慮到COM端口存在導通電阻（約為0.6R（VDD=5V，Iload=1.2A），會分掉一部分電壓，以及每個COM最多控制64個SEG，推薦REXT為750Ω，SEG輸出電流約為24mA，此時單個SEG的平均電流理論上為1.5mA。

3）軟件要點：在軟件刷新控制方面，推薦的畫面刷新時間在12ms以下；假設每幀畫面數據已設定好，MCU只負責發送數據，每幀畫面需要發送16組數據，發送一組數據的時間控制在0.375ms以下，發送間隔0.75ms。

4）優勢：芯片級聯，IO口占用少；相對于方案一，成本略有優勢。

方案三：兩顆AiP3358+四顆AiP3368

1）實現方式：兩顆AiP3358級聯作為COM陽極行驅動，四顆AiP3368級聯作為SEG陰極列驅動，共有16個COM、64個SEG，可驅動控制16*64=1024顆LED燈，原理圖設計見圖3。

2）硬件要點：考慮到COM端口的最大驅動電流為2A，以及每個COM最多控制64個SEG，推薦REXT為600Ω，SEG輸出電流約為30mA，此時單個SEG的平均電流理論上為1.8mA。

3）軟件要點：在軟件刷新控制方面，推薦的畫面刷新時間在12ms以下；假設每幀畫面數據已設定好，MCU只負責發送數據，每幀畫面需要發送16組數據，發送一組數據的時間在0.375ms以下，發送間隔0.75ms。

4）優勢：常見的實現方案，成本低，點陣配置靈活；適用于大屏點陣。

方案四：四顆AiP33648LS

1）實現方式：每顆AiP33648LS可控制9*32=288顆LED燈，四顆即可控制4*288=1152顆，每顆LED均可單獨256級調光，原理圖設計見圖4。

2）硬件要點：SEG端口設置電流為45mA時，單顆的平均電流為5mA左右。

3）軟件要點：在軟件刷新控制方面，AiP33628LS內置DDRAM，因此只需發送數據即可，每幀畫面數據建議在10ms內發送完成，因此IIC通信時鐘頻率建議在1MHz。

4）優勢：標準IIC通信接口；占用的IO口資源最少；待機功耗＜1uA；LED亮度高；支持單燈PWM調光；顯示效果豐富細膩。

方案五：三顆AiP33664

1）實現方式：每顆AiP33664可控制9*43=387顆LED燈，三顆即可控制3*387=1161顆，每顆LED均可進行256級調光，原理圖設計見圖5。

2）硬件要點：SEG端口設置電流為45mA時，單顆的平均電流為5mA左右。

3）軟件要點：在軟件刷新控制方面，AiP33664內置DDRAM，因此只需發送數據即可，每幀畫面數據建議在10ms內發送完成，因此IIC通信時鐘頻率建議在1MHz。

4）優勢：標準IIC通信接口；占用的IO口資源最少；LED亮度高；支持單燈PWM調光；顯示效果豐富細膩。

上述五種方案，如果每幀畫面數據需要MCU進行計算處理，推薦使用32位MCU作為主控；如果方案上有多顆MCU，推薦其中的一顆MCU（8位單片機即可）專門用于刷新；如果所有需要顯示的畫面數據已經計算存儲，使用8位單片機即可。前三種方案，推薦使用定時器進行定時刷新，數據傳輸過程應盡量縮短，并設置為最高優先級，防止數據發送期間導致的閃屏。

【方案應用圖】

圖1 三顆AiP33632

圖2 兩顆AiP33632+2顆AiP3368

圖3 兩顆AiP3358+四顆AiP3368

圖4 四顆AiP33648LS

圖5 三顆AiP33664

【結語】

上述五種千顆級LED燈陣方案，兼顧不同應用場景與設計需求。若追求高性價比，可選擇方案一、二、三；若追求豐富顯示效果與細膩調光表現，方案四、五則更為適合。中微愛芯提供完整的LED驅動顯示方案，具備高性能、低開發成本的優勢，助力客戶快速實現多樣化視覺應用。

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