Macroblock_使用RGB LED于建设物照明之传输技术探讨.pdf

聚积科技技术文章 使用RGB LED 于建筑物照明之传输技术探讨 作者: 聚积科技Tiger Yen 与Jerome Lee 一、前言 近年来，随着全球节能减排的带动，LED 作为建筑物外观照明、装饰照明、情境照明等商业用途之应用已愈加 明显。由于此类照明往往会依据建筑物外观与不同商业诉求而设计，多采用由红、蓝、绿三色LED 所构成的RGB Cluster(像素丛集)作为照明单位，来制造多样性的光影变化效果，并对不同照明体形状进 串接，以构成LED 窗帘屏、条状屏等。这些照明结构具备有不妨碍视线、结构轻、易于组装与运送等优点，因此日益普及应用于租 赁市场、舞台、建筑物上。然而，综观目前市场上所采用的RGB Cluster 作为装饰照明面临着如何兼顾效益性 与美观设计的两难。因为当照明的建筑体外观范围扩大与照明体设计复杂度提高时，为达较佳的照明效果，就必 须搭配较多数量的RGB Cluster 与LED 驱动器等的组件串接，此不但会影响讯号传输速度，且当多颗RGB Cluster 串接时，如何正确的传送数据，乃是RGB LED 应用于建筑物照明所须考虑的问题。 大陆石家庄龙泉大桥之桥面照明设计采 积科技RGB LED 驱动器。（资料来源：锦鑫光电） 二、传统传输技术的瓶颈 目前，采用RGB Cluster 串接的传输架构多采用三线或四线传输，即除 频率(Clock)及数据(Data)两个讯号线之 外，尚须控制栓锁(Latch) 以及OE 或灰阶频率(GCLK)讯号线 （如图一所示）来连接到每个驱动器，但三线或四 线的传输架构会增加防水线材与接口的消耗，且接口数越多传输可靠性与稳定性就越差，不但无法满足长距离传 输的需求，反而限制 RGB Cluster 像素的广泛应用。至于单线传输，除 传输线材成本较少，但相对的缺点 为需要较复杂的电路与电路成本达到所要求的传输稳定性，且传输频率受限在一定的范围之内、串接颗数与传输 距离也有限。因此，就商业照明应用来说，传输讯号的选择即是一连串传输效能、传输距离、成本、线材、空间、 信赖性等不同要求间的权衡与取舍 （参考表一、不同传输模式优劣比较表）。如何在成本控制得宜下采用较少线 材，同时兼顾传输效能与质量，即是目前RGB LED 作为建筑物照明必须突破的方向。 電系統 輸入端 Latch OEor GCLK LEDLED 驅動器驅動器 LEDLED 動器動器 LEDLED 動器動器 Clock Data 图一 传统四线传输示意图 1 聚积科技技术文章 三、智能型传输技术增加二线传输之信赖性与稳定性 若舍 Latch 讯号线，以二线方式传输则可利用Clock 与Data 讯号来完成数据栓锁(如下图二所示)，其好处较 其它多线或单线传输为多，包括传送速率与特定条件下的串接RGB Cluster 颗数可达300 颗以上的水平，成本 与信赖性也较佳 （参考表一 不同传输模式优劣比较表）。但是，二线传输若以频率的高位准状态区间内的数据个 数当做封包的起始和结束命令，Clock 与Data 每经过一级驱动器，输入与输出存在着传输延迟，若串接多级 Cluster 及长距离传输将不易控制结束命令，且频率经过多级传输会改变脉宽。因此针对二线传输协议，本文将 提出智能型传输技术来解决上述问题。 RGB Cluster LED 驱动器 图二 二线传输示意图 传输线数量 单线 二线 三线 四线 传输讯号 Data Data 与clock Data 、clock 与latch Data、clock 、latch 与OE 传输速率 500k bps 5M bps 配合线材与系统条件，两受限于clock 与latch 波形(timing) ，因此表现劣于 传输距离 通常20 公分 个像素间的间距可大于2 二线