液晶屏：數(shù)碼管和點(diǎn)陣屏的主要區(qū)別是什么

在電子工程、工控設(shè)備、家電控制器、消費(fèi)電子及戶(hù)外顯示技術(shù)不斷發(fā)展的今天，“數(shù)碼管”和“點(diǎn)陣屏”依舊是技術(shù)工程師繞不開(kāi)的兩類(lèi)基礎(chǔ)顯示器件。盡管二者都屬于“LED基礎(chǔ)顯示技術(shù)”，但它們?cè)陲@示結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)方式、可擴(kuò)展性、編碼方式、成本結(jié)構(gòu)、可靠性要求、使用場(chǎng)景等方面存在根本差異。

許多人以為：

“數(shù)碼管就是顯示數(shù)字，點(diǎn)陣屏是顯示漢字。”

這當(dāng)然沒(méi)錯(cuò)，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

為什么家電控制器仍大量使用數(shù)碼管而不是點(diǎn)陣屏？

為什么工控設(shè)備、儀表、醫(yī)療設(shè)備逐漸從數(shù)碼管升級(jí)到點(diǎn)陣屏？

為什么點(diǎn)陣屏比數(shù)碼管難驅(qū)動(dòng)？

為什么點(diǎn)陣屏需要字庫(kù)，而數(shù)碼管不需要？

為什么一個(gè)7段數(shù)碼管只要1塊錢(qián)，而一個(gè)16×16點(diǎn)陣屏可能要幾十甚至上百？

為什么數(shù)碼管幾乎永不壞，而點(diǎn)陣屏需要防水、防塵、防腐蝕？

兩者屬于完全不同的技術(shù)體系

1、數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)：Segment（段）驅(qū)動(dòng)顯示技術(shù)

數(shù)碼管的本質(zhì)是“預(yù)定義段的組合顯示”。

最典型的是7段數(shù)碼管（7-SegmentDisplay）：

它包含七條LED燈條（A、B、C、D、E、F、G），可通過(guò)不同組合表示0——9十個(gè)數(shù)字。

若帶小數(shù)點(diǎn)，則會(huì)多一個(gè)DP段，變成8段。

復(fù)雜的字符可使用：

1、14段（字母+基本符號(hào)）

2、16段（更完整字母、符號(hào)）

每一個(gè)段是固定形狀，不能改變，因此顯示能力有限。

2、點(diǎn)陣屏的結(jié)構(gòu)：Pixel（像素）驅(qū)動(dòng)技術(shù)

點(diǎn)陣屏是由一個(gè)個(gè)可獨(dú)立點(diǎn)亮的LED像素組成的矩陣結(jié)構(gòu)，如：

1、8×8

2、8×16

3、16×16

4、32×16

5、64×32

6、192×64（戶(hù)外LED廣告級(jí)）

每個(gè)像素點(diǎn)都可以獨(dú)立控制亮滅→構(gòu)成：

1、數(shù)字

2、字母

3、漢字

4、圖形

5、動(dòng)畫(huà)

點(diǎn)陣屏就是“像素屏”，類(lèi)似早期LCD的點(diǎn)陣顯示方式。

固定字符vs無(wú)限字符區(qū)別

比較項(xiàng)目	數(shù)碼管	點(diǎn)陣屏
顯示方式	固定段組合	像素點(diǎn)自由組合
可顯示數(shù)字	√	√
可顯示字母	受限（要用14/16段	√完全支持
可顯中文	不可能	支持任意漢字
可顯示圖形	×	√
可顯示動(dòng)畫(huà)	×	√
靈活性	低	高
擴(kuò)展性	極低	極強(qiáng)

數(shù)碼管能顯示“預(yù)定格式”的內(nèi)容；點(diǎn)陣屏能顯示“任何格式”的內(nèi)容。

驅(qū)動(dòng)方式的技術(shù)差異

1、數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)：位選+段選的動(dòng)態(tài)掃描方式

驅(qū)動(dòng)方式如下：

1、段（Segment）控制“A、B、C、D、E、F、G”

2、位（Digit）控制“第幾位數(shù)字”

通常采用動(dòng)態(tài)掃描方式：依次點(diǎn)亮：Digit1→Digit2→Digit3→…

每一位在瞬間點(diǎn)亮，通過(guò)視覺(jué)暫留形成穩(wěn)定顯示。

常見(jiàn)驅(qū)動(dòng)芯片：

1、TM1637

2、TM1640

3、PT6311

4、MAX7219（可驅(qū)數(shù)碼管或8×8點(diǎn)陣）

特點(diǎn)：

1、控制簡(jiǎn)單

2、MCUIO占用少

3、不需要字庫(kù)

4、編碼邏輯簡(jiǎn)單（0x7E=顯示數(shù)字0等）

2、點(diǎn)陣屏的驅(qū)動(dòng)：行列掃描+字庫(kù)+恒流IC

點(diǎn)陣屏驅(qū)動(dòng)包含三個(gè)關(guān)鍵要素：

①行列掃描（MatrixScan）

例如一個(gè)16×16點(diǎn)陣：

16行

16列

共256個(gè)像素點(diǎn)

需要MCU或?qū)Ｓ肐C不斷切換行并輸出對(duì)應(yīng)列數(shù)據(jù)。

②字庫(kù)（FontLibrary）

顯示漢字或字符必須通過(guò)字庫(kù)，例如：

GB2312

ASCII

自定義點(diǎn)陣庫(kù)

顯示文字本質(zhì)是：“從字庫(kù)中取出點(diǎn)陣矩陣→映射到像素點(diǎn)”

③恒流驅(qū)動(dòng)IC

為了保證亮度一致性，點(diǎn)陣屏必須使用：

TLC5940

MY9221

ICN2038

74HC595（低端用）

HUB75體系驅(qū)動(dòng)（戶(hù)外LED）

這些IC可提供：

穩(wěn)定電流

PWM調(diào)光

多級(jí)灰度

行列切換邏輯

點(diǎn)陣屏的驅(qū)動(dòng)比數(shù)碼管困難一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。此MCU負(fù)載、程序復(fù)雜度、驅(qū)動(dòng)IC數(shù)量，均大幅提升。

從電源與功耗角度的差異

 

項(xiàng)目	數(shù)碼管	點(diǎn)陣屏
功耗	低	中到高
LED數(shù)量	少（7——16個(gè)）	多（數(shù)十——數(shù)百——數(shù)千）
是否需要恒流驅(qū)動(dòng)	不需要	必須
熱量	極低	名下發(fā)熱

大尺寸點(diǎn)陣屏甚至需要：

1、外置驅(qū)動(dòng)電源

2、散熱板

3、風(fēng)扇系統(tǒng)

4、EMC屏蔽

數(shù)碼管完全不需要。

可視效果差異

1、數(shù)碼管：數(shù)字感強(qiáng)、風(fēng)格固定

數(shù)碼管顯示效果特點(diǎn)：

冷冰冰的“數(shù)字”感覺(jué)

只能顯示固定段

無(wú)法柔和顯示

亮度高，但形狀死板

適合：

儀表讀數(shù)

時(shí)間、溫度、電壓等簡(jiǎn)單參數(shù)

2、點(diǎn)陣屏：可設(shè)計(jì)UI，可顯示圖形

點(diǎn)陣屏支持：

LOGO

中文提示

滾動(dòng)字幕

動(dòng)態(tài)動(dòng)畫(huà)

圖標(biāo)UI

應(yīng)用體驗(yàn)明顯更好，適合：

工控HMI

醫(yī)療設(shè)備

自助終端

車(chē)載顯示模塊

成本結(jié)構(gòu)上的差異

數(shù)碼管成本低的原因

LED數(shù)量極少

驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單

PCB簡(jiǎn)單

MCU負(fù)擔(dān)輕

無(wú)字庫(kù)

無(wú)灰度控制

量產(chǎn)規(guī)模大

單價(jià)可做到：

7段數(shù)碼管：0.5——2元

16段字符管：2——10元

點(diǎn)陣屏成本高的原因

像素?cái)?shù)量大量增加

LED燈點(diǎn)需均勻匹配

恒流驅(qū)動(dòng)IC成本高

PCB層數(shù)多

需要字庫(kù)IC或MCU算力

工藝難度高

例如常見(jiàn)價(jià)格：

8×8點(diǎn)陣：3——6元

64×32全彩：100——300元

戶(hù)外LED點(diǎn)陣屏：數(shù)百至數(shù)千元

兩者不是一個(gè)量級(jí)的產(chǎn)品。

應(yīng)用場(chǎng)景上的根本分野

1、數(shù)碼管的典型應(yīng)用

家電控制器（空調(diào)、熱水器）

電壓電流表

電子秤

時(shí)間顯示器

電梯樓層指示

UPS顯示

簡(jiǎn)單工業(yè)儀表

低成本、固定信息顯示→數(shù)碼管最佳。

2、點(diǎn)陣屏的典型應(yīng)用

車(chē)載LED顯示屏

醫(yī)療設(shè)備提示信息

工控HMI簡(jiǎn)易顯示

公交站牌

戶(hù)外廣告

多語(yǔ)言顯示界面

LOGO、圖形界面

電子價(jià)簽ELS

機(jī)器人狀態(tài)顯示

可變內(nèi)容、多語(yǔ)言、圖形化→點(diǎn)陣屏不可替代。

為什么很多行業(yè)從數(shù)碼管轉(zhuǎn)向點(diǎn)陣屏？

各行業(yè)升級(jí)原因包括：

1、用戶(hù)體驗(yàn)提升：點(diǎn)陣屏能顯示漢字、提示、動(dòng)畫(huà)，使設(shè)備更智能。

2、國(guó)際化需求提升：需要多語(yǔ)言UI，而數(shù)碼管無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

3、復(fù)雜儀表需要更多顯示信息

例如醫(yī)療設(shè)備：

血壓計(jì)

心電監(jiān)護(hù)

呼吸機(jī)狀態(tài)指示

這些信息靠數(shù)碼管根本不夠。

4、品牌美觀要求提升：點(diǎn)陣能顯示品牌LOGO，提升檔次。

常見(jiàn)問(wèn)題

Q1：為什么數(shù)碼管這么便宜？

因?yàn)椋?/p>

LED數(shù)量少

驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單

工藝成熟

應(yīng)用極大量化

Q2：點(diǎn)陣亮度不均怎么辦？

常見(jiàn)原因：

恒流驅(qū)動(dòng)不一致

電流分布不均

老化時(shí)間不同

某些LED失效

解決方案：

使用品牌驅(qū)動(dòng)IC（如ICN系列）

選擇批次一致的LED

均勻老化8——24小時(shí)

Q3：點(diǎn)陣屏顯示中文為什么需要字庫(kù)？

因?yàn)槊總€(gè)漢字需要一個(gè)點(diǎn)陣圖（通常16×16或24×24），MCU避免人工編碼，需字庫(kù)模塊。

Q4：數(shù)碼管是否可以顯示字母？

可，但需：

14段數(shù)碼管

16段數(shù)碼管

成本比7段高，但遠(yuǎn)不如點(diǎn)陣靈活。

Q5：多位數(shù)碼管為什么會(huì)閃？

原因：

動(dòng)態(tài)掃描頻率不足

MCU性能不夠

驅(qū)動(dòng)電流不足

刷新頻率應(yīng)≥80Hz才不易閃爍。

Q6：點(diǎn)陣屏耗電高怎么解決？

方法：

降低占空比

PWM降亮度

使用高效恒流驅(qū)動(dòng)

分區(qū)控制

使用低功耗LED

Q7：數(shù)碼管能否替代LCD？

不能，因?yàn)樾畔⒘客耆蛔恪?/p>

點(diǎn)陣屏逐漸取代數(shù)碼管，但不會(huì)完全消失

1、消費(fèi)電子已全面拋棄數(shù)碼管

幾乎都改為OLED或LCD。

2、工控和醫(yī)療設(shè)備大量轉(zhuǎn)向點(diǎn)陣屏

原因：

復(fù)雜UI

多語(yǔ)言提示

更智能的交互需求

3、數(shù)碼管仍將長(zhǎng)期存在于低成本、固定數(shù)據(jù)顯示領(lǐng)域

例如：

電子秤

儀表車(chē)間

低成本家電

UPS顯示

它們?nèi)匀恍枰?ldquo;最簡(jiǎn)單、最便宜、最穩(wěn)定”的方案。

數(shù)碼管是“預(yù)制段”，點(diǎn)陣屏是“可編程像素”。固定顯示→選數(shù)碼管；任意顯示→選點(diǎn)陣屏。

數(shù)碼管勝在：

成本最低

可靠性最高

驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單

功耗極低

點(diǎn)陣屏勝在：

顯示能力最強(qiáng)

支持圖形

支持漢字

可擴(kuò)展性高

用戶(hù)體驗(yàn)好

二者并非替代關(guān)系，而是不同層級(jí)的液晶屏顯示技術(shù)方案。