LED与LED显示屏\南京思哲专业制作led显示屏

LED显示屏（LED panel）：LED就是light emitting diode ，发光二极管的英文缩写，简称LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，其大概的样子就是由很多个通常是红色的发光二极管组成，靠灯的亮灭来显示字符。用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。

LED与LED显示屏

　　LED 的发光颜色和发光效率与制作 LED 的材料和工艺有关 ， 目前广泛使用的有红、绿、蓝三种。由于

LED 工作电压低（仅 1.5-3V ），能主动发光且有一定亮度 ， 亮度又能用电压（或电流）调节，本身又耐冲击、抗振动、寿命长（ 10 万小时）， 所以在大型的显示设备中，目前尚无其他的显示方式与 LED 显示方式匹敌。

　　把红色和绿色的 LED 放在一起作为一个象素制作的显示屏叫双色屏或彩色屏 ； 把红、绿、蓝三种 LED 管放在一起作为一个象素的显示屏叫三色屏或全彩屏。 制作室内 LED 屏的象素尺寸一般是 2-10 毫米， 常常采用把几种能产生不同基色的 LED 管芯封装成一体， 室外 LED 屏的象素尺寸多为 12-26 毫米，每个象素由若干个各种单色 LED 组成 ， 常见的成品称象素筒，双色象素筒一般由 3 红 2 绿组成，三色象素筒用 2 红 1 绿 1 兰组成。

　　无论用 LED 制作单色、双色或三色屏， 欲显示图象需要构成象素的每个 LED 的发光亮度都必须能调节，其调节的精细程度就是显示屏的灰度等级。灰度等级越高， 显示的图像就越细腻，色彩也越丰富，相应的显示控制系统也越复杂。一般 256 级灰度的图像，颜色过渡已十分柔和，而 16 级灰度的彩色图像，颜色过渡界线十分明显。所以，彩色 LED 屏当前都要求做成 256 级灰度的。

　　应用于显示屏的 LED 发光材料有以下几种形式：

　　① LED 发光灯(或称单灯) 一般由单个 LED 晶片，反光碗，金属阳极，金属阴极构成，外包具有透光聚光能力的环氧树脂外壳。可用一个或多个（不同颜色的）单灯构成一个基本像素，由于亮度高， 多用于户外显示屏。

　　② LED 点阵模块 由若干晶片构成发光矩阵 , 用环氧树脂封装于塑料壳内。适合行列扫描驱动，容易构成高密度的显示屏，多用于户内显示屏。

　　③ 贴片式 LED 发光灯( 或称 SMD LED) 就是 LED 发光灯的贴焊形式的封装，可用于户内全彩色显示屏，可实现单点维护，有效克服马赛克现象。

　　led显示屏简介

　　LED显示屏（LEDdisplay,LED Screen）：又叫电子显示屏或者飘字屏幕。是由LED点阵和led pc 面板组成，通过红色，蓝色，绿色LED灯的亮灭来显示文字、图片、动画、视频，内容可以随时更换，各部分组件都是模块化结构的显示器件。传统LED显示屏通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。显示模块由LED灯组成的点阵构成，负责发光显示；控制系统通过控制相应区域的亮灭，可以让屏幕显示文字、图片、视频等内容，单色、双色屏主要用来播放文字的，全彩屏主要是播放动画的；电源系统负责将输入电压电流转为显示屏需要的电压电流。

　　LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、大型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。

　　LED显示屏性能超群：

　　1）发光亮度强，在可视距离内阳光直射屏幕表面时，显示内容清晰可见.

超级灰度控制 具有1024-4096级灰度控制，显示颜色16.7M以上，色彩清晰逼真，立体感强.

　　2）静态扫描技术，采用静态锁存扫描方式，大功率驱动，充分保证发光亮度.

　　3）自动亮度调节 具有自动亮度调节功能，可在不同亮度环境下获得播放效果.

　　4）全面采用进口大规模集成电路,可靠性大大提高，便于调试维护.

　　5）全天候工作，完全适应户外各种恶劣性环境，防腐，防水，防潮，防雷，抗震整体性能强、性价比高、显示性能好，像素筒可采用P10mm、P16mm等多种规格.

　　6）先进的数字化视频处理，技术分布式扫描，BSV液晶拼接技术高清显示，模块化设计/恒流静态驱动，亮度自动调节，超高亮纯色象素，影像画面清晰、无抖动和重影，杜绝失真。视频、动画、图表、文字、图片等各种信息显示、联网显示、远程控制.

　　LED的色彩与工艺制造LED的材料不同，可以产生具有不同能量的光子，借此可以控制LED所发出光的波长，也就是光谱或颜色。

　　1．历史上个LED所使用的材料是砷(As)化镓(Ga),其正向PN结压降(VF，可以理解为点亮或工作电压)为1.424V，发出的光线为红外光谱。

　　2．另一种常用的LED材料为磷(P)化镓(Ga)，其正向PN结压降为2.261V，发出的光线为绿光。

　　3． 基于这两种材料，早期 LED工业运用GaAs1-xPx材枓结构，理论上可以生产从红外光一直到绿光范围内任何波长的LED，下标X代表磷元素取代砷元素的百分比。一般通过PN结压降可以确定LED的波长颜色。其中典型的有GaAs0.6P0.4 的红光 LED，GaAs0.35P0.65 的橙光LED，GaAs0.14P0.86 的黄光LED等。由于制造采用了镓、砷、磷三种元素，所以俗称这些LED为三元素发光管。而GaN（氮化镓）的蓝光LED 、GaP 的绿光 LED和GaAs红外光LED，被称为二元素发光管。而目前的工艺是用混合铝(Al)、钙(Ca) 、铟(In)和氮(N)四种元素的AlGaInN 的四元素材料制造的四元素LED，可以涵盖所有可见光以及部份紫外光的光谱范围。

4． 发光强度的衡量单位有照度单位（勒克司Lux）、光通量单位（流明Lumen）、发光强度单位（烛光　Candle power）

　　5． 1CD（烛光）指完全辐射的物体，在白金凝固点温度下，每六十分之一平方厘米面积的发光强度。（以前指直径为2.2厘米，质量为75.5克的鲸油烛，每小时燃烧7.78克，火焰高度为4.5厘米，沿水平方向的发光强度）

　　6． 1L（流明）指1 CD烛光照射在距离为1厘米，面积为1平方厘米的平面上的光通量。

　　7． 1Lux（勒克司）指1L的光通量均匀地分布在1平方米面积上的照度。

　　8． 一般主动发光体采用发光强度单位烛光　CD，如白炽灯、LED等；反射或穿透型的物体采用光通量单位流明L，如LCD投影机等；而照度单位勒克司Lux，一般用于摄影等领域。三种衡量单位在数值上是等效的，但需要从不同的角度去理解。比如：如果说一部LCD投影机的亮度（光通量）为1600流明，其投影到全反射屏幕的尺寸为60英寸（1平方米），则其照度为1600勒克司，假设其出光口距光源1厘米，出光口面积为1平方厘米，则出光口的发光强度为1600CD。而真正的LCD投影机由于光传播的损耗、反射或透光膜的损耗和光线分布不均匀，亮度将大打折扣，一般有50%的效率就很好了。

　　9． 实际使用中，光强计算常常采用比较容易测绘的数据单位或变向使用。对于LED显示屏这种主动发光体一般采用CD/平方米作为发光强度单位，并配合观察角度为辅助参数，其等效于屏体表面的照度单位勒克司；将此数值与屏体有效显示面积相乘，得到整个屏体的在视角上的发光强度，假设屏体中每个像素的发光强度在相应空间内恒定，则此数值可被认为也是整个屏体的光通量。一般室外LED显示屏须达到4000CD/平方米以上的亮度才可在日光下有比较理想的显示效果。普通室内LED，亮度在700～2000 CD/平方米左右。　单个LED的发光强度以CD为单位，同时配有视角参数，发光强度与LED的色彩没有关系。单管的发光强度从几个mCD到五千mCD不等。LED生产厂商所给出的发光强度指LED在20mA电流下点亮，视角上及中心位置上发光强度的点。封装LED时顶部透镜的形状和LED芯片距顶部透镜的位置决定了LED视角和光强分布。一般来说相同的LED视角越大，发光强度越小，但在整个立体半球面上累计的光通量不变。

　　10． 当多个LED较紧密规则排放，其发光球面相互叠加，导致整个发光平面发光强度分布比较均匀。在计算显示屏发光强度时，需根据LED视角和LED的排放密度，将厂商提供的点发光强度值乘以30%～90%不等，作为单管平均发光强度。

11． 一般LED的发光寿命很长，生产厂家一般都标明为100,000小时以上，实际还应注意LED的亮度衰减周期，如大部分用于汽车尾灯的UR红管点亮十几至几十小时后，亮度就只有原来的一半了。亮度衰减周期与LED生产的材料工艺有很大关系，一般在经济条件许可的情况下应选用亮度衰减较缓慢的四元素LED。

　　12． 白色是红绿蓝三色按亮度比例混合而成，当光线中绿色的亮度为69%，红色的亮度为21%，蓝色的亮度为10%时，混色后人眼感觉到的是纯白色。但LED红绿蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因无法达到全色谱的效果，而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光，称为配色。

　　13． 当为全彩色LED显示屏进行配色前，为了达到亮度和的成本，应尽量选择三原色发光强度成大致为3:6:1比例的LED器件组成像素。

　　14． 白平衡要求三种原色在相同的调灰值下合成的仍旧为纯正的白色。

　　15．原色、基色：

　　16． 原色指能合成各种颜色的基本颜色。色光中的原色为红、绿、蓝，下图为光谱表，表中的三个顶点为理想的原色波长。如果原色有偏差，则可合成颜色的区域会减小，光谱表中的三角形会缩小，从视觉角度来看，色彩不仅会有偏差，丰富程度减少。

　　17． LED发出的红、绿、蓝光线根据其不同波长特性和大致分为紫红、纯红、橙红、橙、橙黄、黄、黄绿、纯绿、翠绿、蓝绿、纯蓝、蓝紫等，橙红、黄绿、蓝紫色较纯红、纯绿、纯蓝价格上便宜很多。三个原色中绿色最为重要，因为绿色占据了白色中69%的亮度，且处于色彩横向排列表的中心。因此在权衡颜色的纯度和价格两者之间的关系时，绿色是着重考虑的对象。

　　⑤如果不喜欢标题或者效果，可以做一个改变并且可以立即看到这种改变，视频编辑从来没有象这样快速和有趣.够自由、够个性化，还具有背景音乐、画外音等效果.

　　(3)采用DVI 接口技术： DVI接口(Digital Visual Interface)是PC机与数字式平板显示器(包括)接口的工业标准，众所周知，计算机是数字式的，即它所处理的信息全是数字量，但是迄今用得最广泛的CRT显示器(如电视机)是模拟式的.因此在将计算机处理好的数据送往显示器显示之前，必须做一个数/模转换(D/A),这种处理造成了信息的损失和显示效果的缺陷.LCD、PDP、HDTV等新一代显示器本身就是数字式的，用传统的方式，计算机图形卡的输出(模拟量)还要再经过模数转换(A/D)才能送往显示器，这又造成新的损失和麻烦.采用DVI接口，开发的LED显示系统可直接从PC机的DVI接口取数，不需要银河卡之类的专用显卡，也不需要特殊的采集卡，可不受PC机的限制，由于没有D/A和MD转换过程，避免了图像细节的丢失，从而保证了计算机图像在显示屏中的完美再现.同时由于DVI是工业标准所以虽然带宽高达83MHZ,也能很好地工作.现在DVI可支持VGA(640×480)到HDTV(1920×1080)和QXGA(2048×1536)的所有显示模式.除此以外采用DVI接口，开发的LED显示系统，在获得稳定可靠的显示数据的基础上，还能将许多重要的功能集成在一起

　　例如：①无数据损失，②不受到PC机限制，③方便升级，一般显示卡内存为8M,而该卡内存为128-256M,④窗口位置和大小的调整；⑤帧频高达60HZ;⑥非线性调整输出，更适合人眼观看；⑦100级屏体亮度控制；⑧恒流驱动；⑨单元板红、绿、蓝三色亮度分别可调，消除马赛克.

　　(4)采用室内全彩系统：该芯片除了完成显示数据的分配任务之外，其特性是将接收的8位(8 bit)显示数据转换成12位的PWM输出脉冲,使显示屏实现4096(12bit)级灰度控制，保证非线性256级视觉灰度的实现，达到全真彩色的视觉效果，能在根本上解决了数字显示系统由于数据传输量过大造成的系统复杂.

　　具有如下特点：

　　①简单性 由于系统最为复杂的数据转换部分都以芯片内部逻辑的形式实现，使系统变得非常简单.

　　②易维护性 与简单性直接相关的是系统的易维护性，由于免去了复杂的控制部分，系统维护变成了一项由初级技术人员就可以完成的工作，这既降低了总体维护成本、又提高了用户满意度.

　　③高可靠性 系统控制部分的简单进一步带来了系统的高可靠性，这也主要是因为集成芯片技术相比于分离器件技术具有数倍的稳定性.

　　④高性价比 系统以最可靠的性能实现屏幕基色4096级灰度的控制，图象显示逼真、自然，实现同等显示控制效果.

　　⑤单元化、结构化设计 与目前行业的发展方向相一致，大型显示屏系统在屏体结构上采用单元化设计，系统连线直观简便，不但保证了显示屏体的大小可以根据需要拼接调整，而且使系统的安装、调试与维护变得极为简便，从而地降低显示屏系统的不可见故障率.

　　⑥工业化可靠性设计 系统采用单元化设计，取代了传统设计中大量的分离器件，使系统的可靠性与稳定性大幅度提高.

　　⑦全套方案组成 系统包含数据源、传输设备、数据处理、数据分配及软件管理工具等，使LED显示屏的建设变为简单标准化.该技术在实际应用过程不断得到发展与完善，已经成为一套最为成熟、稳定、便于实施的系统方案.

　　⑧等同CRT的显示效果 LED显示屏最为核心的性能指标是对每一基色(红、绿、兰)所实现的灰度即亮度等级，目前国际的显示标准是要求每一基色达到视觉的256级灰度.专用灰度控制芯片内置的处理逻辑可以输出达到4096级的灰度，并从中选取与CRT显示器相拟合的256级灰度输出，使整体图像效果更加清晰、逼真，富有感染力.

　　⑨高解析度和高刷新频率除了灰度等级之外，显示屏的另外两个性能指标是其解析度和刷新频率.由于LED显示屏本身的特点和要求，传统的解决方案往往要以丧失其中的一项或两项标准作为另一项指标提高的代价.由于芯片每个管脚的每秒数据输出量达到1兆，远远超过了传统方案的数据输出能力，从而使该问题在根本上得到解决.本全彩系统可以在同时支持1024×768的屏幕解析度和高达300Hz的屏幕刷新频率,远远超过了传统解决方案的性能指标，使显示画面稳定、无闪烁、无拖尾.

　　(5)采用恒流驱动：该电路技术成熟运行可靠，已经在全彩显示屏上广泛的运用，性能价格比高，为目前众多公司常用的恒流驱动芯片，较好解决LED管压降离散性之缺陷且性能良好，消除马赛克.

　　(6)光纤传输，不衰减的光纤传输技术：

　　①光纤传输频带宽，通信容量大. 光纤可利用的带宽约为1.25G,频带宽，提高了扫描频率和刷新频率，该公司设计的LED全彩屏幕刷新频率≥200Hz/s.

　　② 光纤传输损耗低，中继距离长.其中继距离则可达15000米，提高了可靠性和稳定性.

　　③ 光纤传输抗电磁干扰. 光纤是绝缘体材料，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受电气化铁路馈电线和高压设备等工业电器的干扰.

　　④光纤线径细、重量轻、柔软.光纤的芯径很细，约为0.1mm,它只有单管同轴电缆的百分之一；光缆的直径也很小，8芯光缆的横截面直径约为10mm,而标准同轴电缆为47mm.利用光纤这一特点，使传输系统所占空间小.使施工布线方便快捷.

　　⑤光纤传输除具有以上突出的优点外，还具有耐腐蚀力强、抗核辐射、能源消耗小等优点.