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LED显示屏
2017-2-21发布
LED显示屏(LED display screen):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,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。产品结构多样化:从产品应用领域[1]看,面向信息服务领域的LED显示屏产品种类将更加丰富,如公共交通、停车场、餐饮、医院等综合服务方面;从产品形态看,异形、超轻薄、高清晰等新型产品将更趋成熟,更适应用户的个性化需求。

  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。

  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. 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最佳播放 效果..LED显示屏在保有亮度的同时,也存在着弊端,就是在下雨天,LED显示屏经过雨水淋湿,人的眼睛长时间近距离对着显示屏就会很容易诱发眼疾,出现流眼泪的情况,这种光源污染,LED显示屏作为环保技术应是需要更充份考虑到光线对人的精神方面的影响,不要过份追求亮度

  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。

  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最佳播放效果.

  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.历史上第一个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。而目前最新的工艺是用混合铝(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)[2]

  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,得到整个屏体的在最佳视角上的发光强度,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,最大亮度在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,最佳视角上及中心位置上发光强度最大的点。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,最大发光强度越小,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,将厂商提供的最大点发光强度值乘以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,为了达到最佳亮度和最低的成本,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。

2 背景介绍 编辑
  LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关 ,灯球刚开始全是蓝光的,而是后面再加上荧光粉,根据用户的不同需要,调节出不同的光色,广泛使用的有红、绿、蓝、黄四种。由于LED工作电压低(仅 1.5~3.6V),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,尚无其他的显示方式与 LED 显示方式匹敌。


LED显示屏
  把红色和绿色的LED放在一起作为一个象素制作的显示屏分为单色和全彩,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。如果只有一种色就叫做单色,制作室内 LED 屏的象素尺寸一般是2-20 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8-32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2红1绿组成,三色象素筒用1红1绿1蓝组成。

  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级到4096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。
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