LED显示屏入门知识介绍

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LED 是 light emitting diode 发光二极管的英文缩写，简称 LED 。 LED 显示屏（ LED panel ）是通过一定的控制方式，用于显示文字、文本、图形、图像、动画、行情等各种信息以及电视、录像信号并由 LED 器件阵列组成的显示屏幕。作为新一代的显示媒体，已广泛应用在展览中心、交易中心、拍卖中心、金融中心、信息中心、证券、电信、税务、供电、海关、法院、消防、车站、机场、码头、人才市场等有营业大厅的公共场合。  

简单地讲LED显示屏就是由若干个可组合拼接的显示单元(单元显示板或单元显示箱体)构成屏体，再加上一套适当的控制器(主控板或控制系统)。所以多种规格的显示板(或单元箱体)配合不同控制技术的控制器就可以组成许多种LED显示屏，以满足不同环境，不同显示要求的需要。仔细分解一个LED显示屏，它由以下一些要素构成(以较为复杂的同步视频屏为例):
①  金属结构框架;户内屏一般由铝合金(角铝或铝方管)构成内框架，搭载显示板等各种电路板以及开关电源，外边框采用茶色铝合金方管，或铝合金包不锈钢，或钣金一体化制成。户外屏框架根据屏体大小及承重能力一般为角钢或工字钢构成，外框可采用铝塑板进行装饰。  
②  显示单元是显示屏的主体部分，由发光材料及驱动电路构成。户内屏就是各种规格的单元显示板，户外屏就是单元箱体。
③  扫描控制板该电路板的功能是数据缓冲，产生各种扫描信号以及占空比灰度控制信号。
④  开关电源将220V交流电变为各种直流电提供给各种电路。
⑤  双绞线传输电缆主控仪产生的显示数据及各种控制信号由双绞线电缆传输至屏体。
⑥  主控制仪将输入的RGB数字视频信号缓冲，灰度变换，重新组织，并产生各种控制信号。
⑦  专用显示卡及多媒体卡;除具有电脑显示卡的基本功能外还同时输出数字RGB信号及行，场，消隐等信号给主控仪。多媒体除以上功能外还可将输入的模拟Video信号变为数字RGB信号(即视频采集)。
⑧  电脑及其外设
⑨  其他信息源;电视机，DVD/VCD机,摄录像机及切换矩阵等。
显示性能   

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　　LED 显示屏按显示性能分为文本 LED 显示屏、图文 LED 显示屏，计算机视频 LED 显示屏，电视视频 LED 显示屏和行情 LED 显示屏等。行情 LED 显示屏一般包括证券、利率、期货等用途的LED 显示屏。
显示颜色  

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　　LED 显示屏按显示颜色分为单基色 LED 显示屏（含伪彩色 LED 显示屏），双基色 LED 显示屏和全彩色（三基色） LED 显示屏。按灰度级又可分为 16 、 32 、 64 、 128 、 256 级灰度 LED 显示屏等。
　　单色屏一般由红色发光材料构成。
　　双基色屏一般由红色和黄绿色发光材料构成。
　　三基色屏分为全彩色 (full color), 由红色，黄绿色 ( 波长 570nm) ，蓝色构成；真彩色 (nature color), 由红色，纯绿色 ( 波长 525nm), 蓝色构成。  
基本发光点

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   非行情类 LED 显示屏中，室内 LED 显示屏按采用的 LED 单点直径可分为 Φ3.0mm( 62500 点 /m 2) 、 Φ3.7mm(44100点 /m 2) 、 Φ4.8mm( 27800 点 /m 2) 、 Φ5mm(17200 点 /m 2) 、 Φ8mm(10000 点 /m 2) 等显示屏；
    室外 LED 显示屏按采用的象素直径可分为 Φ8mm(10000点 /m 2) 、 Φ12mm(3906 点 /m 2) 、 Φ16mm(2500点 /m 2) 、 Φ26mm( 1024 点 /m 2) 等 LED 显示屏。行情类 LED 显示屏中按采用的数码管尺寸可分 2.0cm(0.8inch)、 2.5cm(1.0inch) 、） 3.0cm(1.2inch)、 4.6cmm(1.8inch) 、 5.8cm(2.3inch) 、 7.6cm(3inch)等
使用环境  

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LED 显示屏按使用环境分为室内 LED 显示屏、半室外 LED 显示屏、室外 LED 显示屏
　　户内屏面积一般从不到 1 平米到十几平米 , 点密度较高，在非阳光直射或灯光照明环境使用，观看距离在几米以外，屏体不具备密封防水能力。
　　半户外屏介于户外及户内两者之间 , 具有较高的发光亮度 , 可在非阳光直射户外下使用，屏体有一定的密封，一般在屋檐下或橱窗内。
　　户外屏面积一般从几平米到几十甚至上百平米，点密度较稀 ( 多为 1000-10000 点每平米 ), 发光亮度在 3000-6000cd/ 平米 ( 朝向不同，亮度要求不同 ) ，可在阳光直射条件下使用，观看距离在几十米以外，屏体具有良好的防风抗雨及防雷能力。
安装方式  

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　　内嵌式、台阶式、吊装式、壁挂式、前维护、合页式  
同步和异步  

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　　同步方式是指 LED 显示屏的工作方式基本等同于电脑的监视器，它以至少 30 场 / 秒的更新速率点点对应地实时映射电脑监视器上的图像 , 通常具有多灰度的颜色显示能力，可达到多媒体的宣传广告效果。  
　　异步方式是指 LED 屏具有存储及自动播放的能力，在 PC 机上编辑好的文字及无灰度图片通过串口或其他网络接口传入 LED 屏 , 然后由 LED 屏脱机自动播放，一般没有多灰度显示能力，主要用于显示文字信息，可以多屏联网  
采集卡的主要功能

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LED显示屏是一种特殊的显示媒体 , 它不能直接接受计算机数据 , 需要进行一系列变换。采集卡的功能是把高速的计算机 ( 或多媒体显示卡上 ) 的显示数据进行采集 , 经过转换 , 并降频传输到主控器。

．  LED  发光材料
◆  LED  发光管（或称单灯）：
发光二极管的简称（Light  Emetting  Diode）。在某些半导体材料的PN  结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN 结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。由于LED  工作电压低（仅1.5V  -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

◆  LED  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，常用的为8X8 点阵模块。
◆  LED  集束管：为提高亮度,  增加视距，将两只以上至数十只LED  集成封装成一只集束管，作为一个像素。这种LED  集束管主要用于制作间距较大的户外屏，又称为像素筒。目前国内应用较少。
◆ 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。
2． LED  显示屏
◆  LED  屏体：将LED  模块或集束管按照实际需要大小拼装排列成矩阵，配以专用显示电路，直流稳压电源，软件，框架及外装饰等，即构成一台LED显示屏。
◆  屏体分辨率：
LED  显示屏横向像素点数乘以纵向像素点数，即为屏体分辨率。
◆  单元板：是显示屏的主体组成单元，由发光材料及驱动电路构成。室内屏通常由单元板构成。
◆  模组：户外显示屏的最小显示单元。由若干个发光二极管按照一定的排列顺序，通过焊接、灌胶等工艺封装在固定的模壳里，便成为一个模组。
◆ 单元箱体：是显示屏的主体组成单元，由单元板按一定次序组成。户外屏通常由单元箱体构成。
3． 像素
◆  像素：LED显示屏中的每一个可被单独控制的发光单元称为像素。
◆ 像素直径：像素直径∮是指每一LED 发光像素点的直径，单位为毫米。
◆  像素间距：LED  显示屏的俩俩像素间的中心距离称为像素间距，又叫点间距。点间距越密，在单位面积内像素密度就越高，分辨率亦高，成本也高。像素直径越小，点间距就越小。
4． 基色
◆  单基色：
每一个像素有一个LED  管芯，可以为红光管芯，可以为绿光管芯，也可以为蓝光管芯。由于蓝光管芯较贵，故单基色使用蓝光管芯较少。
◆  双基色：每一个像素有两个LED  管芯：一为红光管芯，一为绿光管芯。红光管芯亮时该像素为红色，绿光管芯亮时该像素为绿色，红绿两管芯同时亮时则该像素为黄色。其中红，绿为基色。
◆  全彩色：红绿双基色再加上蓝基色，三种基色就构成全彩色。由于蓝色管芯价格逐步下降，以及全彩色较强的表现力，全彩色屏市场需求正处于上升期。
5．  灰度
◆  灰度：是指像素发光明暗变化的程度。
6．  亮度
◆  亮度(Luminance)：在给定方向上;每单位面积上的发光强度。亮度的公制单位是cd/m2。
7． 控制技术
◆  扫描频率：
◆  占空比：在一定的显示区域内，同时点亮的行数与整个区域行数的比例。室内屏一般为1/16扫描或1/8  扫描，户外屏一般为静态。
◆  行驱动电路：
◆  列驱动电路：
8．  可视距离
◆  最小视距：
对于具有一定形状、亮度、距离的两个光点，无法分辩该两点的位置点到该两点
的最小垂直距离，称为最小视距，而该点与两个光点联线的夹角称为最小视角。因此影响最小视距和最小视角的因素有：光点的形状、亮度、距离。
◆ 最大视距：对于具有一定亮度、距离的矩形显示画面，无法分辩该矩形显示画面内容的位置点到该矩形画面的最小垂直距离，称为最大视距。因此影响最大视距的因素有：矩形显示画面亮度、距离。
◆  有效视距：大于最小视距，小于最大视距的范围，称为有效视距

扫描板主要功能
1、 在数据传输流中 , 把属于自己的这部分截流下来。  
2、 把数据转变成灰度等级信号 , 输出到显示板上进行扫描显示。  
3、 非线性纠正函数。  
数据传输分为发送卡和接收卡两部分

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发送卡是将主控器经过处理的数据以平衡方式传输给接收卡。 　
接收卡则以平衡方式接收发送卡传来的数据，并转换成标准 TTL 电平信号输出。  主控器

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主控器的功能是把采集卡来的数据进行暂存和格式变换 , 并把数据分区发送到显示屏上。主控器上共有 2 个数据发送口 , 每个口可控制 512 行数据 , 根据实际显示屏行数来确定需要多少发送卡  
灰度、灰度级

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灰度也可认为是亮度，在 LED 显示行业中，特指每种基色的发光亮度。将基色的发光亮度按强度大小划分，就是灰度级。显示屏能产生的灰度级越高，显示的颜色就越多，但造价也更高。例如 16 级灰度双基色显示屏，能显示的颜色就是 16X16=256 色。目前流行的是 16 级灰度和 256 级灰度二个技术档次。  
非线性灰度调制

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如同人们对声音的感觉一样、人眼对光强度的感受也是非线性的、也就是说，弱光时光强度增加一级，人眼感觉到的增加要高于一级；相反，强光时，光强度增加一级，人眼感觉到的增加要少于一级。因此如果显示屏的灰度输出按等比例调制输出的话，给人实际感觉到的灰度变化并不成比例，灰度级别层次不分明。如线性 16 级灰度给人的感觉是前 6 级亮度变化太大，后 6 级亮度则几乎没有增加，颜色失真严重。因此必须将灰度按非线性规律输出，以矫正人眼的视觉偏差，从而得到更逼真的彩色效果。线性灰度调制已淘汰，选择多灰度显示屏时不单看灰度级别，更要看是否有非线性灰度矫正功能。
扫描频率

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象电视机一样，室内 LED 显示屏采用的也是动态扫描显示。传统电视机采用 50Hz 扫描频率，给人感觉是显示屏有轻微抖动和上下滚动波纹，时间长容易使眼睛疲劳。因此现在高档电视机推出 100Hz 扫描技术，以消除这种现象。 LED 显示屏也有同样问题，因此扫描频率已成为衡量显示屏的一个重要指标。如 深圳市艾比森实业有限公司 的彩色显示屏的扫描频率均大于 150Hz ，有效地消除了闪烁和抖动现象，画面十分稳定。  
CRT 同步显示

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电脑显示器大多采用 CRT 显象管，因此电脑显示器有时也称为 CRT 显示器。CRT 同步显示是指 LED 显示屏的显示内容能实时、同步地反映电脑 CRT 显示器上的显示内容。
CRT 同步显示是通过装在主机上的 LED 卡由硬件自动实现的，不用软件干预。这样一来 LED 显示屏就象接在电脑上的一个镜象显示器一样，电脑显示器上显示的内容， LED 显示屏自动跟随显示，电脑多媒体等功能因此得以在 LED 显示屏上实现，用户对 LED 显示屏的控制简化为对电脑显示器的控制，大大提高软件利用率，方便用户自主开发软件。

怎样评估LED屏的好坏？  
      ·失控点  室内LED显示屏的失控点不大于万分之三，室外LED显示屏的失控点应不大于千分之三，且为离散壮；
      ·一致性  LED屏的一致性要好，整屏的亮度要均衡，无明显色块；
      ·安全性  无安全隐患、漏电流，对地漏电流应不超过3.5mA（交流有效值）；抗点强度，LED显示屏可50Hz、1500V（交流有效值）的实验电压Lmin不应发生绝缘击穿；同时LED显示屏在熔断器和开关电源处应有警告标志；
      ·外观，LED显示屏外框无明显划痕。室外LED显示屏象素管安装应一致，无松动及管壳破裂；
      ·结构，LED显示屏部分可采用钢、铝、木等材料，要求结构坚固，美观

.密度density  (点数) ;单位面积上像素点的数量(单位：点/m2)。点数同点间距存在一定计算关系，
计算公式是：密度=1÷像素中心距2  
LED显示屏的密度越高，图像越清晰，最佳观看距离范围越小

平整度level  up  degree发光二极管、像素、显示模块、显示模组在组成LED显示屏平面时的凹凸偏差。LED显示屏的平整度不好易导致观看时，屏体颜色不均匀

显示屏亮度luminance  of  LEDscreen LED显示屏在法线方向的平均亮度。单位：cd/m2。
在同等点密度下，LED显示屏的亮度取决于所采用的LED晶片的材质、封装形式和尺寸大小，晶片越大，亮度越高；反之，亮度越低。

视角viewing  angle在水平和垂直两个方向的亮度分别为LED显示屏法线方向亮度的一半时,该观察方向与LED显示屏法线的夹角分别称为水平视角和垂直视角，一般以±表示左右和上下各多少度

显示屏的尺寸设计
在设计屏体大小时,有三个重要的因素:
(1)  显示内容的需要；
(2)  场地空间条件；
(3)  显示屏单元模板尺寸（室内屏）或象素大小（户外屏）。
2．  耗电与电源要求
显示屏的耗电量分为平均耗电量和最大耗电量。平均耗电量又称工作电量，是平时实际耗电量。最大耗电量是启动时或全亮等极端情况时的耗电量，最大耗电量是交流电供电（线径，开关等）必须考虑的要素。平均耗电量一般为最大耗电量的1/3。显示屏属大型精密电子设备，为了安全使用及可*工作，其AC220V  电源输入端或与其相连计算机的AC220V  电源输入端必须接地。
注：计算机的AC220V  电源输入接地端已与计算机机壳相连。
3．  户外屏应考虑的问题
户外屏的主要问题如下:
（1）显示屏安装在户外，经常日晒雨淋，风吹尘盖，工作环境恶劣。电子设备被淋湿或严重受潮会引起短路甚至起火，引发故障甚至火灾，造成损失；
（2）显示屏可能会受到雷电引起的强电强磁袭击；
（3）  环境温度变化极大。显示屏工作时本身就要产生一定的热量，如果环境温度过高而散热又不良，集成电路可能工作不正常，甚至被烧毁，从而使显示系统无法正常工作；
（4）  受众面宽，视距要求远、视野要求广；环境光变化大，特别是可能受到阳光直射。
针对以上特殊要求，户外显示屏必须做到：
（1）  屏体及屏体与建筑的结合部必须严格防水防漏；屏体要有良好的排水措施，一旦发生积水能顺利排放；
（2）  在显示屏及建筑物上安装避雷装置。显示屏主体和外壳保持良好接地，接地电阻小于3欧姆，使雷电引起的大电流及时泄放；
（3）  安装通风设备降温，使屏体内部温度在-10℃～40℃之间。屏体背后上方安装轴流风机，排出热量；
（4）  选用工作温度在-40℃～80℃之间的工业级集成电路芯片，防止冬季温度过低使显示屏不能启动。；
（5）  为了保证在环境光强烈的情况下远距离可视，必须选用超高亮度发光二极管；
（6）  显示介质选用新型广视角管，视角宽阔，色彩纯正，一致协调,寿命超过10万小时。显示介质的外封装为目前最流行的带遮沿方形筒体，硅胶密封，无金属化装配；其外型精致美观，坚固耐用，具有防阳光直射、防尘、防水、防高温、防电路短路“五防”特点。