LED显示屏系列简要培训

重庆四联光电科技有限公司LED显示屏系列简要培训CHONGQINGSILIANOPTOELECTRONICSSCIENCE&TECHNOLOGYCO,.LTD.LED系统研究所黄伟主要内容※LED基础知识※LED显示屏基础知识※实际问题光的基本度量1.光通量光源在单位时间内发出的光量称为光源的光通量，通常用符号Φ表示，单位为（lm）。例如，普通60W白炽灯的光通量约为500lm，普通36W的T8管荧光灯的光通量约为2500lm。2.发光强度光源在给定方向的单位立体角内发出的光通量定义为光源在该方向上的发光强度（简称光强），以I表示，单位为坎德拉（cd），也就是过去使用的烛光，1cd=1lm·1sr-1。•3.光照度•在被照物体表面上，单位面积内所接收到的光通量称为光照度（简称照度）。光照度是表征表面被照明程度的量，以E表示，单位为勒克斯（lx），1lx=1lm·1m-2。•通常，满月夜晚的地面照度约为0.2lx，白天采光良好的室内照度为100~500lx。•4.亮度•指被照物体单位面积在某一方向上所发出或反射的发光强度，用以显示被照物的明暗差异。其公制单位为CD/m2，或尼特（nit）。Led的产生•早在1907年，科学家就发现碳化硅（SiC）的PN结产生的发光现象，20世纪20年代末和30年代初，人们又发现了从锌硫化物与铜中提炼的黄磷也可发光。由于SiC和黄磷发出的光很暗，人们先后停止对其的研究。业界一般认为，真正具有商业价值的红光LED问世于20世纪60年代末期。LED的发光原理•LED是利用半导体PN结或类似结构把电能转换成光能的器件。当PN结外加一个正向偏置电压时，即P型材料接正极，N型材料接负极，PN结势垒将降低，N区的电子将注入到P区，P区的空穴注入到N区，从而出现非平衡状态。这些注入的电子和空穴在PN结处相遇发生复合，将多余的能力以光的形式释放出来，从而观察到PN结发光。LED产业链主要分为：上游、中游、下游。上游：指LED衬底材料和外延片制备及生产设备制备。中游：指LED芯片制备。下游：指封装及产品应用。世界及我国LED产业布局Led的主要参数Led的主要参数光度量：发光强度和总光通量。辐射度量：辐射强度和总辐射量。色度：光学参数电学参数：热性能：结温、热阻、壳体温度等。光学性能显示应用：亮度、视觉分布、颜色等。照明应用：生物应用：色温、色纯度、半宽度、显色指数、波长。启动门限电压、正向电流、正向电压降、反向电流、反向击穿电压、开关时间等。有效辐射功率、有效辐射照度等。光通量、光束的空间分布、颜色、显色性等。LED的应用•1.LED的指示应用•2.LED在LCD背光照明中的应用3.LED显示屏应用4.LED交通信号灯应用5.LED在景观装饰照明中的应用6.LED在汽车上的应用7.LED在普通照明及其他方面的应用2011年我国LED应用发展最快的领域及主要室内照明产品。什么是led显示屏？•20世纪90年代后，LED显示屏在世界范围内得到广泛应用，成为一种重要的现代信息发布媒体手段。LED显示屏主要生产企业分布在美国、欧洲、日本和中国。我国早在20世纪90年代初就开发了16级亮度、256色视频控制及无线遥控等具有国际先进水平的技术，目前在全彩色led显示器、256级亮度视频控制、集群无线控制、多级群控等方面均达到国际先进水平。国内LED显示屏国产化率近100%，在海外，我国显示屏销售份额达20%，具有较强竞争力。•LED显示屏(LEDpanel)，是由LED点阵组成，通过红色或绿色灯珠的亮灭来显示文字、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。通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。通常LED显示屏不仅仅包括屏本身，还有其他辅助设备，如音箱、功放、配电柜、电脑等。LED显示屏常用术语解释•1.LED亮度发光二极管的亮度一般用发光强度(LuminousIntensity)表示,单位是坎德拉cd。•2.LED象素模块LED排列成矩阵或笔段，预制成标准大小的模块。•3.象素(Pixel)与象素直径LED显示屏中每一个可被单独控制的LED发光单元(点)称为象素(或象元)。象素直径∮是指每一象素的直径，单位是毫米。•4.点间距、象素密度与信息容量•LED显示屏的两两象素的中心距或点间距(DotPitch)；单位面积内象素的数量称为象素密度；单位面积内所含显示内容的数量称为信息容量。•5.分辨率•LED显示屏象素的行列数称为LED显示屏的分辨率。分辨率是显示屏的象素总量，它决定了一台显示屏的信息容量。•LED显示屏(LEDPanel)•将LED象素模块按照实际需要大小拼装排列成矩阵，配以专用显示驱动电路，直流稳压电源，软件，框架以及外装饰等，即构成一台LED显示屏。•6.灰度•灰度是指象素发光明暗变化的程度，一种基色的灰度一般有8级至1024级。•7.双基色•现今大多数彩色LED显示屏是双基色彩色屏，即每一个象素有两个LED管芯：一为红光管芯，一为绿光管芯。红光管芯亮时该象素为红色，绿光管芯亮时该象素为绿色，红绿两管芯同时亮时则该象素为黄色。其中红，绿称为基色。•8.全彩色•红绿双基色再加上蓝基色，三种基色就构成全彩色。由于构成全彩色的蓝色管和纯绿色管芯的技术现在已经成熟，故市面基本都用全彩色。LED显示屏的分类•1.按颜色基色分类：单基色显示屏、双基色显示屏、全彩色显示屏。•2.按显示器件分类：数码显示屏、点阵图文显示屏、视频显示屏。•3.按使用场合分类：室内显示屏、室外显示屏。•4.按发光点直径及间距分类：按直径分如Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm等；•按间距分如PH10、PH12、PH14、PH16、PH20、PH25等。•5.按显示方式分：静态、横向滚动、垂直滚动和翻页显示等。LED显示屏的特点•a.亮度高：户外LED显示屏的亮度大于4000cd/m2，是目前唯一能够在户外全天候使用的大型显示终端；户内LED显示屏的亮度大于1000cd/m2。•b.寿命长：LED寿命长达100,000小时（十年）以上，该参数一般都指设计寿命，亮度暗了也算。•c.视角大：室内视角可大于160度，户外视角可大于120度。视角的大小取决于LED发光二极管的形状。•d.屏幕面积可大可小，小至不到一平米，大则可达几百、上千平米。•e.易与计算机接口，支持软件丰富。LED显示屏的扫描方式•扫描方式：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。•室内单双色一般为1/16扫描，室内全彩一般是1/8扫描，室外单双色一般是1/4扫描，室外全彩一般是静态扫描。•目前市场上LED显示屏的驱动方式有静态扫描和动态扫描两种，静态扫描又分为静态实像素和静态虚拟，动态扫描也分为动态实像和动态虚拟；驱动器件一般用国产HC595，台湾MBI5026，日本东芝TB62726，一般有1/2扫、1/4扫、1/8扫、1/16扫。BRRG单点像素虚拟像素技术原有控制技术虚拟像素：是利用软件算法控制每种颜色的发光管最终参与到多个相邻像素的成像当中，从而使得用较少的灯管实现较大的分辨率。实像素屏：就是指构成显示屏的红绿蓝三种发光管中的每一种发光管最终只参与一个像素的成像使用，以获得足够的亮度。LED显示屏的关键技术指标•1.像素失控率•像素失控率是指显示屏的最小成像单元（像素）工作不正常（失控）所占的比例。而像素失控有两种模式：一是盲点，也就是瞎点，在需要亮的时候它不亮，称之为瞎点；二是常亮点，在需要不亮的时候它反而一直在亮着，称之为常亮点。•失控的像素数占全屏像素总数之比，我们称之为“整屏像素失控率”。另外，为避免失控像素集中于某一个区域，我们提出“区域像素失控率”，也就是在100×100像素区域内，失控的像素数与区域像素总数（即10000）之比。•2.灰度等级•灰度也就是所谓的色阶或灰阶，是指亮度的明暗程度。灰度是显示色彩数的决定因素，一般而言灰度越高，显示的色彩越丰富，画面也越细腻，更易表现丰富的细节。•灰度等级主要取决于系统的A/D转换位数。•灰度虽然是决定色彩数的决定因素，但并不是说无限制越大越好。因为首先人眼的分辨率是有限的，再者系统处理位数的提高会牵涉到系统视频处理、存储、传输、扫描等各个环节的变化，成本剧增，性价比反而下降。一般来说民用或商用级产品可以采用8位系统，广播级产品可以采用10位系统。•3.亮度鉴别等级•亮度鉴别等级是指人眼能够分辨的图像从最黑到最白之间的亮度等级。但是由于人眼对亮度的敏感性有限，并不能完全识别这些灰度等级。也就是说可能很多相邻等级的灰度人眼看上去是一样的。而且眼睛分辨能力每人各不相同。对于显示屏，人眼识别的等级自然是越多越好，因为显示的图像毕竟是给人看的。人眼能分辨的亮度等级越多，意味着显示屏的色空间越大，显示丰富色彩的潜力也就越大。亮度鉴别等级可以用专用的软件来测试。•4.灰度非线性变换•灰度非线性变换是指将灰度数据按照经验数据或某种算术非线性关系进行变换再提供给显示屏显示。为了能够让LED显示效果能够符合传统数据源同时又不损失灰度等级，一般在LED显示系统后级会做灰度数据的非线性变换，变换后的数据位数会增加（保证不丢失灰度数据）。现在国内一些控制系统供应商所谓的4096级灰度或16384级灰度或更高都是指经过非线性变换后灰度空间大小。4096级是采用了8位源到12位空间的非线性变换技术，16384级则是采用8位到16位的非线性变换技术。由8位源做非线性变换，转换后空间肯定比8位源大。一般至少是10位。如同灰度一样，这个参数也不是越大越好，一般12位就可以做足够的变换了。LED显示屏技术优势•(1)采用进口LED优质管芯：具有视角大、功耗小、色彩均匀一致、屏厚超薄、屏体重量轻、故障率低、易维护等优势。•(2)采用PCTV卡:该卡是一块性能卓越的集显示、采集、视频捕获等功能的多媒体显示卡,。•(3)采用最新DVI接口技术:DVI接口(DigitalVisualInterface)是PC机与数字式平板显示器(包括)接口的工业标准。•特点：①无数据损失；②不受到PC机限制；③方便升级；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(8bit)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。•(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。怎样评估LED屏的好坏•1.平整度•显示屏的表面平整度要在±1mm以内，以保证显示图像不发生扭曲，局部凸起或凹进会导致显示屏的可视角度出现死角。平整度的好坏主要由生产工艺决定。•2.亮度及可视角度•亮度的大小直接影响到显示屏的显示效果，亮度的大小主要由LED管芯的好坏决定。•可视角度的大小直接决定的显示屏受众的多少，故而越大越好。可视角度的大小主要由管芯的封装方式来决定。•3.白平衡效果•白平衡效果是显示屏最重要的指标之一。色彩学上当红、绿、蓝三原色的发光强度比例为3:6:1时才会显示出纯正的白色，如果实际比例有一点偏差则会出现白平衡的偏差，一般要注意白色是否有偏蓝色，偏黄绿色现象。白平衡的好坏主要由显示屏的控制系统来决定，管芯对色彩的还原性也有影响。•4.色彩的还原性•色彩的还原性是指显示屏对色彩的还原性，即显示屏显示的色彩要与播放源的色彩保持高度一致，这样才能保证图像的真实感。•5.有无马赛克、死点现象•马赛克是指显示屏上出现的常亮或常黑的小四方块，既模组坏死现象，其主要原因为显示屏所采用的接插件质量不过关。•死点是指显示屏上出