LED显示屏知识完整教程.docx

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LED显示屏知识完整教程

LED显示屏知识完整教程

目录------------------------------------------------------------------第1页

1--LED显示产品发展历程---------------------------------第02页

2--LED显示屏市场应用领域-------------------------------第03页

3--LED显示屏的分类-------------------------------------第04页

4--LED显示屏的基本构成---------------------------------第05页

5--LEDLED显示屏涉及的名词概念--------------------------第06页

6--LED显示屏的两种常规组装方式-------------------------第14页

7--LED显示产品一些问题的解答---------------------------第15页

8--LED显示屏显示原理-----------------------------------第16页

9--单元板/模组认识--------------------------------------第19页

10--显示板芯片------------------------------------------第22页

11--控制信号与显示接口----------------------------------第26页

12--LED单色条屏（室内屏）组装--------------------------第27页

13--LED单色室外屏的组装--------------------------------第35页

14--08接口转12接口原理---------------------------------第46页

15--LED胶水及材料说明----------------------------------第47页

16--汇总LED显示屏中的常见IC---------------------------第49页

1．LED显示产品发展历程

LED诞生于1923年，罗塞夫（lossen．o．w）在研究半导体sic时发现掺有杂质的p-n结，通电后会有光发射出来，由此研制出了发光二极管（led：

lightemittingdiode），但之后LED的应用一直不受重视。

随着电子工业的快速发展，在60年代，显示技术得到迅速发展，人们研究出pdp激光显示等离子显示板、LED液晶显示器、发光二极管led、等多种显示技术。

由于半导体的制作和加工工艺逐步成熟和完善，发光二极管已日趋在固体显示器中占主导地位。

LED之所以受到广泛重视并得到迅速发展，是因为它本身有很多优点。

例如：

亮度高、工作电压低、功耗小、易于集成、驱动简单、寿命长、耐冲击且性能稳定，其发展前景极为广阔。

目前正朝着更高亮度、更高耐气候性和发光密度、发光均匀性、全色化发展。

随着发展，人们需要—种大屏幕的显示设备，于是有了投影仪，但是其亮度无法在自然光下使用，于是出现了LED显示器（屏），它具有视角大、亮度高、色彩艳丽的特点。

LED大屏幕的发展呈现如下几个发展阶段：

1、第一代：

单色LED显示屏

   以单红色为基色，显示文字及简单图案为主，主要用于通知、通告及客流引导系统。

2、第二代：

双基色多灰度显示屏

   以红色及黄绿色为基色，因没有蓝色，只能称其为伪彩色，可以显示多灰度图像及视频，目前在国内广泛应用于电信，银行，税务，医院，政府机构等场合，主要显示标语，公益广告及形象宣传信息。

3、第三代：

全彩色（fullcolor）多灰度显示屏

   以红色，蓝色及黄绿色为基色，可以显示较为真实的图像，目前正在逐渐替代上一代产品。

4．、第四代：

真彩色（truecolor）多灰度显示屏

  以红色，蓝色及纯绿色为基色，可以真实再现自然界的一切色彩（在色坐标上甚至超过了自然色彩范围）。

可以显示各种视频图像及彩色广告，其艳丽的色彩，鲜亮的高亮度，细腻的对比度，在宣传广告领域应用具有极好的视觉震撼力。

真彩色5mm户内大屏幕属于上述第四代产品。

它具有高亮度，不受环境亮度影响，厚度薄，占用场地小，色彩鲜艳丰富，视角宽，可以在宽敞的厅堂环境应用，没有拼接图像损失。

LED诞生于1923年，罗塞夫（lossen．o．w）在研究半导体sic时发现掺有杂质的p-n结，通电后会有光发射出来，由此研制出了发光二极管（led：

lightemittingdiode），但之后LED的应用一直不受重视。

随着电子工业的快速发展，在60年代，显示技术得到迅速发展，人们研究出pdp激光显示等离子显示板、LED液晶显示器、发光二极管led、等多种显示技术。

由于半导体的制作和加工工艺逐步成熟和完善，发光二极管已日趋在固体显示器中占主导地位。

LED之所以受到广泛重视并得到迅速发展，是因为它本身有很多优点。

例如：

亮度高、工作电压低、功耗小、易于集成、驱动简单、寿命长、耐冲击且性能稳定，其发展前景极为广阔。

目前正朝着更高亮度、更高耐气候性和发光密度、发光均匀性、全色化发展。

随着发展，人们需要—种大屏幕的显示设备，于是有了投影仪，但是其亮度无法在自然光下使用，于是出现了LED显示器（屏），它具有视角大、亮度高、色彩艳丽的特点。

LED大屏幕的发展呈现如下几个发展阶段：

1、第一代：

单色LED显示屏

   以单红色为基色，显示文字及简单图案为主，主要用于通知、通告及客流引导系统。

2、第二代：

双基色多灰度显示屏

   以红色及黄绿色为基色，因没有蓝色，只能称其为伪彩色，可以显示多灰度图像及视频，目前在国内广泛应用于电信，银行，税务，医院，政府机构等场合，主要显示标语，公益广告及形象宣传信息。

3、第三代：

全彩色（fullcolor）多灰度显示屏

   以红色，蓝色及黄绿色为基色，可以显示较为真实的图像，目前正在逐渐替代上一代产品。

4．、第四代：

真彩色（truecolor）多灰度显示屏

  以红色，蓝色及纯绿色为基色，可以真实再现自然界的一切色彩（在色坐标上甚至超过了自然色彩范围）。

可以显示各种视频图像及彩色广告，其艳丽的色彩，鲜亮的高亮度，细腻的对比度，在宣传广告领域应用具有极好的视觉震撼力。

真彩色5mm户内大屏幕属于上述第四代产品。

它具有高亮度，不受环境亮度影响，厚度薄，占用场地小，色彩鲜艳丰富，视角宽，可以在宽敞的厅堂环境应用，没有拼接图像损失。

2．LED显示屏市场应用领域

LED显示屏的应用涉及社会经济的许多领域，主要包括：

（1）证券交易、金融信息显示。

这一领域的LED显示屏占到了前几年国内LED显示屏需求量的50%以上，目前仍为LED显示屏的主要需求行业。

上海证券交易所、深圳证券交易所及全国上万家证券、金融营业机构广泛使用了LED显示屏。

（2）机场航班、汽车站动态信息显示。

民航机场建设对信息显示的要求非常明确，LED显示屏是航班信息显示系统的首选产品，首都机场、上海浦东国际机场、海口美兰机场、珠海机场、厦门高崎机场、深圳黄田机场、广州新机场及全国数十家新建和改扩建机场都选用了国产的LED显示屏产品。

（3）港口、车站旅客引导信息显示。

以LED显示屏为主体的信息系统和广播系统、列车到发揭示系统、票务信息系统等共同构成客运枢纽的自动化系统，北京站、北京西站、南昌站、大连港等国内重要火车站和港口都安装了国内厂家提供的产品和系统。

（4）体育场馆信息显示。

LED显示屏已取代了传统的灯泡及CRT显示屏，国家体育场鸟巢、水立方、上海体育中心、大连体育场等许多国内重要体育场馆都采用了LED显示屏作为信息显示的主要手段。

（5）道路交通信息显示。

智能交通系统（ITS）的兴起，在城市交通、高速公路等领域，LED显示屏作为可变情报板、限速标志等，替代国外同类产品，得到普遍采用。

（6）调度指挥中心信息显示。

电力调度、车辆动态跟踪、车辆调高度管理等，也在逐步采用高密度的LED显示屏。

（7）邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。

遍布全国的服务领域均有国产LED显示屏在信息显示方面发挥作用。

（8）广告媒体新产品。

除单一大型户内、户外显示屏做为广告媒体外，国内城市出现了集群LED显示屏广告系统；商业大厦LED显示屏广告发布系统也已在全国中大城市主要地方得到采用并正在推广。

（9）演出和集会。

大型显示屏越来越普遍的用于公共和政治目的的视频直播，如在我国建国50周年大庆、美国总统大选、莫斯科850周年庆典、日本冬季奥运会、波兰教皇的访问、巴西狂欢节、世界各地的新千年庆典。

这些节日中大型显示屏增加了艺术影响力，在播放广告和信息的同时也团结了人们。

（10）展览和租赁。

在许多展览会，LED显示大屏幕作为展览组织者提供的重要服务内容之一，向参展商提供有偿服务，国外还有一些较大的LED大屏幕的专业性租赁公司，也有一些规模较大的制造商提供租赁服务。

    （11）学校和医院。

在高等院校应用LED显示屏作为对学生通知和科学宣传是一个现代化的教育工具。

在医院主要用来宣传药品体格和康健知识。

  随着技术的进步、成本的降低，LED显示屏将更多的被各行业所采用。

3．LED显示屏的分类

分类方式

品种

说明

使用环境

室内LED显示屏

室内LED显示屏在室内环境下使用，此类显示屏亮度适中、视角大、混色距离近、重量轻、密度高，适合较近距离观看。

室外LED显示屏

室外LED显示屏在室外环境下使用，此类显示屏亮度高、混色距离远、防护等级高、防水和抗紫外线能力强，适合远距离观看。

显示颜色

单基色LED显示屏

单基色LED显示屏由一种颜色的LED灯组成，仅可显示单一颜色，如红色、绿色、橙色等。

双基色LED显示屏

双基色LED显示屏由红色和绿色LED灯组成，256级灰度的双基色显示屏可显示65,536种颜色（双色屏可显示红、绿、黄3种颜色）。

全彩色LED显示屏

全彩色LED显示屏由红色、绿色和蓝色LED灯组成，可显示白平衡和16,777,216种颜色。

显示功能

图文LED显示屏

     （异步屏）

图文LED显示屏可显示文字文本、图形图片等信息内容。

可联网脱机显示。

视频LED显示屏

（同步屏）

视频LED显示屏可实时、同步地显示各种信息，如二维或三维动画、录像、电视、影碟以及现场实况等多种视频信息内容。

4．LED显示屏的基本构成

1、异步屏：

一般由显示单元板（模组）、条屏卡、开关电源、HUB板（可选）组成

通过串口线与计算机连接，进行显示文字的更改，之后可以脱开计算机工作。

2、同步屏：

 同步屏系统比较复杂，系统可大可小，一般由计算机、DVI显卡、数据发送卡、同步数据接收卡、HUB板、网线、LED显示屏等组成。

系统始终需要联机计算机工作，将计算机上的图像文字显示在LED大屏幕上。

5．LED显示屏涉及的名词概念

1、像素：

是LED显示屏的最小成像单元。

俗称“点”或“像素点”。

     上图所示由2红2绿组成1个显示像素点

2、显示模块：

由若干个显示像素组成的，结构上独立的组成LED显示屏的最小单元。

  ·室内屏用的是8x8的显示模块，即每个显示模块有64个像素

·室外屏使用的是单个的灯珠，通常由1-3个相同或不同颜色的灯珠组成模块的一个像素点。

如上面右图的室外屏模组就是由2个红色灯珠组成1个显示像素点

3、显示模组：

由电路及安装结构确定的并具有显示功能的组成LED显示屏的独立单元。

简单说就是为便于组装和显示，出厂的半成品通常是以显示模组形式提供的，将多个显示模块加显示驱动做在一起。

室内屏俗称“单元板”；室外屏俗称“模组”，再将若干个模组加上机箱、风扇、电源等构在一起成为“箱体”，多用于大型的全彩屏。

·室内屏单元板通常有64x32（64列32行、由32个模块组成）、64x16

（64列16行、由16个模块组成）等。

下图是一个64x16的单元板：

室内屏单元板正面                     室内屏单元板背面

·室外屏模组通常有64x32、32x32、32x16、16x16、16x8多种

 上图为16x8（2红）的室外屏模组。

加了防水结构用于全户外，我们可以看到塑料壳体，最右侧是它的整个结构刨图：

显示板上插的是灯珠、背板上是显示驱动电路，这是分体结构的，也有的是将显示板和显示驱动电路做在一块电路板上的整体结构的，下面的两个图我们可以看到区别。

面板、后壳其实是一个塑料罩壳，面板上对应灯珠位置开有孔，以使灯珠漏出头，后壳上有用于安装的螺丝孔或磁柱，使模块便于组装。

模块的前面灌有显示屏专用的防水胶。

室外屏模块正面

室外屏模组背面                    室外屏模组背面

（显示板和驱动板为分离结构）          （显示板和驱动板为整体结构）

大型室外全彩屏所用箱体通常由若干个模组+机箱+风扇+电源组成

4、LED显示屏屏体：

将单元板/模组/箱体按一定方式拼接在一起，加上控制卡/控制系统、电源和框架等就构成为LED显示屏。

  室内屏：

显示单元板+控制卡+电源+铝型框架

室外屏：

显示模组+控制卡+电源+铝型框架

全彩屏：

显示箱体+控制系统+计算机+通讯网络+架体等组成

5、点距：

就是2个像素点之间的距离。

主要是取决于观看者的距离。

通常点距的概念用于室外屏，有P6、P7.62、P8、P10、P12、P16、P20等，以毫米mm为单位。

室外屏观看距离一般在30米内，采用不大于P16（16mm）的模组。

点距越密，显示出来的字笔画越细腻，单位面积像素点越多，显示屏成本越贵。

6、扫描方式：

通常对于室外屏模组还有一个扫描方式的问题。

扫描方式决定了模组之间连接的形式，扫描方式有1/16、1/8、1/4、1/2、静态这几种。

因为LED显示屏是逐行刷新显示的，扫描方式也就决定了显示刷新的方式，如1/16就是每次刷新1行，16行为一个扫描周期，需ABCD四个信号控制；1/8就是每次刷新1行，8行为一个扫描周期，需ABC三个信号控制；其它依次类推。

如果采用相同的LED灯，1/16扫的亮度要比1/8低，静态（1/1）的亮度是最高的。

户内的屏一般采用1/16扫，户外和半户外的一般采用1/16或者1/8。

对于放置在屏经常受到猛烈阳光照射的环境，就最好用1/4扫描。

扫描方式

走线描述

图示

1/16

（十六分之一）扫描

16.0：

直行走线，

一路数据带16行。

1/8

（八分之一）扫描

8.0：

直行走线，

一路数据带8行。

8.1：

上蛇行，

一路数据带16行，

8行折列。

8.2：

下蛇行，

一路数据带16行，

8行折列。

1/4

（四分之一）扫描

4.0：

直行走线，

一路数据带4行。

4.1：

上蛇行，

一路数据带16行，

8行折列。

4.2：

下蛇行，一路数据带16行，8行折列。

4.3：

上蛇行，一路数据带8行，8行折列。

4.4：

下蛇行，一路数据带8行，8行折列。

6．LED显示屏的两种常规组装方式

1、框架结构

   在屏幕较小时，是在工厂组装成整屏；屏幕较大时，按单元板发货。

由工程人员在现场组装。

组装时，先将单元板和电源分别固定在板筋背条上，进而拼装成屏体。

2、箱体结构

   箱体与箱体之间采用秘密窃取的方法定位销定位、锁紧机构拉紧，都能使安装更加精密、准确，保证箱体上下、左右之间的LED间距在实际误差要求范围之内，从整体上保证了整个屏体的显示效果。

7．LED显示产品一些问题的解答

1、LED显示屏模组规格计算方法：

间距计算方法：

每个像素点到另外一个像素点之间的距离，每个像素点可以是一颗LED灯如1R、两颗LED灯2R/1R1G、三颗LED灯2R1G

长度和高度计算方法：

点间距×点数=长/高

如：

P16长度=16点×1.6㎝=25.6㎝

高度=8点×1.6㎝=12.8㎝

P10长度=32点×1.0㎝=32㎝

高度=16点×1.0㎝=16㎝

屏体使用模组数：

总面积÷模组长度÷模组高度=使用模组数

如：

10个平方的P16户外单色LED显示屏使用模组数等于：

10平方米÷0.256米÷0.128米=305.17678≈305个

更加精确的计算方法：

长度使用模组数×高度使用模组数=使用模组总数

如：

长5米、高2米的P16单色LED显示屏使用模组数：

长使用模组数=5米÷0.256米=19.53125≈20个

高使用模组数=2米÷0.128米=15.625≈16个

使用模组总数目=20个×16个=320个

2、是不是屏的亮度越来高越好呢？

应该怎样决定屏的亮度？

答：

不是的，屏亮度越高，价格就越高。

亮度太高会刺眼，不舒适。

要根据环境的亮度来决定屏的亮度。

对于白天不需要日光灯照明的环境，我们建议采用半户外1/16扫的单元板就足够了。

如果是大马路，向西，周围没树，白天很亮，就用1/8扫。

3、点距这么多规格，那种好呢？

越密越好？

答：

不是的，越密就越贵。

太稀疏的话，近距离看不清。

对于横幅来说，10mm是比较合适的。

有的店面为了省钱，又想做个大的横幅，用点距30mm的单元板来做，可是马路好窄，对面行人看过来，字太大了，要停下来仔细看才知道是什么内容，效果适得其反。

4、显示屏寿命一般多长？

答：

LED是一种半导体器件，其寿命为10万小时。

LED显示屏的寿命取决于其所采用的LED灯的寿命和显示屏所用的电子元器件的寿命。

一般平均无故障时间应不低于1万小时。

8．LED显示屏显示原理

下面是一个8x8的点阵LED结构

从图上看，8X8点阵共需要64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一行置高电平，某一列置低电平时，则相应的二极管就亮。

   将许多这样的模块组合在一起，就是我们通常说的单元板/模组，而驱动其显示需要显示驱动电路和诸如单片机之类的智能控制芯片。

通常我们的单元板/模组是带有显示驱动电路的，我们还需要带有单片机的控制卡才能将我们所需要显示的文字/图形显示在屏幕上。

电路原理图示如下：

无论文字还是图形都是由点阵组成的，比如我们常用的汉字，完整的点阵由16x16、32x32等等，每个点就是一个像素点。

将黑点处（点亮的像素点）定义为1，白点处（不亮的像素点）定义为0，就可以编写成能在单片机中保存的字型格式：

{0xDF,0xFD,0xDF,0xFD,0x03,0xC0,0xDF,0xFD,0xDF,0xFD,0x01,0x80,0xDF,0xFD,0xEF,0xFB,

0xFF,0xFF,0x7B,0xEF,0x7C,0x9F,0x77,0xF5,0x77,0xEB,0x7B,0xEB,0x5F,0xFF,0xBF,0xFF},

{0x7F,0xFF,0x01,0xC0,0x7F,0xFF,0x03,0xE0,0xFF,0xFF,0x07,0xF0,0xF7,0xF7,0x07,0xF0,

0xFF,0xFF,0x00,0x80,0xFF,0xFF,0x07,0xF0,0xF7,0xF7,0xF7,0xF7,0x07,0xF0,0xFF,0xFF},

{0xBF,0xFF,0xBB,0xFD,0xBB,0xF3,0xBB,0xF7,0x01,0x80,0xDB,0xFF,0xDF,0xFF,0x1F,0xF8,

0xFF,0xFF,0xAF,0xFB,0xAF,0xFB,0x77,0xFD,0xFB,0xFE,0x7D,0xF9,0x9E,0xC7,0xE7,0xEF},

{0xFF,0xEF,0x81,0xEF,0xBD,0xEF,0xAD,0xEF,0xAD,0x80,0xAD,0xE7,0xAD,0xE7,0xAD,0xEB,

0xFF,0xFF,0xAD,0xED,0xEF,0xED,0xD7,0xEE,0xB7,0xEF,0x3B,0xEF,0xBD,0xEB,0xFE,0xF7} 

这是16x16的点阵汉字，每个汉字32个字节。

比如我们要显示“恭喜发财”这4个字，首先：

送出“恭喜发财”的各头2个字节

0xDF0xFD0x7F0xFF0xBF0xFF0xFF0xEF

每个字节都是8位，这样一共送出了8x8=64位（列），送出这些位信号是通过

DI信号端送出的（串行送出），在每送出1位时CLK信号端都要高低变换一次，

称为串行移位，使得64位（列）的每一位都被移送到了74HC595的输入端口上。

送出锁存信号STB，即STB信号高低变换一次，这样74HC595的输入端口上64位

（列）数据就被送到74HC595的输出上，一行显示就出来了。

锁存信号也使得下一

行数据串行移位送出不会影响到上一行的显示。

由单片机再通过74LS138变换ABCD的组合，选出下一个显示行。

重复的过程，但送出的数据相应的向后移动，即“恭喜发财”的3-4字节、

    5-6字节。

。

。

。

。

。

。

行选择也是从第1行到第16行

16行显示一遍称为一个显示刷新周期，无论LED显示屏的大小如何，一个显示刷新周期必须在20毫秒以内完成，否则会出现闪动，单片机速度很快，32行200列以内的显示通常是没有问题的。

但当LED显示屏更大时就要选择速度更快的单片机或DSP来完成了。

  完成LED显示的功能是由控制卡来实现的，无论简单的单色屏还是复杂的全彩屏，显示原理都是一样的，很简单。

但如要实现诸如左右移动、飞入飞出、嵌色变换等特殊效果，还需要在单片机或DSP上编写非常复杂的算法程序，却不是一般人能做到的。

好在现在有上百家控制卡生产研发的厂家公司，他们推出有性能各异的控制卡可以供我们选择，我们一是要看他们的功能，还要看他们能支持的LED屏像素点，功能越多、支持的像素点越多，价格越贵。

9．单元板/模组认识

室内屏、室外屏、全彩屏等其显示原理都是一样的，而最大的区别就在于显示板的不同，下面我们分别来认识不同的显示单元板/模组。

 1、室内单元板：

2、半户外模组：

3、全户外模组：

10．显示板芯片简介

认识显示板元件工作原理也是对于组装和维修的基础

 驱动芯片主要是74HC595 74HC245/244 74HC138  4953。

74HC245的作用：

信号功率放大

  单元板/模组是由多块串接在一起的，而控制信号是比较弱的，在信号传递过程中需要将它的功率进行放大

第1脚DIR，为输入输出端口转换用，DIR=“1”高电平时信号由“A”端输入“B”端输出，DIR=“0”低电平时信号由“B”端输入“A”端输出。

第2~9脚“A”信号输入输出端，A1=B1、、、、、、A8=B8，A1与B1是一组，如果DIR=“1”G=“0”则A1输入B1输出，其它类同。

如果DIR=“0”G=“0”则B1输入A1输出，其它类同。

第11~18脚“B”信号输入输出端，功能与“A”端一样，不再描述。

第19脚G，使能端，若该脚为“1”A/B端的信号将不导通，只有为“0”时A/B端才被启用，该脚也就是起到开关的作用。

第10脚GND，电源地。

第20脚VCC，电源正极。

74HC1