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LED基本知识
LED基本知识
一、LED拼接屏目前主要有以下几个种类：
室外双色LED显示屏：
室外双色显示屏广泛应用于广场、商业中心、公路等人口密集的户外场所。
具有亮度高、可全天侯显示、显示内容和方式修改灵活方便、显示功能强大、功耗小寿命长等特点。
LED屏幕分为图文屏幕和视讯影片用屏幕，均由LED矩阵块组成。
图文屏幕可与电脑同步显示汉字、英文文字和图形；视讯屏幕采用微型电脑IC进行控制，图文、影片并茂，以即时、同步、清晰的资讯传播方式播放各种资讯，还可显示2D、3D动画、录影、电视、DVD/VCD节目以及现场实况。
它的优点：
亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与积体电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。
广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、旅馆、银行、证券市场、建筑市场、工业企业管理和其他公共场所。
其他一些显示技术，如LCD，机电结构类的屏幕和灯泡显示在某些特定的场合还有一定的用途，但LED屏幕被证明是最可靠，高效，节能，明亮，在技术上也最方便实现。
LED就是lightemittingdiode，发光二极体的英文缩写，简称LED。
LED发光技术的原理是某些半导体材料在通以电流的情况下会发出特定波长的光，这种电到光的转换效率非常高，对所用材料进行不同的化学处理，就可以得到各种亮度和视角的LED。
它是一种通过控制半导体发光二极体的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录影信号等各种资讯的屏幕。
室内全彩LED显示屏：
全彩色也称为三基色：
即由红、绿、蓝三原色组成最小的显示单位。
与计算机显示器的工作原理一致。
能真实的还原色彩红、绿、蓝、各256级灰度构成16.7M（百万）种颜色，能实时显示色彩丰富的动态图象。
室外全彩LED显示屏：
全彩色也称为三基色：
即由红、绿、蓝三原色组成最小的显示单位。
与计算机显示器的工作原理一致。
能真实的还原色彩红、绿、蓝、各256级灰度构成16.7M（百万）种颜色，能实时显示色彩丰富的动态图象。
室内双色LED显示屏：
双色显示屏广泛用于金融、邮电、电信、电力、医院、部队、公安、商场、财政、税务等部门和场所。
多年来，LED显示屏依靠其独特的低价、低耗、高亮度、长寿命等优越性一直在平板显示领域扮演着重要的角色，并且在今后相当长的一段时期内还有相当大的发展空间。
LED显示屏具有高亮度、可拼接使用、方便灵活、高效低耗等优点，使得它在大面积显示，特别是在体育、广告、金融、展览、交通等领域的应用相当广泛。
LED显示屏从单色至全彩的广跨度品种提供，为其适应广泛的应用提供了基础，并且由于其高亮度、高可靠性、超强抗环境光的能力，使得LED显示屏在诸多户外以及特殊应用场合有着不可替代的地位。
二．显示屏的基本构成：
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。
三．是LED屏幕常规参数：
像素（PIXEL）
是画面上可以被独立控制的最小单元，PIXEL是pictureelement的缩写，在三基色屏幕上，像素由三部分组成：
红，绿，篮，每一部分由一个或几个LED组成，理论上，分别调节红，绿，蓝的亮度，可以表现出任意顏色。
间距（PITCH）
相邻像素的中心距离。
间距越小，可视距离越短。
解析度（Resolution）
通常用于数位显示设备，表示总的像素数量，一般写成宽X高的形式，如800X600。
可视角度（ViewingAngle）
当观察者面对LED时可以看到LED的最大亮度，当观察者向左或右移动时，看到的亮度会减小，当亮度减到最大亮度的一半时，此时所处的角度加上向反方向移动得到的角度之和，称水准可视角度，垂直可视角度用同样方式测量。
LED的视角厂家会给出参数。
亮度（Brightness）
亮度在任何显示设备中都是最重要的参数。
亮度的主单位叫烛光（candela），用CD表示，单个LED的亮度通常用millicandelas，MCD，即千分之一CD，把一个平方米的LED亮度加在一起，就得到单位面积亮度，用尼特（NITS）表示，1NITS＝1CD/m2
可视距离（ViewingDistance）
对于各种显示器件来说，最佳的观察距离应该是人眼无法分辨出像素的最小距离，，这个距离大约是点间距的3400倍。
电视和电脑的观测距离通常要小于这个要求，但可接受的距离不能小于点间距的1700倍。
画面更新率/刷新率（RefreshRate）
屏幕画面更新的速率，通常用赫兹表示（Hz），与帧频是不同的。
帧频（FrameRate）
屏幕每秒显示的图像帧的数量，通常取决于输入的信号（25fpsforPAL,30fpsforNTSC）
场频（Field）
PAL和NTSC的一半帧，因为PAL和NTSC是隔行扫描，每次刷新只显示半帧图像。
纯绿（Puregreen）和真绿（truegreen）
过去30年，各种顏色LED被相继开发出来，首先是红色，黄色，黄绿色，蓝色LED和纯绿LED在90年代相继被日亚工程师发明.至此,制造LED全彩色屏幕成为可能.播放视频的LED屏幕必须用纯绿，如果用黄绿来做，顏色肯定不真实，如果一个像素里绿管的数量很多，比红管和蓝管的数量多，那肯定是黄绿管，因为黄绿的亮度不够，必须用多个，但黄绿LED价格低廉。
该种屏幕俗称偽彩屏。
色温
红绿蓝三色的亮度必须平衡才能准确的还原真实色彩，换句话说，LED的白色必须是白色，而不是粉红色。
如果红绿蓝都处于最高亮度，混合出的色彩通常不是白色，为了得到白色（通常称为6500K色温），红绿蓝中须有一个或两个的亮度调低，为了获取正确的白色，必须反復测量调整亮度，这个过程称白平衡。
灰度（GreyLevels）
LED屏幕能表现的色彩数量取决于RGB三色的灰度等级，在标准的全彩屏幕中为256级灰度，对于体育场馆的LED全彩系统，256灰度是不够的，无法准确的恢復还原色彩。
也称色彩深度，指不同亮度的数量，红绿蓝有各自的灰度，在全彩色系统中一般是256级灰度，可以产生256X256X256＝16,777,216种顏色，在PC中称为24位元色，在LED显示系统中称为8位元系统。
GAMMA矫正（gammacorrection）
这是一种通过变换函数来减少灰度数量，从而产生一个更接近真实环境的色彩和对比度，全彩屏实际表现的顏色受到很多限制，当夜晚时，必须降低屏体亮度，此时能够显示的色彩就会减少，因此，数位RGB显示的色彩肯定少于16M色，为了解决这个问题，需要更高层次的灰度，1Bill色的系统（红绿蓝各1024级色）可以表现更真实的色彩，因为从256级灰度扩大到1024级，极大的丰富了可表现的色彩数目。
虚拟像素技术（VirtualResolution）
也称共用像素或动态像素，将4倍于物理像素的像素快速的按奇偶列和奇偶行分4次送到物理像素上显示，其效果相当于将间距缩小一半，其成本与传统做法基本相比，基本没增加，但可以做到原来4倍的解析度。
一致性（Uniformity）
整个画面的品质很大程度上取决于LED的一致性。
一致性的问题是LED固有的问题，当LED生产时。
他们的亮度，视角，还有其他的特性实际上都不统一，这些参数分佈在某一范围，制造商工艺控制的越好，这个范围越小，选用优质厂商提供的LED可以减少调试的工作量，人眼对顏色和亮度的敏感度相当高，对于LED之间的差别很容易察觉，特别在高亮的显示系统中，这种差别更大，设计者必须采用各种技术来消除这种差别，增加一致性。
色差（ColourShift）
LED屏幕由红绿蓝三色组合来产生各种顏色，但这三种顏色由不同材料做成，视角是有差异的，不同LED的光谱分佈都是变化的，这些能被观测的差异称为色差。
当偏过一定角度观察LED时，其顏色发生改变,人眼判断真实画面的色彩的能力（比如电影画面）比观测电脑产生的画面要好。
1）物理指标
像素中心距pixelpitch（点间距）
相邻像素中心之间的距离。
（单位：
mm）
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=（1000÷像素中心距）。
LED显示屏的密度越高，图像越清晰，最佳观看距离范围越小。
最佳视距
密度（点/m2）
点间距（mm）
最佳视距（米）
最近
最远
44100
4.75
2
26
40000
5
3
28
17200
7.625
4
42
10000
10
5
55
6944
12
8
66
3906
16
15
88
2500
20
20
110
2066
22
20
140
观看距离图示
平整度（levelupdegree）
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。
2）电性能指标
灰度等级（grayscale）
LED显示屏同一级亮度中从最暗到最亮之间能区别的亮度级数。
灰度也就是所谓的色阶或灰阶，是指亮度的明暗程度。
对于数字化的显示技术而言，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。
当然系统的视频处理芯片、存储器以及传输系统都要提供相应位数的支持才行。
一般为无灰度、8级、16级、32级、64级、128级、256级等，LED显示屏的灰度等级越高，颜色越丰富，色彩越艳丽；反之，显示颜色单一，变化简单。
目前国内LED显示屏主要采用8位处理系统，也即256（28）级灰度。
简单理解就是从黑到白共有256种亮度变化。
采用RGB三原色即可构成256×256×256=16777216种颜色。
即通常所说的16兆色。
国际品牌显示屏主要采用10位处理系统，即1024级灰度，RGB三原色可构成10.7亿色。
换帧频率（refreshframefrequency）
LED显示屏LED显示屏画面信息更新的频率。
一般为25Hz、30Hz、50Hz、60Hz等，换帧频率越高，变化的图像连续性越好。
刷新频率（refreshfrequency）
LED显示屏显示数据每秒钟被重复显示的次数。
常为60Hz、120Hz、240Hz等，刷新频率越高，图像显示越稳定。
3）光学指标
显示屏亮度（luminanceofLEDscreen）
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。
亮度与晶片大小成正比的图示
视角（viewingangle）
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。
如果一块显示屏的水平视角为120度、垂直视角为45度，在此观看范围内能使所有观众享受到最佳的观看效果。
超出此范围，观众将可收看到低于正常亮度50%的视觉效果。
LED显示屏的视角越大，其受众群体越多，覆盖面积越广，反之越小。
LED晶片的封装方式决定LED显示屏的视角的大小，其中，表贴LED灯的视角较好，椭圆形LED单灯的水平视角较好。
视角与亮度成反比。
视角范围
灯材
水平
垂直
表贴LED灯
160
160
椭圆形LED灯
120
45
圆形LED灯
60
60
显示屏寿命（lifeofLEDscreen）
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不低于1万小时。
四、显示屏的组装方式，及结构:
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。
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间距在实际误差求范围之内，从整体上保证了整个屏体的显示效果。
五．显示屏的系统
显示屏系统由三大部分构成，即：
信号源、控制系统和显示屏屏体。
信号源所有可接收信号
字幕机：
播放滚动文字
录像机：
播放录像带信号
电视：
接收本地无线电视信号
摄像机：
接收摄像机信号，实现实况转播。
影碟机：
播放DVD，VCD等内容
PC机：
实时显示计算机上播放内容
控制系统信号接入、变换、处理、传输、成像控制
通过各种卡（如视频采集卡或多媒体卡），将模拟信号转换为数字信号，针对LED显示的特点对信号进行变换和再处理，通过扫描电路实现图像的真实还原。
显示屏屏体显示信号源内容
显示文字文本，图形图片信息或显示图象视频信息。
实是现场直播，转播广播电视卫星电视；播放录象机，影碟机等视频节目；通过字幕机实现在电视画面上叠加文字信息，全景，特写等实是编辑和播放功能。
显示各种图形，图案，动画；显示多种文字，文字可无级放缩。
2）LED显示屏模拟连接及系统控制效果图
3）LED全彩显示屏控制及显示技术特点：
1、采用国际最先进的65536（16bit）级灰度控制技术，彻底解决全彩显示屏在低灰度显示时的马赛克现象，使显示的图像过渡自然，色彩细腻、鲜艳，完全实现视频源的真实还原。
2、显示对比度达到6400：
1，使显示的图像层次分明，克服了全彩显示屏受外界亮度变化带来的影响。
3、显示色彩可达到281.5万亿种，完全满足各种高级视频源的输入要求，可显示完美鲜艳的色彩。
4、采用虚拟像素显示技术，在显示尺寸相同的情况下，比普通的LED显示屏的清晰度提高4倍，使LED显示屏可显示无与伦比的精细图像。
（见下图）
5、采用驱动板级灰度控制技术，将非线性校正功能集成进驱动板芯片之中，采用65536（16bit）级灰度校正技术，大大提高了数据传输速率，同时提高系统稳定性，以非线性校正的方式驱动LED管，使LED显示屏适应人眼的非线性需求，从而显示出生动逼真的视频画面，图像更加稳定。
6、采用千兆级单网线传输技术和板级灰度处理技术，使数据传输速率大大提高，8扫显示屏扫描频率可达1200Hz，消除了LED显示屏的闪烁现象，消除了人眼观看的疲劳度，最大限度地满足了数码设备的拍摄需求。
7、采用恒流驱动电路，保证了LED发光管的稳定、可靠，同时延长了LED发光管的使用寿命，也保证了LED发光管亮度的一致性。
8、可通过软件现场实现对LED显示屏整屏及每个单元模组的亮度、对比度的单独调整，具有记忆功能，保证显示屏整屏亮度的一致性。
9、采用逐点亮度控制技术，可保证LED显示屏整屏的均匀性，在显示屏经过几年运行后，LED发光管的亮度会出现不同程度的衰减，采用逐点亮度调整技术只需要花两个小时即可让显示屏恢复到出厂时的均匀状态。
10、采用系统冗余技术，可实现系统扫描控制器的双向数据传输，其中一个扫描控制器损坏或级连线故障不影响整屏正常显示。
11、采用级连报错及数据回传技术，可在本地控制端或远程直观地监控整个LED显示屏系统连接及单元连接状态，以降低整个设备的维护成本及排障周期。
12、采用工业级开关电源，并降载20%使用。
采用先进的电源管理技术，有过流、过压、过热、短路等保护措施，整屏发热量极低，可长期稳定运行。
13、系统技术标准分辨率为1280x1024，可定制各种更大分辨率的显示屏，电脑与LED显示屏之间的传输距离：
使用普通网线可达120米，采用光纤可达15公里。
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