LED显示屏通用规范.docx

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LED显示屏通用规范

关于LED电子屏的相关知识

   ligthemittingdiode发光二极管的英文缩写，简称LED。

LED显示屏（LEDpanel）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，已广泛应用在银行、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。

   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Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm、Φ8mm、和Φ10mm等显示屏；室外LED显示屏按采用的象素直径可分为Φ19mm、Φ22mm和Φmm26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LED显示屏。

   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。

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。

采集卡：

   由于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,在不需要播放录像带,VCD等视频图像时,采集卡可直接与计算机显示卡相连。

扫描板：

主要功能是:

（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。

主控器：

   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4个数据发送口,每个口可控制128行数据,根据实际显示屏行数来确定需要多少发送卡。

数据传输卡：

数据传输分为发送卡和接收卡两部分。

        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。

一  什么是LED？

   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。

   LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关，目前广泛使用的有红、绿、蓝三种。

由于LED工作电压低（仅1.5-3V），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。

把红色和绿色的LED放在一起作为一个象素制作的显示屏叫双色屏或彩色屏；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。

制作室内LED屏的象素尺寸一般是2-10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12-26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3红2绿组成，三色象素筒用2红1绿1兰组成。

   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级灰度的。

二 控制LED亮度的方法：

   有两种控制LED亮度的方法。

一种是改变流过LED的电流，一般LED管允许连续工作电流在20毫安左右，除了红色LED有饱和现象外，其他LED亮度基本上与流过的电流成比例；另一种方法是利用人眼的视觉惰性，用脉宽调制方法来实现灰度控制，也就是周期性改变光脉冲宽度（即占空比），只要这个重复点亮的周期足够短（即刷新频率足够高），人眼是感觉不到发光象素在抖动。

由于脉宽调制更适合于数字控制，所以在普遍采用微机来提供LED显示内容的今天，几乎所有的LED屏都是采用脉宽调制来控制灰度等级的。

   LED的控制系统通常由主控箱、扫描板和显控装置三大部分组成。

主控箱从计算机的显示卡中获取一屏象素的各色亮度数据，然后重新分配给若干块扫描板，每块扫描板负责控制LED屏上的若干行（列），而每一行（列）上LED的显控信号则用串行的方式传送。

目前有两种串行传送显示控制信号的方式：

一种是扫描板上集中控制各象素点灰度，扫描板将来自控制箱的各行象素的亮度值进行分解（即脉宽调制），然后将各行LED的开通信号以脉冲形式（点亮为1，不亮为0）按行用串行方式传输到相应的LED上，控制其是否点亮。

这种方式使用器件较少，但串行传输的数据量较大，因为在一个重复点亮的周期内，每个象素在16级灰度下需要16个脉冲，在256级灰度下需要256个脉冲，由于器件工作频率限制，一般只能使LED屏做到16级灰度。

   另一种方法是扫描板串行传输的内容不是每个LED的开关信号而是一个8位二进制的亮度值。

每个LED都有一个自己的脉宽调制器来控制点亮时间。

这样，在一个重复点亮的周期内，每个象素点在16级灰度下只需要4个脉冲，256级灰度下只需8个脉冲，大大降低了串行传输频率。

用这种分散控制LED灰度的方法可以很方便地实现256级灰度控制。

LED发光材料的特点

   1968年HP公司就生产出红色的LED发光灯（波长660nm）,而后陆续出现了可用于显示屏的黄绿（波长570nm）,蓝（波长470nm）及纯绿（波长525nm）,但目前由于高亮度的蓝色及纯绿色半导体晶片制造技术主要掌握在日本，美国等少数公司手中，造成价格比较昂贵。

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SMDLED）

　　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。

LED显示屏的分类

LED显示屏分类多种多样，大体按照如下几种方式分类：

1  按使用环境分为户内,户外及半户外

   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。

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1000-4000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。

   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。

2  按颜色分为单色，双基色，三基色

   单色是指显示屏只有一种颜色的发光材料，多为单红色，在某些特殊场合也可用黄绿色（例如殡仪馆）。

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（fullcolor）,由红色，黄绿色（波长570nm），蓝色构成及真彩色（naturecolor）,由红色，纯绿色（波长525nm）,蓝色构成。

　3  按控制或使用方式分同步和异步

　  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。

　4   按像素密度或像素直径划分

　由于户内屏采用的LED点阵模块规格比较统一所以通常按照模块的像素直径划分主要有：

∮3.0mm60000像素/平米、∮3.75mm44100像素/平米、∮5.0mm17200像素/平米。

户外屏的像素直径及像素间距目前没有十分统一的标准，按每平米像素数量大约有1024点，1600点,2000点,2500点,4096点等多种规格。

LED显示屏的选择

一  屏体尺寸的设计

 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）

　　          在设计室内显示屏的几何尺寸时，应以显示屏单元模板的尺寸为基础。

一块单元模板分辨率一般为32行×80列，即共有2560个象素，其几何尺寸如下：

　　       φ3.75mm单元模板尺寸为：

152mm（高）×381mm（宽）

　　       φ5mm单元模板尺寸为：

245mm（高）×610mm（宽）

   室内显示屏体外边框的尺寸可按要求确定，一般应与屏体大小成比例。

外边框的尺寸通常为5cm-10cm（每边）。

   对于户外屏而言，首先要确定象素尺寸。

象素尺寸的选定除了应考虑前面提到的显示内容的需要和场地空间因素外，还应考虑安装位置和视距。

若安装位置与主体视距越远，则象素尺寸应越大，因为象素尺寸越大，象素内的发光管就越多，亮度就越高，而有效视距也就越远。

但是，象素尺寸越大，单位面积的象素分辨率就越低，显示的内容也就越少。

二  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。

　　φ5mm显示屏耗电量:

   单色平均耗电量：

200W/平方米；最大耗电量：

450W/平方米　　双基色平均耗电量700W/平方米；最大耗电量1000W/平方米

   φ3.75mm显示屏耗电量=φ5mm显示屏耗电量×2.5倍

   显示屏属大型精密电子设备，为了安全使用及可靠工作，其AC220V电源输入端或与其相连微机的AC220V电源输入端必须接大地　　注：

微机的AC220V电源输入接地端已与微机机壳相连。

三  户外屏须特别考虑的问题

　      　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。

LED显示屏系统的基本构成

   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。

LED就是

　　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。

《LED显示屏通用规范》

前言

　　《LED显示屏通用规范》包括下列内容：

范围，规范性引用文件，术语和定义，分类，要求，检验方法，检验规则以及标志、包装、运输、贮存要求。

　　本标准的修订参考了国外LED显示屏的技术要求，达到国外同类产品的水平。

　　本标准保留了原标准中的大部分内容。

按照新版标准化工作导则，对标准进行了相应的修改；根据标准中使用的需要，增加了与LED显示屏相关的术语和定义；增加了按像素中心距对LED显示屏分类；在结构与外观方面引用了电工电子产品外壳防护标准，增加了像素中心距精度和平整度的要求；在LED显示屏光学性能方面，增加了最大亮度、视角、基色主波长误差、白场色坐标和最高对比度的要求；在LED显示屏电学性能方面，增加了灰度等级、换帧频率和刷新频率的要求。

　　本标准由中国电子技术标准化研究所（CESI）归口。

　　本标准主要起草单位：

LED标准化工作组（北京利亚德电子科技有限公司、洛普股份有限公司、青松科技公司、信茂公司、蓝通公司、京东方公司、科维公司、哈尔滨计算所、同洲电子公司等）。

　　本标准主要起草人：

陆鹏飞、朱保华、陆荣庆、洪震、程德诗、王化锋等。

本标准所代替标准的版本为：

SJ/T11141—1997。

LED显示屏通用规范

1范围

本标准规定了LED显示屏的定义，分类，技术要求，检验方法，检验规则以及标志、包装、运输、贮存要求。

本标准适用于LED显示屏产品。

它是LED显示屏产品设计、制造、测试、安装、验收、使用、质量检验和制订各种技术标准、技术文件的主要技术依据。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB191—2000包装储运图示标志

GB2423.1—2001电工电子产品基本环境试验规程　　试验A：

低温试验方法　　

GB2423.2—1989电工电子产品基本环境试验规程　　试验B：

高温试验方法　

GB2423.3—1993电工电子产品基本环境试验规程　　试验Ca：

恒定温热试验方法

GB4208—1993电工电子产品外壳防护标准

GB4943—2001信息技术设备（包括电气事务设备）的安全

GB6388—1986运输包装收发货标志

GB6587.4—1986电子测量仪器振动试验

GB6587.6—1986电子测量仪器运输试验

GB6593—1996电子测量仪器质量检验规则

GB9813—2000微型计算机通用规范

GB11463—1989电子测量仪器可靠性试验

SJ/T10463—1993电子测量仪器包装、标志、贮存要求

SJ/T11281—2003　LED显示屏测试方法

3术语和定义

下列术语和定义适用于本标准

3.1

　　LEDLightemittingdiode

　　LED是发光二极管的英文缩写（本标准特指可见光波段）。

3.2

　　LED显示屏LEDpanel

　　通过一定的控制方式，由LED器件阵列组成的显示屏幕。

3.3

　　双基色LED显示屏twobasiccolorLEDpanel

　　由红、绿、蓝三基色中任意两基色LED器件组成的LED显示屏。

3.4

全彩色LED显示屏full-colorLEDpanel

由红、绿、蓝三基色LED器件组成的LED显示屏。

3.5

　　亮度brightness

　　LED显示屏单位面积上的发光强度。

单位：

坎德拉/米2（cd/m2）。

3.6

　　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。

3.7

　　像素pixel

　　LED显示屏的最小成像单元。

3.8

　　像素中心距精度precisionofdotpitch

　　LED显示屏像素中心距实测值与标称值差的绝对值与标称值之比。

3.9

　　显示模块displaymodule

　　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。

3.10

　　显示模组displaymodulegroup

　　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。

3.11

　　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。

3.12

　　最大亮度maximumbrightness

　　在一定环境照度下，LED显示屏各基色在最高灰度级、最高亮度时的亮度。

全彩色LED显示屏还包括白平衡状态下的亮度。

3.13

　　视角viewingangle

　　观察方向的亮度下降到LED显示屏法线方向亮度的二分之一时，同一平面两个观察方向与法线方向所成的夹角。

分为水平视角和垂直视角。

3.14

　　基色主波长误差differenceofmainwavelengthofbasiccolor

　　LED显示屏各基色主波长实测值与标称值的差。

3.15

　　最高对比度maximumcontrastratio

　　在一定环境照度下，LED显示屏最大亮度和背景亮度的比。

3.16

　　失控像素out-of-controlpixel

　　发光状态与控制要求的显示状态不相符的LED像素。

3.17

　　换帧频率refreshframefrequency

　　LED显示屏画面信息更新的频率。

3.18

刷新频率refreshratio

LED显示屏显示数据每秒钟被重复显示的次数。

3.19

　　致命不合格criticaldefect

　　对使用、维护产品或与此有关的人员可能造成危害或不安全状况的不合格，或产品的重要质量特性不符合规定，或产品的质量特性严重不符合规定。

4分类

4.1使用环境

　　LED显示屏按使用环境分为室内LED显示屏和室外LED显示屏。

4.2显示颜色

LED显示屏按显示颜色分为单基色LED显示屏，双基色LED显示屏和全彩色LED显示屏。

4.3显示功能

LED显示屏按显示功能分为文本LED显示屏、图文LED显示屏，视频LED显示屏和行情LED显示屏等。

4.4像素

4.4.1像素直径

　　LED显示屏可按采用的LED像素直径分类。

4.4.2　数码管尺寸

LED显示屏可按采用的数码管尺寸分类。

4.4.3像素中心距

　　LED显示屏可按像素中心距分类。

4.4.4LED封装

LED显示屏可按采用的LED封装形式分类。

5要求

5.1LED显示屏的硬件环境

LED显示屏硬件部分包括控制部分、通讯部分及显示部分。

在详细规范中应根据LED显示屏的分类作相应的说明：

a）对控制部分主机、各中选配插卡、外部设备及通讯接口的要求；

b）对通讯线缆的要求并注明最大通讯距离；

c）数据转换部分与计算机主机的通讯方式；

d）供电要求及结构安装要求。

5.2LED显示屏的软件环境

　对不同功能的LED显示屏可配置能满足其显示功能要求的显示软件。

5.3结构与外观

5.3.1结构

　　LED显示屏显示部分结构可采用钢、铝、塑料等材料，要求结构坚固。

5.3.2外观

　　LED显示屏无明显划痕。

室外LED显示屏像素管安装应一致、无松动及管壳破裂。

5.3.3外壳防护等级

　　LED显示屏的外壳防护等级应满足GB4208中的规定。

室内LED显示屏屏体不低于IP20，室外LED显示屏屏体不低于IP33。

5.3.4像素中心距精度

LED显示屏的像素中心距精度应不大于百分之十五。

5.3.5平整度

　　LED显示屏的平整度应不大于2.5mm。

5.4安全要求

　　LED显示屏属GB4943规定的I类安全设备。

5.4.1接地

　　LED显示屏应有保护接地端子。

5.4.2安全标记

5.4.2.1LED显示屏保护接地端子应有标记。

5.4.2.2LED显示屏在熔断器和开关电源处应有警告标志。

5.4.3对地漏电流

　　LED显示屏的对地漏电流应不超过3.5mA（交流有效值）。

5.4.4抗电强度

　　LED显示屏显示模组可承受50Hz,1500V（交流有效值）的试验电压1min不应发生绝缘击穿。

5.4.5温升

　　LED显示屏正常使用时在达到热平衡后，屏体结构的金属部分的温升不超过45K，绝缘材料的温升不超过70K。

5.5LED显示屏功能特性

　　文本LED显示屏应具有文字显