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LED专业知识培训
LED专业知识培训
LED专业知识培训资料
一、LED屏定义及分类
LED是发光二极管（LightEmittingDiode）的英文缩写。
发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件具有二极管的特性。
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。
目前发出紫色乃至紫外光的发光二极管也已经诞生。
除此之外还有在蓝光LED上涂上荧光粉，将蓝光转化成白光的白光LED。
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。
LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。
它采用低电压扫描驱动，具有寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远、色彩图案变化丰富、动态实时响应速度快等优点。
LED显示屏采用模块化设计，显示面积可根据单元模块尺寸任意拼接。
LED显示屏可用于显示各种各样的宣传信息，其信息含量大，具有文字、图表、图像、动画及视频等多种显示方式。
LED显示屏以其完美的多媒体效果和强大的视觉冲击力，将各种宣传信息和丰富亮丽的色彩，完美定格在消费者的脑海中。
LED显示屏的分类
按显示颜色分为:
单红色、单绿色、红绿双基色、红绿蓝三基色。
按使用环境分为:
室按LED发光管的亮度分为，一般亮度屏、高亮度屏、和超高亮度屏。
按使用功能分为:
文字显示屏、多媒体视频显示屏、行情显示屏、条型显示屏及其它类型显示屏
按发光点间距分为:
室外屏:
10mm,12mm,14mm,16mm,20mm,25mm,32mm等,室内屏:
4mm，4.75mm，
5mm,6mm,7.62mm,10mm等。
一、根据制作led屏幕时的led灯封装形式分类:
1、表贴led屏:
其主要是把led芯片封装成led灯?
后在做成单元板?
把单元板拼装成箱体?
把箱体拼接成电子屏。
由于单元板不能淋水，加上表贴led灯正面为平面，聚光性不好、亮度低，所以表贴led屏幕只能使用于户内环境。
表贴led屏幕又分为表贴三合一和分离式表贴，其主要区别是表贴三合一是把三颗led芯片封装在一颗led灯里边，分离式表贴led屏幕是每一颗led灯里边只有一颗芯片。
2、亚表贴led屏:
亚表贴led屏也称为直插式led屏发光器件的形状为圆形、椭圆形，由于聚光性好，亮度好，适用于户外环境。
3、点阵led屏:
此种方法是不使用led灯，直接把led芯片制作成8*8的led点阵模块，再把点阵制作成单元板，最后把单元板拼接成显示屏，由于点阵led大屏幕角度大、亮度低，也是使用于室内环境。
二、根据使用led屏幕的使用环境分类:
主要分为户外、户内、半户外三种。
户外主要为插件/亚表贴led屏，其主要防水方法为:
防水箱体+灌胶模组+防水圈。
半户外屏幕是通过插件点阵模块做成半户外单元板，把半户外单元板拼装成led屏幕的方法制作led电子大屏幕，户内屏分为好多种:
户内单双色主要使用led点阵单元板，户内全彩可以使用表贴三合一、分离式表贴、插件（舞台屏）等多种方法制作led大屏幕显示系统。
三、根据led屏幕的外观分类:
根据使用环境、广告效果、生产成本、安装方式等对产品的不同要求，形成了各种外观不同的led屏幕:
1、led喷绘屏:
白天是喷绘效果，晚上让led广告牌显示不同的效果，由于间距大、成本低、广告效果好，与传统广告牌相比有无可比拟的优势，因此在市场上非常流行。
2、网格led屏:
主要应用于舞台表演等场合，制作方法多种多样，屏体轻便、制作简单、模块化设计，非常有利于led屏幕的安装拼接、拆卸移动，是目前led舞台背景屏幕的不二选择。
3、弧形led屏:
由于安装地点、环境、要求的显示效果等特殊的要求，需要把显示屏做成弧形的，在户外环境中一般弧度不大的情况下，是把箱体做成弧形的，模块还是使用普通的led模块，如果弧度过大就要考虑使用特制的单元板与模块来制作led标示牌了。
4、led条屏:
也称为条形led屏，目前在市场上使用最广泛的显示屏，主要做简单的led招牌，显示单色或者双色字体，全彩的也可以做成条屏，但是市场上不多见。
四、根据led屏的播放要求分类:
1、同步led屏:
之所以叫做同步是因为显示屏屏体显示的内容与播放设备（电脑、录像机、DVD、*等）同步显示，由于同步led大屏幕显示系统成本比较高，一般led同步屏幕主要是在屏体比较大的情况下使用的。
2、异步led屏:
之所以叫做异步屏，主要是因为外接设备只起着修改、发送显示内容的作用，只要把需要显示的内容传输到屏体接收设备上，即使把发送系统关掉也不影响led电子大屏幕的显示。
异步大屏幕显示又分为异步弧度系统与不带灰度的系统，异步灰度系统可以接收视频、图片等需要带灰度显示的内容，不带灰度的适用于播放表格、文字性的内容
二、显示屏屏体主要组成材料
1、发光管
发光管最主要的部分是发光管内的发光管芯的选用，目前中高档发光管管芯的生产厂家主要有日本的日亚公司，丰田公司，美国的科瑞公司，惠普公司，德国的西门子公司，台湾的国联公司，鼎元公司和光磊公司，国产的有杭州士兰管芯。
其中日本、美国及欧洲的公司主要以生产纯蓝纯绿发光管芯为主，而台湾公司则以生产红绿管管芯为主。
2、集成元器件
光电驱动电路接收来计算机传至分配卡中的数字信号，驱动发光体的亮与暗，从而形成我们需要的文字或者图形，其质量是否可靠稳定，直接决定了发光体能否正常工作，从目前室外屏的运行来看，故障率出现最多就在光电驱动部分，因为所选用的集成IC器件的质量直接决定了光电驱动部分的质量。
目前室外显示屏采用的通用芯片是4953和HC595配对。
在室外显示屏中我们建
议采用专用驱动芯片，美国德州生产的6B系列的595，它具有通用芯片一倍的驱动电流，同时具有锁存和驱动的功能。
3、电源
我公司使用的电源要求保证在5年故障低于1%，即每年故障低于0.02%，电源质量的好坏在其元器件的筛选上和电源生产厂家的质量控制上，目前市场上电源的品牌也比较多，国
产的有常州创联，思达，上海衡孚等，进口的主要是台湾明伟，从实际使用上看，国产电源常州创联的电源稳定性好，使用寿命长，并且电源品牌比较响。
三、LED屏特点
1）高速刷新
LED与CRT的光电特性不同，CRT中的荧光粉在电子束的轰击下有一个较长时间的余辉，而LED的电光响应速度特别快，达到纳秒级。
因此，LED显示屏对刷新占空比和刷新频率的要求均比CRT显示器和电视机的要求高得多。
我公司显示屏的画面刷新频率300帧/秒以上，最高换帧频率可达到160帧/秒，刷新占空比趋近于1，为静态刷新方式。
使观察者无论在静态或动态下，整个画面无抖动、水波纹、频闪等不良现象。
人们可以长时间舒适地观看显示屏，而没有疲劳感。
2）灰度控制
灰度控制技术是LED显示屏图像质量的关键。
我公司运用24-36灰度编码变换技术，完成了16.7M色的真彩色显示，并且变换系统数从1至3.2连续可调。
确保画面层次清晰、色彩鲜艳，对比度好、信噪比高。
使LED显示屏的图像效果提升到一个新的境界。
3）非线性校正
视频显示质量是人们最为关心的LED显示系统的性能问题之一，而这一问题的关键是色彩问题。
在配色方面，RGB模型是为人们所熟悉的，即认为可以通过不同比率的RGB颜色配比来获得各种颜色。
从CIE（国际照明委员会）色度图的观点来看，3基色对应色度图上3个坐标点，可以产生在其围成的三角形内部或边上的点对应的颜色。
尽管一般都是采用RGB作为3基色，但是3基色对
应的色坐标存在不同的标准。
例如，CIE推荐的3基色的色坐标为（0.670，0.330）（0.210，0.710）（0.140，0.080），CIE模型为（0.735，0.265）（0.247，0.717）（0.167，0.009）。
对于LED发光器件，其红、绿、兰管对应的颜色坐标同各种标准之间也存在一定的偏差。
因此如果不进行色彩矫正，难以配出理想的纯净的颜色，也难以实现LED显示屏的白平衡和动态白平衡。
色彩的矩阵变换技术正是我公司为解决上述问题而开发的技术。
其具体步骤包括:
（1）精密测试发光管的色坐标;
（2）求解一组变换矩阵，可以将具体使用的发光管的色坐标转化为彩色电视对应的3基色的色坐标;（3）对于转换之后的颜色，根据彩色电视的标准进行配色。
（矩阵变换与配色均通过专用硬件电路加以完成）。
正是由于采用了上述技术，才使得我公司显示屏的效果在色彩方面遥遥领先，达到了专业彩色监视器的水平。
4）快速运动图像补偿
我们知道视频信号源是采用了隔行扫描方式，而LED显示屏则是按逐行方式进行显示的。
在隔行向逐行转换中对静止画面和运动画面应采取不同处理方法才能即保证静止画面的清晰度，又去除运动画面的拉毛现象。
我公司运用国际上最新的智能动态侦测法，对每一帧图像进行实时检测识别出每一帧画面是静止图像还是运动图像，然后运用不同的数学模型进行实时处理，确保画面处于动态最佳状态。
5）色坐标空间变换与控制
LED红、绿、蓝的色品坐标和视频摄像机红、绿、蓝的色品坐标存在较大差异。
因此，LED显示屏在还原视频图像时如果不进行色彩空间变换，必然存在较大的色彩失真。
我公司运用大规模集成电路对视频信号进行实时矩阵变换，大大提高了视频画面的色彩还原度。
其中:
绿色:
?
0.01，?
Y?
0.01
红色:
?
0.005，?
Y?
0.005
蓝色:
?
0.005，?
Y?
0.005
6）清晰度提升
LED显示屏视频清晰度的高低取决于视频前端信号处理系统;
视频前端处理系统的数据采样频率、亮/色分离技术、降噪处理技术、信号插值方式等均对最终的显示屏清晰度起着至关重要的影响。
我公司以飞利浦公司广播级视频解码处理芯片SAA7114H为核心，完成了视频前端处理工作。
画面横向采样像素达以768点;PAL/NTCS双核状滤波器;帧间数码降噪处理;行内算术平均平均插值扩展等先进处理技术，有效地消除影像信号中的噪波、斑点、爬行（亮/色串扰）等现象，使显示屏清晰度的提升有了最基本的保证。
7）独特的亮度、对比度调节方式
LED显示屏亮度和对比度的调节方式有多种，采用不同的方法会对影像质量产生不同的影响。
（一）亮度调节方式
1）黑色平嵌位移置法（业内通用）
该方法具有:
实现简便、调节范围大、调整级数多等优点;但同时存在:
亮电平饱和失真或暗电平截止失真、灰度级下降、色彩减少等致命弱点。
2）灰度变换法（我公司独有）
我公司的灰度控制技术在实现灰度校正变换过程中加深了灰度的深度，通过改变灰度的深度，我们可以使显示屏亮度在0,100%的变化范围内，信号没有亮电平饱和失真或暗电平截止失真、没有灰度级下降和色彩减少等现象。
完整地展现16.7M色的视频影像。
（二）亮度调节方式
对比度的调整方法有如下几种:
1）视频信号峰值调节法
该方法与亮度调节的黑电平嵌位移置法具有相同的特点;实现简便、调节范围大、调整级数多等优点;但同时存在:
亮电平饱和失真或暗电平截止失真、灰度级下降、色彩减少等致命弱点。
2）电流峰值调节法
该方法就是通过改变LED驱动电流的峰值来改变对比度。
理论上该方法是LED显示屏对比度调节的最佳方法，但由于该方法技术途径复杂，成本高，目前很少采用。
3）电流脉宽调节法
该方法就是通过改变LED驱动电流的脉宽来改变对比度。
该方法实现简便、无信号失真和灰度损失。
是目前LED显示屏对比度调节的一种最佳方法。
我公司通过对“电流脉宽调节法”进行改进，不仅保留“电流脉宽调节法”的优点，而且对比度调节可达1024级。
8）白平衡与白场色温选择
按照人眼的视觉特征，在不同的环境照度下人们喜欢不同色温的图像，根据这一特点在环境亮度变化时，我们不仅可以自动调整显示屏亮度，而且显示屏色温也可自动变化，以符合人眼视觉特性的要求。
通过先进的色度分析仪CS-100精确的测量出每一种基色LED的色度坐标并选定白场色温后，通过亮度方程得到三基色的亮度配比，使显示屏在各种环境下达到人眼舒适白场色温。
9）单块板模组结构
通常LED显示屏模组由灯板+驱动板组成，两块板之间通过接插件连接，我公司采用最新的布板和加工工艺，采用一块板工艺结构，减去一块板，同时去除两块板之间的接插件，大大地提高了模组的可靠性。
10）LED离散性控制
在LED生产制造的各个阶段，对LED参数的均匀性会产生不同的影响，尤其是LED光强的均匀性目前极难提高，使得LED显示屏的像素均匀性差的问题成为业内最棘手的难题。
为了提高LED显示屏的像素均匀性。
针对该项目我们特对同一档LED再次进行分档，将同一档LED细分为数量相等的、均匀性提高的两档LED。
然后，我们将采用均匀分布法，将两档细分后的LED均匀交错地分布在整个大屏上。
如此这番，整屏宏观均匀性将提高一倍。
大大改善显示屏的视觉效果。
11）排列、混色技术
LED显示屏中对像素点封装有严格的技术性要求，我公司根据多年的经验总结出了最佳的混色效果技术。
LED三色LAMP排列如果太集中，则整个屏幕在播放图形时相对混色效果较硬不柔和，如
果LED三色LAMP排列如果太分散则混色的白平衡效果较差，综合上述因素我公司根据每种颜色的LED光强分布曲线，进行深入的研究，总结出了LED三色LAMP排列的最佳方案，既充分保证整个屏幕混色的白平衡效果，又利用高灰度技术来保证了图像的柔和度。
12）多种输入信号兼容
我公司LED电子显示屏控制系统可以实现兼容模拟、数字视频信号的输入，并通过高质量专业设备转换为DVI信号以供显示屏使用。
我公司目前已完成数字电视标准SDI与LED显示屏的对接工作。
13）强兼容性的多种接口
我公司LED显示屏控制系统接口兼容性强。
多种接口的设计能够保证用户使用方便，系统功能更加强大。
数据接口通过大屏幕控制器进行接入。
音频接口通过音视频切换器进行接入。
网络接口通过HUB和网卡进行接入。
模拟接口通过音视频切换器进行接入。
14）防雨、防尘、防潮、防盐雾
灰尘、高温及盐雾是室外LED显示屏的杀手，如果没有防护措施和特别工艺处理，几乎后PCB上的焊点和线条和系统中金属件均会遭到严重腐蚀，显示屏寿命大大缩短。
因此，我们采取了如下防护措施:
（一）PCB及焊点防护
我公司采用空军电子设备的防护标准，防护液为军工配方，焊锡采用云南抗氧化的锡膏，线路板具有绿油防氧层。
从插件、焊接、清洁、烘干到“三防”液的喷涂，全过程均为专业化设备完成，防护有效期达20年。
（二）金属件防护
金属件表面防所工艺为:
表面喷砂处理，起到除锈作用;
氧化锓锌处理，确保十年不锈腐;
再作表面喷塑处理;
最后对表面进行防酸树脂涂履处理，更有效地防止了盐雾的侵蚀。
15）软件的可塑性、牢固性
软件作为该系统的一个重要组成部分，要求其具有可塑性、牢固性、实时性、容错性、可扩充性、友好性等要求。
广场LED显示系统需求的特殊性，要求“信息处理与显示”软件有较高的可塑性。
不同的项目、不同的级别，对软件的要求也不同，这就要求软件在牢固性的前提下，向用户开放数据库、显示格式等设置。
以适应各类不同要求。
在我公司的的发展历史中，完成了大量的广场LED显示系统工程，积累了丰富的经验。
因而，对广场LED显示系统专用软件的需求有着深刻的理解。
公司“信息处理与显示”对规则理解准确、可塑性强、用户界面友好、牢固可靠。
并通过了国际、国内许多重大活动的考验。
16）综合防雷技术
雷电是年复一年的自然灾害之一，它已成为电子化时代的一大公害。
电子设备的防雷已成为迫切要求。
危害电子设备的雷电可分为:
直击雷:
发生在建筑物天面部位的雷
侧击雷;建筑物天面以下发生的雷击
感应雷:
落雷后发生的二次效应，沿输电线路、信号线、金属导体引入到建筑或物体内的
雷电（电流）。
我公司根据芜湖地区雷电状况和LED显示屏的特点，完成了直击雷、侧击雷、感应雷的综合防护设计。
按照国际电工IEC1024《建筑物防雷》与IEC1312《雷电电磁脉冲防护》要求，采用综合防雷技术，确保LED显示屏安全运行。
17）自动检测技术
显示屏状态的自动检测和故障自动报警，对于显示屏的使用维护和检修都具有重要意义。
显示系统可进行如下项目状态的自动检测:
a、播放系统
b、控制系统
c、通讯
d、电源
e、温度
f、亮度
18）便捷式连接箱体
为了使显示屏可以一屏多用，更大地发挥它的社会效应和经济效应，显示屏的结构设计必须着眼于拆装的便捷性和搬动的轻便性。
对此，我们作了如下设计:
显示屏在拆装、装配和调试过程中无须打开箱体后盖，所有的紧固件、信号线和电源线只须在箱体外部操作即可。
这样，普通劳力即可完成显示屏的拆卸和装配工作。
箱体采用简单连接方式，所有装配、拆卸工作只须在安装平台底部完成即可。
19）各种图文混合播放及切换
大屏导播软件是我公司大屏的标准配置软件之一，软件支持多种动画格式，如MPG、DAT、AVI等，支持Flash动画，支持多种图片格式如BMP、JPG、TIFF、GIF等，支持图片的多达20种播出方式，支持文本信息的编辑和播放。
系统支持以上所有媒体类型的混合编排播放以及任意切换。
20）控制系统特点
各设备配置采用模块化结构可以完全实现即插即用，设备配置均达到专业音视频要求，输
入、输出接口配置兼容性强、稳定性好。
21）同步刷新速度
显示屏每个像素点的更新完全同步进行，使图像更加稳定，并且对屏幕上所有像素均衡的驱动才使得LED显示屏10万小时的寿命有真正的意义。
因为如果采用早期的像素分解，由于LED驱动的
不均衡，造成LED灯的衰减不同，使显示屏的色彩不均匀，直接影响显示屏的寿命。
22）白平衡控制技术
白平衡是衡量显示屏色彩效果的重要指标，国家标准显示产品的白色色温标准是D65。
我公司全彩显示屏能在不同的典型环境下保持最佳的不变色视觉，使显示屏在各种光照环境下均能达到白平衡。
自动亮度调节系统可使显示屏根据光传感器得到的外界环境的亮度来调节显示屏亮度，使图像更加柔和适合人眼观看。
手动调节使用户可根据自己的需要进行灵活调整。
如根据外部环境的亮度变化来选择最佳的显示亮度和显示对比度，从而得到最佳的显示效果。
而先进高速准确的R、G、B自动分调系统，使显示屏任意两点的白色坐标差及其微小，这是其它厂商都无法达到的标准。
23）色温控制技术
我公司显示系统可以对色温从4500K至10000K进行设定，配合不同的环境均可获得最佳显示效果，针对用户的不同要求，可以轻松实现国际光度协会规定的6500K的D65白色或5000K的E光源白色。
24）系统可靠性技术
超大规模集成电路和超大规模可编程集成电路的使用，极大地简化了系统设计，保证系统的高
可靠性，同时提升了系统的性能;
模块化控制技术，保证控制、显示分离，并协调一致;
长距离光纤通信技术，保证信号传输无电磁干扰，运行稳定、可靠;
采用单片机系统和其它监控设备保证系统在安全状态下工作，任何异常状态如过压、过流等状
态均能及时采取断电等应急处理措施;
金属件全部进行三防处理。
塑胶件的加工材料、工艺保证冷热不变型，并且抗老化;信号传输接插件，电源接插件采用高可靠接插件，并使用双倍连接;
世界水平的技术研发队伍，开发的产品销往世界各地;
所有材料均严格按零件规格书执行采购;
关键材料与元器件全部采用进口;
生产过程制订了严格的工艺作业指导;
所有产品经过72小时整屏老化。
保证产品在出厂前已工作在稳定状态;
产品安装调试过程标准化，严格按作业指导进行安装，消灭质量隐患;
系统交付前进行48小时以上模拟运行，对稳定性进行彻底检查。
25）多媒体控制技术
多媒体控制技术是将模拟Video信号和Audio信号转换成可以供计算机处理的数字信号，以完成数字化处理。
多媒体控制技术通过A/D采集技术将模拟视频Video信号和模拟视频VGA信号转换成数字信号，进行同步运算处理以后，经过迭加后送显示屏显示。
屏幕控制系统，可将多种Video视频源引入到大屏幕之上，如播放电视实况、录像影碟节目、卫星电视节目、有线电视节目、摄像机节目、播放系统能播放动画、图形、文字及其迭
加、以及多种特技混合效果。
通过多媒体控制技术，可以对屏幕的亮度、对比度和色饱和度进行调整以保证显示屏的观看效果，任意压缩或切割Video显示区域以适应显示屏大小，可以任意调整显示区域。
输入的视频信号可以是PAL或NTSC。
26）对比度提升技术
对比度是显示屏显示图像的一个非常关键的技术指标，如果对比度达不到要求，则会影响到图像的层次感和颜色感，屏幕图像对比度只有在100以上，才可获得较为满意的视觉效果，我公司通过以下方法使显示屏对比度调节可达以1024左右:
提高显示屏亮度，这也是提高对比度最主要的方法;
降低显示屏表面的光反射系数，我公司的显示屏采用黑色材料和黑色胶水封闭像素，显示模块
除发光点外全部为黑色，有效控制了显示屏表面的光反射系数。
27）光纤传输技术
从并行数字视频信号经并串经转换电路变为1路高速串行信号，通过光发送器转换成数字调制的光信号，经光纤长距离传至光接受器，经串并转换电路，复原为原来的红绿蓝多路并行数字视频
信号，再经显示控制电路便可控制LED屏显示丰富多彩的视频画面。
采用美国惠普公司通讯模块。
主要优点如下:
控制PC与LED屏达到完全光电隔离（LED屏由380V供电，电源和室外环境都易于受到干扰）;延长通讯距离（150米——10000米）;
免受外界干扰，提高视频高速通讯能力。
四、系统组成
由显示屏系统控制部分、显示屏体部分、外围音视频部分等组成，各部分通过局域网与INTERNET相连接相互进行通讯。
各部分组成及功能如下:
1、系统结构
通常LED显示屏由一台主控计算机来实现屏幕的各种图文、视频显示要求。
LED电子显示系统是由一台主控计算机以及相应的接口控制系统、接受分区系统、控制驱动系统、显示点亮部分等组成。
1）主控计算机部分以及相应的接口控制系统:
此部分的主控计算机主要控制其对应的显示屏的显示效果。
它可以自动运行一个不断循环的程序，也可以根据给定的节目单去服务器上取得相关的显示数据进行显示，也可以实时编辑一个图文及视频片段进行实时播放。
显示屏幕上的像素和主控计算机的显示器上的相应区域上像素一一对应，实现实时同步显示。
主控计算机为一台高性能品牌商用PC，可以在高速CPU与图形加速显示卡的支持下迅速的完成节目制作与编辑工作，并将节目文件在不影响大屏正常播放速度的前提下，通过快速以太网络送至显示屏控制系统，及时播放相应的内容。
由于主控计算机不直接参与播放，故可以支持显示群屏的工作。
每屏可独立播放不同的节目内容,也可以播放相同的节目内容。
通过主控计算机可以手动调节亮度、对比度等。
主控计算机也可以通过网络系统实现显示屏的亮度、对比度的校正。
本项目采用屏体内嵌控制系统的方法，其性能优异，具有定时启动、定时关机功能。
2）接口控制系统和彩色控制技术:
接口控制系统完成显示数据的图像处理，这些处理包括:
、灰度级控制系统可以控制显示屏显示各14位的数据，即红、绿和蓝各16384级灰度。
、灰度非线性校正，可以自动或手动调节。
、自动或手动
升级会员 