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LED整理
LED显示屏
目录
1.1第一：
什么是led显示屏
2.2第二:
LED显示屏发展历程30年回…
3.3第三：
LED显示屏的分类
4.4第四:
led显示屏的技术优势评述
5.5第五：
LED显示屏关键技术指标
6.6第六：
LED显示屏常用术语解释
7.7第七：
led显示屏市场前景
8.8第八LED显示屏技术优势
9.9第九:
怎样评估LED屏的好坏
10.10作用
11.11安装及电源与功率的计算方法
第一：
什么是led显示屏
概念：
LED显示屏（LEDpanel）：
又叫电子显示屏或者飘字屏幕。
是由LED点阵组成，通过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。
显示模块由LED灯组成的点阵构成，负责发光显示；控制系统通过控制相应区域的亮灭，可以让屏幕显示文字、图片、视频等内容；电源系统负责将输入电压电流转为显示屏需要的电压电流。
LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。
图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。
LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于金融、税务、工商、邮电、体育、广告、厂矿企业、交通运输、教育系统、车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。
LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。
LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。
这些优点概括起来是：
亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。
LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。
第二:
LED显示屏发展历程30年回顾
1970年代最早的GaP、GaAsP同质结红、黄、绿色低发光效率的LED已开始应用于指示灯、数字和文字显示。
从此LED开始进入多种应用领域，包括宇航、飞机、汽车、工业应用、通信、消费类产品等，遍及国民经济各部门和千家万户。
到1996年LED在全世界的销售额已达到几十亿美元。
尽管多年以来LED一直受到颜色和发光效率的限制，但由于GaP和GaAsPLED具有长寿命、高可靠性,工作电流小、可与TTL、CMOS数字电路兼容等许多优点因而却一直受到使用者的青眯。
最近十年，高亮度化、全色化一直是LED材料和器件工艺技术研究的前沿课题。
超高亮度（UHB）是指发光强度达到或超过100mcd的LED，又称坎德拉（cd）级LED。
高亮度A1GaInP和InGaNLED的研制进展十分迅速，现已达到常规材料GaA1As、GaAsP、GaP不可能达到的性能水平。
1991年日本东芝公司和美国HP公司研制成InGaA1P620nm橙色超高亮度LED，1992年InGaA1p590nm黄色超高亮度LED实用化。
同年，东芝公司研制InGaA1P573nm黄绿色超高亮度LED，法向光强达2cd。
1994年日本日亚公司研制成InGaN450nm蓝（绿）色超高亮度LED。
至此，彩色显示所需的三基色红、绿、蓝以及橙、黄多种颜色的LED都达到了坎德拉级的发光强度，实现了超高亮度化、全色化，使发光管的户外全色显示成为现实。
我国发展LED起步于七十年代，产业出现于八十年代。
全国约有100多家企业，95%的厂家都从事后道封装生产，所需管芯几乎全部从国外进口。
通过几个“五年计划”的技术改造、技术攻关、引进国外先进设备和部分关键技术，使我国LED的生产技术已向前跨进了一步。
二、超高亮度LED的性能:
超高亮度红A1GaAsLED与GaAsP-GaPLED相比，具有更高的发光效率，透明衬低（TS）A1GaAsLED（640nm）的流明效率已接近10lm/w，比红色GaAsP-GaPLED大10倍。
超高亮度InGaAlPLED提供的颜色与GaAsP-GaPLED相同包括:
绿黄色（560nm）、浅绿黄色（570nm）、黄色（585nm）、浅黄（590nm）、橙色（605nm）、浅红（625nm深红（640nm）。
透明衬底A1GaInPLED发光效率与其它LED结构及白炽光源的比较，InGaAlPLED吸收衬底（AS）的流明效率为101m/w，透明衬底（TS）为201m/w，在590－626nm的波长范围内比GaAsP-GaPLED的流明效率要高10－20倍；在560－570的波长范围内则比GaAsP-GaPLED高出2－4倍。
超高亮度InGaNLED提供了兰色光和绿色光，其波长范围兰色为450－480nm，兰绿色为500nm，绿色为520nm；其流明效率为3－151m/w。
超高亮度LED目前的流明效率已超过了带滤光片的白炽灯，可以取代功率1w以内的白炽灯，而且用LED阵列可以取代功率150w以内的白炽灯。
对于许多应用，白炽灯都是采用滤光片来得到红色、橙色、绿色和兰色，而用超高亮度LED则可得到相同的颜色。
近年AlGaInP材料和InGaN材料制造的超高亮度LED将多个（红、兰、绿）超高亮度LED芯片组合在一起，不用滤光片也能得到各种颜色。
包括红、橙、黄、绿、蓝，目前其发光效率均已超过白炽灯，正向荧光灯接近。
发光亮度已高于1000mcd，可满足室外全天候、全色显示的需要，用LED彩色大屏幕可以表现天空和海洋，实现三维动画。
新一代红、绿、蓝超高亮度LED达到了前所未有的性能。
三、超高亮度LED的应用:
1．信息指示灯
汽车信号指示:
汽车指示灯在车的外部主要是方向灯、尾灯和刹车灯；在车的内部主要是各种仪表的照明和显示。
超高亮度LED用于汽车指示灯与传统的白炽灯相比具有许多优点，在汽车工业中有着广泛的市场。
LED能够经受较强的机械冲击和震动。
平均工作寿命MTBF比白炽灯泡高出几个量级，远远高出汽车本身的工作寿命，因此LED刹车灯可封装成一个整体，而不必考虑维修。
透明衬底Al.GaAs和AlInGaPLED与带有滤光片的白炽灯泡相比具有相当高的流明效率，这样LED刹车灯和方向灯就能够在较低的驱动电流下工作，典型的驱动电流只有白炽灯的1/4，从而降低了汽车用于行驶距离。
较低的电功率还可降低汽车内部线路系统的体积和重量，同时还可减小集成化的LED信号灯的内部温升，允许透镜和外罩使用耐温性能较低的塑料。
LED刹车灯的响应时间为100ns，比白炽灯的响应时间短，这样便给司机留下了更多的反应时间，从而提高了行车的安全保证。
汽车的外部指示灯的照度及颜色均有明确规定。
汽车的内部照明显示虽不像外部信号灯那样受到政府有关部门的控制，但汽车的制造者对LED的颜色及照度有要求。
GaPLED早已用于车内，超高亮度AlGaInP和InGaNLED由于在颜色和照度上可满足制造者的要求，因而将更多的取代车内白炽灯。
从价格上看，尽管LED灯与白炽灯相比还是较贵的，但从整个系统来看，二者的价格并没有明显的差别。
随着超高亮度TSAlGaAs和AlGaInPLED实用化的发展，最近几年价格一直在不断降低，今后降低的幅度还会更大。
交通信号指示:
用超高亮度LED取代白炽灯，用于交通信号灯、警示灯、标志灯现已遍及世界各地，市场广阔，需求量增长很快。
根据美国交通部门1994年的统计，美国安装交通信号灯的十字路口有26万个，每个十字路口至少要有12个红色、黄色、蓝绿色信号灯。
许多十字路口还有一些附加的转变标志和跨越马路的人行横道警示灯。
这样，每个十字路口可有20信号灯，而且要同时发光。
由此可推算出美国全国约有1.35亿个交通信号灯。
目前采用超高亮度LED取代传统的白炽的灯降低电力损耗已取得明显效果。
日本每年在交通信号灯上的耗电量约为100万千瓦，采用超高亮度LED取代白炽灯后，其耗电量仅为原来的12%。
交通信号灯每个国家的主管部门都要制定相应的规范，规定信号的颜色、最低的照明强度，光束空间分布的图样以及对安装环境的要求等。
尽管这些要求是按白炽灯编写的，但对目前采用的超高亮度LED交通信号灯基本上是适用的。
LED交通信号灯与白炽灯相比，工作寿命较长，一般可达到10年，考虑到户外恶劣环境的影响，预计寿命要减少到5－6年。
目前超高亮度AlGaInP红、橙、黄色LED已实现产业化，价格也比较便宜，若用红色超高亮度LED组成的模块取代传统的红色白炽交通信号灯头则可将因红色白炽灯突然失效给安全造成的影响低到最低程度。
一般LED交通信号模块由若干组串联的LED单灯组成，以12英寸的红色LED交通信号模块为例，在3－9组串联的LED单灯，每组串联的LED单灯数为70－75个（总数为210－675LED单灯），当有一个LED单灯失效时，只会影响一组信号，其余各组减小到原来的2/3（67%）或8/9（89%），并不会像白炽灯那样使整个信号灯头失效。
LED交通信号模块的主要问题是造价仍然显得高些，以12英寸的TS-AlGaAs红色LED交通信号模块为例，最早应用于1994年，其造价为350$，而到1996年性能更好的12英的AlGaInPLED交通信号模块，造价则为200$。
预计今后不会很久，InGaN蓝绿色LED交通信号模块的价格将可与AlGaInP相比。
白炽交通信号灯头的造价虽低，但耗电量大，一个直径12英寸的白炽交通信号灯头的耗电量为150W，横过马路人行道的交通警示灯的耗电量为67W，据计算，每个十字路口的白炽信号灯每年的耗电量为18133KWh，折合每年电费为1450$；然而LED交通信号模块则非常省电，每个8－12英寸的红色LED交通信号模块耗电量分别为15W和20W，十字路口拐弯处的LED标志可用箭头开关显示，耗电量仅有9w，据计算，每个十字路口每年可省电9916KWh，相当每年节省电费793$。
按每个LED交通信号模块的平均造价200$计，红色LED交通信号模块仅用其节省的电费，3年后即可收回最初的成本造价，并开始不断得到经济回报。
因此目前使用AlGaInPLED交通信息模块，尽管造价显得地，但从长远看，还是合算的。
2．大屏幕显示
大屏幕显示是超高亮度LED应用的另一巨大市场，包括:
图形、文字、数字的单色、双色和全色显示。
在表2中列出了LED显示的各种用途。
传统的大屏幕有源显示一般采用白炽灯、光纤、阴极射线管等；无源显示一般采用翻牌的方法。
表3列出了几种显示的性能比较。
LED显示曾一直受到LED本身性能和颜色的限制。
如今，超高亮度AlGaInP、TS-AlGaAs、InGaNLED已能够提供明亮的红、黄、绿、蓝各种颜色，可完全满足实现全色大屏幕显示的要求。
LED显示屏可按像素尺寸装配成各种结构，小像素直径一般小于5mm，单色显示的每个像素用一个T-1（3/4）的LED灯，双色显示的每个像素为双色的T-1（3/4）的LED灯，全色显示则需要3个T-1红、绿、蓝色灯，或者装配一个多芯片的T-1（3/4）的LED灯作为一个像素。
大像素则是通过把许多T-1（3/4）红、绿、蓝色LED灯组合在一起构成的。
用InGaN（480nm）蓝、InGaN（515nm）绿和ALGaAS（637nm）红LED灯作为LED显示的三基色，可以提供逼真的全色性能，而且具有较大的颜色范围包括:
蓝绿、绿红等，与国际电视系统委员会（NTSC）规定的电视颜色范围基本相符。
3．液晶显示（LCD）的背照明
在液晶显示中至少有10%采用有源光作为背照明，光源可使LCD显示屏的黑暗的环境下易读，全色LCD显示也需要光源。
LCD背照明所需的光源主要有:
白炽灯泡、场致发光、冷阴极荧光、LED等，它们被列于表4进行比较，其中LED在LCD背照明中最有竞争力，新型的超高亮度AlGaInP、AlGaAs、InGaNLED可以提供高效率的发光和宽范围的颜色。
LED用于LCD背照明主要有三种方式。
（1）最简单是把LED灯直接安装在LCD散射膜的后面，可用许多封装的LED灯，它们应当具有非常宽的光束角，以使轴向光均匀性较好。
也可以采用未封装的管芯，一般用GaPLED，然而用AlGaInP、TS-AlGaAsLED则可在小电流下工作，减小功耗。
（2）另一方式是边缘光LCD背照明，用一个透明或半透明的矩形塑料块作为导光体，将其直接安装在LCD散射膜的后面，塑料块的后表面涂上白色反光材料，LED光从塑料块的一个侧边射入，其余侧边作以白色反光材料。
（3）将LED发出的光导入光纤束之中，光纤束的散射膜后面构成一个平坦的薄片，可以用不同的方法将光从薄片中取出作为LCD的背照明。
采用LED作为背照明的液晶显示器可用于移动电话、笔记本电脑，随着小型液晶显示器在节电型通信产品中的广泛使用，将会对超高亮度LED有更大的需求。
4．固体照灯
全色超高亮度LED的实用化和商品化，使照明技术面临一场新的革命，由多个超高亮度红、蓝、绿三色LED制成的固体照明灯不仅可以发出波长连续可调的各种色光，而且还可以发出亮度可达几十到一百烛光的白色成为照明光源。
最近，日本日亚公司利用其InGaN蓝光LED和荧光技术，又推出了白光固体发光器件产品，其色温为6500K，效率达每瓦7.5流明。
对于相同发光亮度的白炽灯和LED固体照明灯说，后者的功耗只占前者的10%－20%，白炽灯的寿命一般不超过2000小时，而LED灯的寿命长达数万小时。
这种体积小、重量轻、方向性好、节能、寿命长、耐各种恶劣条件的固体光源必将对传统的光源市场造成冲击。
尽管这种新型照明固体光源的成本依然偏高，但可以应用于一些特殊场合如矿山、潜水、抢险、军用装置的照明等。
从长远看，如果超高亮度LED的生产规模进一步扩大，成本进一步降低，其在节能和长寿命的优势足以弥补其价格偏高的劣势。
超高亮度LED将有可能成为一种很有竞争力的新型电光源。
编辑本段|回到顶部第三：
LED显示屏的分类
1、按颜色基色可以分为
单基色显示屏:
单一颜色（红色或绿色）。
双基色显示屏：
红和绿双基色，256级灰度、可以显示65536种颜色。
全彩色显示屏：
红、绿、蓝三基色，256级灰度的全彩色显示屏可以显示一千六百多万种颜色。
2、按显示器件分类
LED数码显示屏：
显示器件为7段码数码管，适于制作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子显示屏。
LED点阵图文显示屏：
显示器件是由许多均匀排列的发光二极管组成的点阵显示模块，适于播放文字、图像信息。
LED视频显示屏：
显示器件是由许多发光二极管组成，可以显示视频、动画等各种视频文件。
3、按使用场合分类
室内显示屏：
发光点较小，一般Φ3mm--Φ8mm，显示面积一般几至十几平方米。
室外显示屏：
面积一般几十平方米至几百平方米，亮度高，可在阳光下工作，具有防风、防雨、防水功能。
4、按发光点直径分类
室内屏：
Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm、
室外屏：
Φ10mm、Φ12mm、Φ16mm、Φ19mm、Φ20mm、Φ21mm、Φ22mm、Φ26mm
室外屏发光的基本单元为发光筒，发光筒的原理是将一组红、绿、蓝发光二极管封在一个塑料筒内共同发光
5.显示方式有静态、横向滚动、垂直滚动和翻页显示等。
单块模块控制驱动12块（最多可控制24块）8X8点阵，共16X48点阵（或32X48点阵），是单块MAX7219（或PS7219、HD7279、ZLG7289及8279等类似LED显示驱动模块）的12倍（或24倍）！
可采用“级联”的方式组成任意点阵大显示屏。
显示效果好，功耗小，且比采用MAX7219电路的成本更低。
第四:
led显示屏的技术优势评述
现有常见的室内全彩方案的比较：
1．点阵模块方案：
最早的设计方案，由室内伪彩点阵屏发展而来
优势：
原材料成本最有优势，且生产加工工艺简单，质量稳定。
缺点：
色彩一致性差，马赛克现象较严重，显示效果较差。
2．单灯方案：
为解决点阵屏色彩问题，借鉴户外显示屏技术的一种方案，同时将户外的像素复用技术（又叫像素共享技术，虚拟像素技术）移植到了室内显示屏。
优势：
色彩一致性比点阵模块方式的好。
缺点：
混色效果不佳，视角不大，水平方向左右观看有色差。
加工较复杂，抗静电要求高。
实际像素分辨率做到10000点以上较难。
3．贴片方案：
采用贴片发光管为显示元件的方案。
优势：
色彩一致性，视角等重要显示指标是现有方案里最好的一种，特别是三合一表贴的混色效果非常好。
缺点：
加工工艺麻烦，成本太高。
4。
亚表贴方案：
实际上是单灯方案的一种改进，现在还在完善之中。
优势：
在显示色彩一致性，视角等首要指标和标贴方案差别不大了，但成本较低，显示效果很好，分辨率理论上可以做到17200以上。
缺点：
加工还是较复杂，抗静电要求高。
第五：
LED显示屏关键技术指标
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。
一般地，像素的组成有2R1G1B（2颗红灯、1颗绿灯和1颗蓝灯，下述同理）、1R1G1B、2R1G、3R6G等等，而失控一般不会是同一个像素里的红、绿、蓝灯同时全部失控，但只要其中一颗灯失控，我们即认为此像素失控。
为简单起见，我们按LED显示屏的各基色（即红、绿、蓝）分别进行失控像素的统计和计算，取其中的最大值作为显示屏的像素失控率。
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。
此指标对《LED显示屏通用规范》SJ/T11141-2003中“失控的像素是呈离散分布”要求进行了量化，方便直观。
目前国内的LED显示屏在出厂前均会进行老化（烤机），对失控像素的LED灯都会维修更换，“整屏像素失控率”控制在1/104之内、“区域像素失控率”控制在3/104之内是没问题的，甚至有的个别厂家的企业标准要求出厂前不允许出现失控像素，但这势必会增加生产厂家的制造维修成本和延长出货时间。
在不同的应用场合下，像素失控率的实际要求可以有较大的差别，一般来说，LED显示屏用于视频播放，指标要求控制在1/104之内是可以接受，也是可以达到的；若用于简单的字符信息发布，指标要求控制在12/104之内是合理的
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。
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（模拟/数字即数模转化）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。
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（0为黑）到白（255为白）共有256种亮度变化。
采用RGB（色彩模式（也翻译为“红绿蓝”）三原色即可构成256×256×256=16777216种颜色。
即通常所说的16兆色（十万为一兆）。
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。
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。
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。
前面提到显示屏的灰度等级有的很高，可以达到256级甚至1024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，一般显示屏能够达20级以上就算是比较好的等级了。
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。
由于LED是线性的器件，与传统显示器的非线性显示特性不同。
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。
第六：
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；1000ucd（微坎德拉）=1mcd（毫坎德拉）,1000mcd=1cd。
室内用单只LED的光强一般为500ucd-50mcd，而户外用单只LED的光强一般应为100mcd-1000mcd，甚至1000mcd以上。
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。
室内显示屏常用的有8*8象素模块、8字7段（意为8字7空）数码模块。
户外显示屏象素模块有4*4、8*8、8*16象素等规格。
户外显示屏用的象素模块因为其每一象素由两只以上LED管束组成，固又称其为集管束模块。
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。
对于室内显示屏，一般一个为单个LED，外形为圆形。
室内显示屏象素直径较常见的有∮3.0、∮3.75、∮5.0、∮8.0等，其中以∮3.75和∮5.0最多。
在户外环境，为提高亮度，增加视距，一个象素含有两只以上集束LED；由于两只以上集束LED一般不为圆形，固户外显示屏象素直径一般用两两象素平均间距表示：
□10、□11.5、□16、□22、□25。
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。
这三者本质是描述同一概念：
点间距是从两两象素间的距离来反映象素密度，点间距和象素密度是显示屏的物理属性；信息容量则是象素密度的信息承载能力的数量单位。
点间距越小，象素密度越高，信息容量越多，适合观看的距离越近。
点间距越大，象素密度越低，信息容量越少，适合观看的距离越远。
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。
6、LED显示屏（LEDPanel）
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