LED显示屏基础知识.docx
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LED显示屏基础知识
LED显示屏基础知识
根据应用场所分类
根据应用场所的不同，可将LED显示屏分为室内与室外两种.
◆室内屏
LED显示屏主要用于室内，在制作工艺上首先是把发光晶粒做成点阵模块（或数码管），再由模块拼接
为一定尺寸的显示单元板，根据用户要求，以显示单元板为基本单元拼接成用户所需要的尺寸。
根据像素点的大小，室内屏分为Ф2、Ф3、Ф3.75、Ф4.8、Ф5、Ф8、Ф10等。
◆户外屏
LED显示屏主要用于室外，在制作工艺上首先是把发光晶粒封装成单个的发光二极管，称之为单灯，
用于制作户外屏的单灯一般都采用具有聚光作用的反光杯来提高亮度；再由多只LED单灯封装
成单只像素管或像素模组，而由像素管或像素模组成点阵式的显示单元箱体，根据用户需要及
显示应用场所，以一个显示单元箱体为基本单元组成所需要的尺寸。
箱体在设计上应密封，以
达到防水防雾的目的，使之适应户外环境。
根据像素点的大小，户外屏分为*11、Ф14、*16、*19、*21、*26、Ф36等规格。
1.3.2根据基色分类
根据所采用的LED的颜色，可将LED显示屏分为单基色、双基色、全彩色三种。
◆单基色
每个像素点只有一种颜色，多数用红色，因为红色的发光效率较高，可以获得较高的亮度，
也可以用绿色，还可以是混色，即一部分用红色，一部分用绿色，一部分用黄色。
◆双基色
每个像素点有红绿两种基色，可以叠加出黄色，在有灰度控制的情况下，通过红绿不同灰
度的变化，可以组合出最多65535种颜色。
◆全彩色
也称三基色，每个像素点有红绿蓝三种基色，在有灰度控制的情况下，通过红绿蓝不同灰度的变
化，可以很好地还原自然界的色彩，组合出16777216种颜色。
1.3.3根据功能分类
根据屏幕所具有的功能，可将LED显示屏分为条屏，图文屏，视屏以及数码屏
四种。
◆条屏
这类LED显示屏主要用于显示文字，它本身自带16X16或24X24点阵字库，可独立工作，可用遥
控器输入汉字，也可以与计算机联机使用，通过计算机发送信息。
可以脱机工作。
因为这类屏幕
多做成条形，故称为条屏。
◆图文屏
这类LED显示屏主要用于显示文字和图形，一般无灰度控制。
它通过与计算机通讯输入信息。
与
条屏相比，图文屏的优点是显示的字体字型丰富，并可显示图形，与视屏相比，图文屏最大的优
点是一台计算机可以控制多块屏，且可以脱机显示。
◆视屏
这类LED显示屏屏幕像元与控制计算机监视器像元呈一对一的映射关系，有灰度控制，所以其表
现力极为丰富，配置多媒体卡，视屏还可以播放视频信号。
视屏开放性好，实时反映计算机监视
器的显示。
◆数码屏
数码屏是最廉价的LED显示屏，广泛用于银行汇率、利率显示、酒店海鲜价目表、客房价目
表等。
多数情况下，在数码屏上加装条屏来弥补数码屏不能显示文字的不足。
◆混合屏
即点阵数码混合显示，它被最多地用于证券行情显示。
什么是LED显示屏
LED是lightemittingdiode即：
发光二极管的英文缩写，LED电子显示屏（LEDpanel）是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，LED电子显示屏按使用环境分为室内LED显示屏、半室外LED显示屏、室外LED显示屏
显示屏入门知识
LED显示屏
LED是lightemittingdiode发光二极管的英文缩写，简称LED。
LED显示屏（LEDpanel）是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LED显示屏幕。
作为新一代的显示媒体，已广泛应用在展览中心、交易中心、拍卖中心、金融中心、信息中心、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。
显示性能
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。
显示颜色
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。
单色屏一般由红色发光材料构成。
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；真彩色（naturecolor）,由红色，纯绿色（波长525nm）,蓝色构成。
基本发光点
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Φ3.0mm（62500点/平方米）、Φ3.7mm（44100点/平方米）、Φ4.8mm（27800点/平方米）、Φ5mm（17200点/平方米）、Φ8mm（10000点/平方米）等LED显示屏；
室外LED显示屏按采用的象素直径可分为Φ8mm（10000点/平方米）、Φ12mm（3906点/平方米）、Φ16mm（2500点/平方米）、Φ26mm（1024点/平方米）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
使用环境
LED显示屏按使用环境分为室内LED显示屏、半室外LED显示屏、室外LED显示屏
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。
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。
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1000-10000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。
安装方式
内嵌式、台阶式、吊装式、壁挂式、前维护、合页式
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
采集卡的主要功能
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。
LED
LED发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。
LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。
半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。
但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。
当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。
而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。
LED是英文lightemittingdiode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。
发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。
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。
当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。
最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。
以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。
经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。
而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。
汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。
对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。
1998年发白光的LED开发成功。
这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。
GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射，峰值550nm。
蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。
LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。
现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。
这种通过蓝光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。
上个世纪60年代，科技工作者利用半导体PN结发光的原理，研制成了LED发光二极管。
当时研制的LED，所用的材料是GaASP，其发光颜色为红色。
经过近30年的发展，现在大家十分熟悉的LED，已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色光。
然而照明需用的白色光LED仅在近年才发展起来，这里向读者介绍有关照明用白光LED。
1．可见光的光谱和LED白光的关系。
众所周之，可见光光谱的波长范围为380nm～760nm，是人眼可感受到的七色光——红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，但这七种颜色的光都各自是一种单色光。
例如LED发的红光的峰值波长为565nm。
在可见光的光谱中是没有白色光的，因为白光不是单色光，而是由多种单色光合成的复合光，正如太阳光是由七种单色光合成的白色光，而彩色电视机中的白色光也是由三基色黄、绿、蓝合成。
由此可见，要使LED发出白光，它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。
但要制造这种性能的LED，在目前的工艺条件下是不可能的。
根据人们对可见光的研究，人眼睛所能见的白光，至少需两种光的混合，即二波长发光（蓝色光＋黄色光）或三波长发光（蓝色光＋绿色光＋红色光）的模式。
上述两种模式的白光，都需要蓝色光，所以摄取蓝色光已成为制造白光的关键技术，即当前各大LED制造公司追逐的“蓝光技术”。
目前国际上掌握“蓝光技术”的厂商仅有少数几家，所以白光LED的推广应用，尤其是高亮度白光LED在我国的推广还有一个过程。
2．白光LED的工艺结构和白色光源。
对于一般照明，在工艺结构上，白光LED通常采用两种方法形成，第一种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光；第二种是多种单色光混合方法。
这两种方法都已能成功产生白光器件。
第一种方法产生白光的系统如图1所示，图中LEDGaM芯片发蓝光（λp＝465nm），它和YAG（钇铝石榴石）荧光粉封装在一起，当荧光粉受蓝光激发后发出黄色光，结果，蓝光和黄光混合形成白光（构成LED的结构如图2所示）。
第二种方法采用不同色光的芯片封装在一起，通过各色光混合而产生白光。
3．白光LED照明新光源的应用前景。
为了说明白光LED的特点，先看看目前所用的照明灯光源的状况。
白炽灯和卤钨灯，其光效为12～24流明／瓦；荧光灯和HID灯的光效为50～120流明／瓦。
对白光LED：
在1998年，白光LED的光效只有5流明／瓦，到了1999年已达到15流明／瓦，这一指标与一般家用白炽灯相近，而在2000年时，白光LED的光效已达25流明／瓦，这一指标与卤钨灯相近。
有公司预测，到2005年，LED的光效可达50流明／瓦，到2015年时，LED的光效可望达到150～200流明／瓦。
那时的白光LED的工作电流便可达安培级。
由此可见开发白光LED作家用照明光源，将成可能的现实。
普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽价格便宜，但光效低（灯的热效应白白耗电），寿命短，维护工作量大，但若用白光LED作照明，不仅光效高，而且寿命长（连续工作时间10000小时以上），几乎无需维护。
目前，德国Hella公司利用白光LED开发了飞机阅读灯；澳大利亚首都堪培拉的一条街道已用了白光LED作路灯照明；我国的城市交通管理灯也正用白光LED取代早期的交通秩序指示灯。
可以预见不久的将来，白光LED定会进入家庭取代现有的照明灯。
LED光源具有使用低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等的优点，虽然价格较现有照明器材昂贵，仍被认为是它将不可避免地现有照明器件。
LED特点和优点
LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途。
体积小
LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻。
耗电量低
LED耗电非常低，一般来说LED的工作电压是2-3.6V。
工作电流是0.02-0.03A。
这就是说：
它消耗的电不超过0.1W。
使用寿命长
在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达10万小时
高亮度、低热量
环保
LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。
坚固耐用
LED是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。
灯体内也没有松动的部分，这些特点使得LED可以说是不易损坏的。
环保意识抬头与可再生能源的应用为举世所瞩目的焦点，由于LED低耗电具有节能减排的效益，使得LED应用已成为全球性的风潮。
自日本于2007年提出LED照明普及化后，随着LED技术上的突破，创造了许多商品的应用，如我们最常见的手机和NB背光源、交通号志、汽车照明等应用。
虽然2007年白光LED产值仍以手机应用为最大宗，但LED在一般照明与紧急照明等商品应用，其规模与商机逐渐显现，给市场带来无限的想象空间。
2007年白光LED价格调降，以及2008年中国奥运效应，大大带动了2008年白光LED产业需求增长，其中尤以商业照明应用，如新建筑物（中国政府推动城市照明）、路灯、广告牌与交通号志等最明显。
白光LED价格下跌、2008奥运有利于刺激商业照明需求
1.白光LED价格下跌
日本LED大厂Nichia在2007年3月大幅调降发光亮度在1200～1300mcd的白光LED价格，整体降价幅度达50%，2007年白光LED价格跌幅仍在25%。
LED产品不断在降价，未来还可能因为国外大厂授权专利开放，白光LED产能扩充，更进一步造成跌价压力，而价格下跌有利于LED产品应用市场的开拓，对产业发展而言是健康的。
这一波降价在照明应用方面产生很大刺激效果，商业照明的需求，如建筑物、公共场所、招牌广告牌...等，由于照明时间更长且牵涉商业利益更大，预料将较一般家用照明需求更早显现出来。
2.2008奥运刺激LED广告牌需求
LED招牌广告牌应用于一般商家，过去以霓虹灯作为发光光源。
LED较传统霓虹灯易安装且环保，可节省约75～90%的电力，且红光LED具有成本与传统霓虹灯相等优势，因此有取代传统霓虹灯成为招牌广告牌主流的潜力。
中国为达到城市亮化、都市更新目的，广告牌汰旧换新速度快，LED招牌广告牌顺势而起。
LED显示广告牌应用于运动场、大型活动、高速公路、建筑物、展会活动场所。
2008年北京提出了“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”三大理念，投入1,800亿元人民币，其中规划北京、大连、天津等将采用LED显示广告牌，刺激2008年LED显示广告牌需求，预计2010年中国高亮度LED显示广告牌市场规模将达120亿元人民币以上，北京奥运成为LED显示广告牌产业发展的新契机。
LED商业照明应用商机大
相比白炽灯、日光灯或卤素灯，白光LED除了省电，其与环保相关特色也包含冷发光、寿命长、无汞污染、耐震动及反应速度快等优势，非常适合应用于商业照明。
以路灯为例，专家指出若将全中国的路灯都改为LED，估计可节省40%以上的电费，每年可省电20亿度以上，省电效益相当惊人。
而根据美国伦斯勒理工学院的研究，如果全球都采用LED照明技术，可望在接下来的十年内省下1.8万亿美元（trillion）的电费，且让火力发电厂减少燃烧10亿桶原油，并因此消除100亿公吨的二氧化碳排放量。
这不仅证明了LED的确能达到省电与节能效益，且可应用于广大的市场。
除了路灯以外，LED商业照明可广泛用于超市、
行、连锁店、机场、火车站、隧道、地铁站、公园及展览场所等。
由于商业使用照明的时间较长，LED较现有的传统灯源，具有体积小、寿命长与节能等优势，将较一般住家照明应用更容易推广与使用，预料2009年起商机将逐渐显现。
随着LED照明光源以其节能、环保、寿命长、体积小等一系列优势和节能减排的特点，已成为全球最热门、最瞩目的光源。
特别是LED的发光效率正在大幅度提高，价格逐步下降，已经开始在普通照明领域获得应用。
因此，目前进入LED产业的企业与日俱增，并其投入来势凶猛。
已进入或将要进入LED照明领域的中小企业，要慎重并认真分析和评估自身在此领域中的优势和竞争能力。
企业能否继续发展下去，主要还是取决于资金投入力度和自主创新实力以及领导层的判断和决策能力。
一、建设好自主创新机制
机遇和挑战，往往共存。
企业要选择好时机和投入方式，应该从提高技术水平入手，开发和生产LED发光特性相匹配的照明产品，避免盲目跟风重复开发现象。
根据企业自己的优势，确立主攻方向，改变低价竞争策略，是当务之急。
具体的要建设好企业的研发团队和自主创新机制，提升企业自身研发水平，开发生产特定应用和细分市场的高规格的"市场型产品"，并研发"战略型技术"，突破尚未成熟的LED应用中的核心技术（例如LED路灯的光、电、热、机械结构等商品化技术），提高产品的技术含量和市场地位，抢占行业制高点。
企业的市场部和研发部经常进行沟通，共同研究客户的反馈信息，尽量适当延长开发周期或实地应用考察时间，不断改进产品的不足之处，逐步完善和提高产品的性能和可靠性，增加附加值和利润空间。
二、LED封装和终端应用为一个实体
半导体技术已经改变了世界，LED新型产业是半导体技术给我们的又一个发展机会，特别是终端应用。
上游领域的外延及芯片的技术已有国外领先，但应用端方面，国内外的起点是同步进行的。
只要我们的发展思路正确，有机会成为LED产业应用端的领头企业。
当下金融危机将不会影响或改写中国成为"世界工厂"已有20多年的历史，其他地域在短时间内仍无法超越中国的制造优势；政府投资可在短期内刺激经济增长，却无法改变出口为导向的经济模式。
因此，中国仍有机会成为LED应用产品的制造大国和出口大国。
LED产业资源的纵向整合大势所趋。
企业要认清LED产业的发展趋势，应把握机会，封装和应用开发可作为一个实体或整合体，发挥自己的优势。
扩张型企业更要重视周边地理环境和产业链优势。
技术要求高的高端用LED，可先用国外的芯片来封装自己所需要的LED或模块，应用于开发产品中来，降低开发和生产成本，体现出整合的优势和性价比，实现产业化，由此相互依赖，相互促进，共同发展为良策。
各种LED灯具均在特定的环境下使用，而对光源的工作电压电流、配光和眩光要求以及其几何形状和尺寸的要求也不同。
开发一种产品，在目前情况下，事实上不可能在市场上买到合适于自己的LED。
因此，开发部门和封装部门有着紧密的合作关系，需要经常沟通，不断改进技术方案，才能封装出适合该灯具的LED，并发挥最佳灯光效果。
三、开发照明产品的切人点
首先，要研究和掌握LED发光特点和优势是最基本的切入点。
为抗击金融危机对经济，各国政府计划把资金投向基础设施建设的项目，如铁路、公路、电力、新能源和高科技等项目。
LED照明光源以其独特的优势和节能减排的特点，政府投资采购LED照明是不可忽视的一大市场。
寻找目标客户，市场细分，产品定位，了解和掌握客户究竟需要什么灯具，具体的用在什么地方，其使用环境、用途和功能是至关重要的基础环节。
客户需要的技术要求和LED特点相吻合就是最佳切入点。
如市场上较早出现的小功率LED灯泡和MR16灯系列等。
优先考虑选用技术成熟的LED并能够实现且具有应用前景的产品，如大功率1W等，而现在大量用单颗20mA小功率LED做灯具是满足过度时期应付市场需求。
根据LED的特点优先考虑以下几点：
1、LED的工作电压是直流电。
适合于太阳能照明的光源。
2、LED的发光无需灯丝。
适合于制作防暴灯和矿灯等安全照明领域。
3、LED的开关频率很高。
适合于开关次数较频繁的场合，如人体感应灯和厨房用灯等。
4、LED的调节亮度很容易实现。
如LED路灯、隧道灯，在车辆较少的后半夜，可适当调低亮度，进一步节电。
5、LED的工作温度越低，发光效率越高。
适合于低温照明，如冰柜等。
6、LED的发光是平面定向光，而光源利用率高。
适合于LED路灯和隧道照明灯等。
还有其他方面，如停电应急照明灯、驱虫照明灯、植物工厂用照明灯等。
四、专利策略
近几年来，国家非常关注LED上中游产业，并大量投资扶持发展，但事实上外延及芯片领域投入的科研成果比例或进展速度不是很理想，在短时间内很难突破关键性技术而达到国际领先水平，或满足国内日趋增加的高端需求。
国外在芯片等上中游领域已有专利封锁是众所周知的事实。
在下游应用方面的专利还是有空可钻的。
申请专利的目的是达到特定的商业目的的一种手段,是企业获得高利润的利器。
企业的资金和技术是必要条件的话，专利就是充足条件。
专利将竞争对手逐出市场，垄断市场，并提高专利产品的市场地位。
因此，在LED产业的竞争日趋增加的形势下，LED照明企业要增强专利意识的同时倾斜研发投入，改变以低价取得优势的传统竞争策略，要踏踏实实的开发应用端核心技术，并申请专利，储备技术，积累经验。
五、努力创品牌
天时、地利、人和条件具备时才能实现所投入和产出将成正比的经济效益。
国内传统知名品牌的创立都在特定的条件下逐渐发展起来的。
在中国潜力巨大的新兴LED照明市场大环境将会营造出一批新型知名品牌的企业。
因此，LED照
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