LED显示屏.docx

LED显示屏.docx

《LED显示屏.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LED显示屏.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

LED显示屏

LED显示屏

目录

一、LED显示屏概念

二、LED显示屏特点

三、LED显示屏的分类

四．LED显示屏驱动芯片的分类及应用

驱动芯片种类、通用芯片、专用芯片、主流LED专用芯片的性能比较。

五．led显示屏扫描方式

六、LED显示屏的三合一与三并一有什么本质的区别

七．混色全彩及混色全彩LED显示屏技术问答

八．五大因素决定LED显示屏质量

亮度与视角、均匀性与清晰度、显示屏像素失控、寿命、能耗与能效

九.怎样评估LED屏的好坏

十.LED知识集锦

一、LED显示屏概念

LED显示屏（LEDpanel）：

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

它是一种通过控制半导体发光二极管的亮灭来显示。

用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏

二、LED显示屏特点：

1、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。

2、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。

3、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。

（4）、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。

三、LED显示屏的分类

1、按颜色基色可以分为

（1）单基色显示屏:

单一颜色（红色或绿色）。

（2）双基色显示屏：

红和绿双基色，256级灰度、可以显示65536种颜色。

（3）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

（1）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。

（2）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。

（3）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

（1）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。

（2）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

（1）室内屏：

Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm、

（2）室外屏：

Φ10mm、Φ12mm、Φ16mm、Φ19mm、Φ20mm、Φ21mm、Φ22mm、Φ26mm

（3）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。

四．LED显示屏驱动芯片的分类及应用

1、认识LED显示屏主要是由发光二极管（LED）及其驱动芯片组成的显示单元拼接而成的大尺寸平面显示器。

驱动芯片性能的好坏对LED显示屏的显示质量起着至关重要的作用。

近年来，随着LED市场的蓬勃发展，许多有实力的IC厂商，包括日本的东芝（TOSHIBA）、索尼（SONY），美国的德州仪器（T1），台湾的聚积（MBl）和点晶科技（SITl）等，开始生产LED专用驱动芯片。

2、驱动芯片种类LED驱动芯片可分为通用芯片和专用芯片两种。

所谓的通用芯片，其芯片本身并非专门为LED而设计，而是一些具有LED显示屏部分逻辑功能的逻辑芯片（如串-并移位寄存器）。

而专用芯片是指按照LED发光特性而设计专门用于LED显示屏的驱动芯片。

LED是电流特性器件，即在饱和导通的前提下，其亮度随着电流的变化而变化，而不是靠调节其两端的电压而变化。

因此专用芯片一个最大的特点就是提供恒流源。

恒流源可以保证LED的稳定驱动，消除LED的闪烁现象，是LED显示屏显示高品质画面的前提。

有些专用芯片还针对不同行业的要求增加了一些特殊的功能，如亮度调节、错误检测等。

本文将重点介绍专用驱动芯片。

2．1通用芯片通用芯片一般用于LED显示屏的低档产品，如户内的单色屏，双色屏等。

最常用的通用芯片是74HC595。

74HC595具有8位锁存、串—并移位寄存器和三态输出。

每路最大可输出35mA的电流（非恒流）。

一般的IC厂家都可生产此类芯片。

显示屏行业中常用Motorola（Onsemi），Philips及ST等厂家的产品，其中Motorola的产品性能较好。

2．2专用芯片专用芯片具有输出电流大、恒流等特点，比较适用于电流大，画质要求高的场合，如户外全彩屏、室内全彩屏等。

专用芯片的关键性能参数有最大输出电流、恒流源输出路数、电流输出误差（bit-bit,chip-chip）和数据移位时钟等。

●最大输出电流目前主流恒流源芯片的最大输出电流多定义为单路最大输出电流，一般在90mA左右。

恒流是专用芯片的最根本特性，也是得到高画质的基础。

而每个通道同时输出恒定电流的最大值（即最大恒定输出电流）对显示屏更有意义，因为在白平衡状态下，要求每一路都同时输出恒流电流。

一般最大恒流输出电流小于允许最大输出电流。

●恒流源输出路数恒流源输出路数主要有8（8位源）和16（16位源）两种规格，现在16位源基本上占主流：

如TLC5921，TB62706／TB62726，MBl5026／MBl5016等。

16位源芯片主要优势在于减少了芯片尺寸，便于LED驱动板（PCB）布线，特别是对于点间距较小的PCB更是有利。

●电流输出误差电流输出误差分为两种，一种是位间电流误差，即同一个芯片每路输出之间的误差；另一种是片间电流误差，即不同芯片之间输出电流的误差。

电流输出误差是个很关键的参数，对显示屏的均匀性影响很大。

误差越大，显示屏的均匀性越差，很难使屏体达到白平衡。

目前主流恒流源芯片的位间电流误差一般小于土6％，片间电流误差小于-+15％o

●数据移位时钟LED专用驱动芯片的基本功能中都包含串行移位寄存器的功能，以便于实现显示数据的级联与传输，构建大尺寸多显示点的LED显示屏。

数据移位时钟决定了显示数据的传输速度，对显示屏显示数据的更新速率起到至关重要的作用。

作为大尺寸显示器件，显示刷新率应该在85Hz以上，才能保证稳定的画面（无扫描闪烁感）。

较高的数据移位时钟是显示屏获取高刷新率画面的基础。

目前主流恒流源芯片移位时钟频率一般都在15MHz以上。

2．3目前主流LED专用芯片的性能比较目前，LED显示屏专用驱动芯片生产厂家主要有TOSHIBA（东芝）、TI（德州仪器）、SONY（索尼）、MBI{聚积科技}、SITI（点晶科技）等。

在国内LED显示屏行业，这几家的芯片都有应用。

TOSHIBA产品的性价比较高，在国内市场上占有率也最高。

主要产品有TB62705、TB62706、TB62725、TB62726、TB62718、TB62719、TB62727等。

其中TB62705、TB62725是8位源芯片，TB62706、TB62726是16位源芯片。

TB62725、TB62726分别是TB62705、TB62706的升级芯片。

这些产品在电流输出误差（包括位间和片间误差）、数据移位时钟、供电电压以及芯片功耗上均有改善。

作为中档芯片，目前”TB62725、TB62726已经逐渐替代了TB62705和TB62706。

另外，TB62726还有一种窄体封装的TB62726AFNA芯片，其宽度只有6.3mm（TB62706的贴片封装芯片宽度为8.2mm），这种窄体封装比较适合在点间距较小的显示屏上使用。

需要注意的是，AFNA封装与普通封装的引脚定义不一样（逆时针旋转了90度）。

TB62718、TB62719是TOSHIBA针对高端市场推出的驱动芯片，除具有普通恒流源芯片的功能外，还增加了256级灰度产生机制（8位PWM）、内部电流调节、温度过热保护（TSD）及输出开路检测（LOD）等功能。

此类芯片适用于高端的LED全彩显示屏，当然其价格也不菲。

TB62727为TOSHIBA的新产品，主要是在TB62726基础上增加了电流调节、温度报警及输出开路检测等功能，其市场定位介于TB62719（718）与TB62726之间，计划于2003年10月量产。

TI作为世界级的IC厂商，其产品性能自然勿用置疑。

但由于先期对中国LED市场的开发不力，市场占有率并不高。

主要产品有TLC5921、TLC5930和TLC5911等。

TLC5921是具有TSD、LOD功能的高精度16位源驱动芯片，其位间电流误差只有±4％，但其价格一直较高，直到最近才降到与TB72726相当的水平。

TLC5930为具有1024级灰度（10位PWM）的12位源芯片，具有64级亮度可调功能。

TLC5911是定位于高端市场的驱动芯片，具有1024级灰度、64级亮度可调、TSD、LOD等功能的16位源芯片。

在TLC5921和TLC5930芯片下方有金属散热片，实际应用时要注意避开LED灯脚，否则会因漏电造成LED灯变暗。

SONY产品一向定位于高端市场，LED驱动芯片也不例外，主要产品有CXA3281N和CXR3596R。

CXA3281N是8位源芯片，具有4096级灰度机制（12位PWM）、256级亮度调节、1024级输出电流调节、TSD、LOD和LSD（输出短路检测）等功能。

CXA3281N主要是针对静态驱动方式设计的，其最大输出电流只有40mA。

CXA3596R是16位源芯片，功能上继承了CXA3281N的所有特点，主要是提高了输出电流（由40mA增加到80mA）及恒流源输出路数（由8路增加到16路）。

目前CXA3281N的单片价格为1美元以上，CXA3596R价格在2美元以上。

MBI（聚积科技）的产品基本上与TOSHIBA的中档产品相对应，引脚及功能也完全兼容，除了恒流源外部设定电阻阻值稍有不同外，基本上都可直接代换使用。

该产品的价格比TOSHIBA的要低10~20％，是中档显示屏不错的选择。

MBI的MBl5001和MBl5016分别与TB62705和TB62706对应，MBl5168千口MBl5026分另（j与TB62725禾口TB62726对应。

另外，还有具有LOD功能的其新产品MBl5169（8位源）、MBl5027（16位源）、64级亮度调节功能的MBl5170（8位源）和MBl5028（16位源）。

带有LOD及亮度调节功能的芯片采用MBI公司的Share-I-OTM技术，其芯片引脚完全与不带有这些功能的芯片，如MBl5168和MBl5026兼容。

这样，可以在不变更驱动板设计的情况下就可升级到新的功能。

SITI（点晶科技）是台湾一家专业研发生产LED驱动芯片的公司，其产品性能稳定。

点晶科技的定位与TOSHIBA差不多，其产品的性能与价格也相当。

但引脚并不兼容。

点晶的产品主要有ST2221A、ST2221C、DMl34、DMl35、DMl36，DMl33和ST2226A等。

除了ST2221A为8位源外，其余都是16位源芯片。

DMl34、DMl35禾口DMl36是ST2221C的升级产品。

这三款芯片之间的区别只是输出电流不同，DMl34的输出电流为40-90mA，DMl35的输出电流为10-50mA，DMl36的输出电流为3-15mA。

DMl33具有64级亮度可调、LOD及TSD功能。

ST2226A具有1024级灰度机制（10位PWM），属于高端芯片。

从这几家LED驱动芯片主要制造商的产品结构来看，目前LED恒流芯片主要分为三个档次。

第一档次是具有灰度机制的芯片，这类芯片内部具有PWM机构，可以根据输入的数据产生灰度，更易形成深层次灰度，达到高品质画面。

第二档次是具有LOD、TSD、亮度调节功能的芯片，这些芯片由于有了附加功能而更适用于特定场合，如用于可变情报板，具有侦测LED错误功能。

第三档为不带任何附加功能的恒流源芯片，此类芯片只为LED提供高精度的恒流源，保证屏体显示画面的质量良好。

五．led显示屏扫描方式

在一定的显示区域内，同时点亮的行数与整个区域行数的比例，称扫描方式；室内单双色一般为1/16扫描，室内全彩一般是1/8扫描，室外单双色一般是1/4扫描，室外全彩一般是静态扫描。

目前市场上LED显示屏的驱动方式有静态扫描和动态扫描两种,静态扫描又分为静态实像素和静态虚拟，动态扫描也分为动态实像和动态虚拟；驱动器件一般用国产HC595，台湾MBI5026，日本东芝TB62726，一般有1/2扫，1/4扫，1/8扫，1/16扫。

举列说明：

一个常用的全彩模组像素为16*8（2R1G1B）,如果用MBI5026驱动，模组总共使用的是：

16*8*（2+1+1）=512，MBI5026为16位芯片，512/16=32

（1）如果用32个MBI5026芯片，是静态虚拟

（2）如果用16个MBI5026芯片，是动态1/2扫虚拟

（3）如果用8个MBI5026芯片，是动态1/4扫虚拟

如果板子上两个红灯串连

（4）用24个MBI5026芯片，是静态实像素

（5）用12个MBI5026芯片，是动态1/2扫实像素

（6）用6个MBI5026芯片，是动态1/4扫实像素

在LED显示屏，扫描方式有1/16，1/8，1/4，1/2，静态。

如果区分呢？

一个最简单的办法就是数一下单元板的LED的数目和74HC595的数量。

计算方法：

LED的数目除以74HC595的数目再除以8=几分之一扫描

实像素与虚拟是相对应的:

简单来说，实像素屏就是指构成显示屏的红绿蓝三种发光管中的每一种发光管最终只参与一个像素的成像使用，以获得足够的亮度。

虚拟像素是利用软件算法控制每种颜色的发光管最终参与到多个相邻像素的成像当中，从而使得用较少的灯管实现较大的分辨率，能够使显示分辨率提高

六．LED显示屏的三合一与三并一有什么本质的区别呢?

1.三合一表贴

是指红绿蓝三个发光点封装在同一个发光管里面的合成，由于封装在同一发光管内,所以近看是一点,而分立的就是一条线。

三合一的价格高,做的最好的是日亚,欧司朗,GREE。

2.三并一表贴（分离表贴）

是指红绿蓝三个发光点是分开封装的，封装后又和亚表贴的一样排列成一个像素点。

然后我们再来看看三合一表贴与三并一表贴LED全彩屏的对比区别：

A、三并一是分离表贴，三点分开供电。

与三合一相比具有功耗低、散热好、有效延长屏的寿命，可靠性较高。

B、相比之下，三并一比三合一维修成本要低，因为三并一可以实现单灯维修。

C、三并一表面可以做漫反射光处理，与三合一的显示效果相比，匀色性较好，没有颗粒状感觉。

另外，三并一整屏视角要比三合一大些。

D、通常，三并一全彩屏分光分色比三合一全彩屏要容易，而且颜色饱和度高。

E、一般来说，三并一的封装成本及生产成本都比三合一要低很多。

F、三并一表贴显示屏在整体的颜色上要比三合一均匀，因为三并一是用整个面来发光，而三合一只局限于点发光。

G、三并一在IC、驱动芯片温度方面比三合一要低，从而提高了屏体的整体寿命。

H、从焊接工艺上来说，三并一表贴的封装方式很成熟，要优于三合一表贴。

I、由于三合一表贴工艺上步骤复杂，工期较长。

三并一的工期就是正常生产显示屏的生产日期。

J、通常三并一有面罩保护，能达到防尘、防晒，并能达到保护发光晶片的效果，而三合一是发光晶片直接裸露在外，没有任何面罩的保护。

由于三合一表贴的价格较高,主要用于对外出口。

相信随着芯片加工的成本慢慢降低，三并一将以其极高的性价比很好地满足用户的需求，而亚表贴则将在不久的时间内，退出市场。

七．混色全彩及混色全彩LED显示屏技术问答

1、为什么称为"混色全彩"技术而不称为像素分解技术？

本显示技术在发光体排列和控制原理上同像素分解技术有本质的不同，像素分解技术采用了LED复用技术，同一个LED发光管，同相邻的LED发光管进行4次组合（上、下、左、右组合）得到要显示的数据信息；而在本设计中，至少有一种颜色的发光体被作为显示基色标志点，其他颜色发光体同基色发光体混色，可生成混色图像。

2、传统模块发光孔一般均使用圆孔，为什么混色全彩显示屏使用的为方孔？

一方面方孔模块的显示效果要元好于贺孔模块的显示效果，另一方面这也满足了混色全彩模块的混色要求。

3、同一般传统全彩显示屏比较，本产品有何优势？

传统全彩显示屏在每一个发光孔中均有红、绿、蓝三种发光体，这是LED显示屏设计的理想状态。

由于LED发光管的光热效应和电热效应，其发热量一般很大，这样在全彩色LED模块设计中，点间距一般不能设计得太小，现在市场上比较成熟的是φ5.0全彩色模块，单位面积显示点数很小（17200点/平方米），显示效果较差。

另一方面，因蓝色发光体的成本是红色、草绿色发光体的十几倍，价格使一般客户不能接受。

而混色全彩模块中LED发光体的独特排列，显示点间距可何等到很小，如我们现在推出的S35、S40、S45、SA56系列混色模块，这们的显示点密度分别为52245点/㎡、40000点/㎡、20408点/㎡、这样不到三平方米的显示屏即可播放完整视频信号了，在视频显示效果上，混色全彩LED显示屏效果要远好于一般传统全彩色LED，这方面，您在实际演示中会看到。

3、减小了蓝色发光体数量，成本降下来了，会影响LED显示屏的显示效果吗？

恰恰相反，减少了蓝色发光体数量后，不但不会影响LED显示屏的显示效果，反而使LED的显示效果进一步增强，这可能有点不可思议，在这里简单作一论述；

人眼对各种颜色的分辨率不同，蓝色和其他颜色的组合，人眼对其分辨办只是"黑红"、"黑绿"的1/4左右，另外根据NTSC白平衡理论：

Y=3R+6G+1B可见，红、绿、蓝的比率为3：

6：

1。

这是混色全彩显示屏设计时减少蓝色发光体的理论依据，从实际效果可以看出，一般的全彩色LED显示屏整屏发紫，这就是蓝色过多的原因，可混色全彩LED显示屏其发光体的配比符合NTSC白平衡原理，在图象和视屏效果上远优于传统全彩色LED显示屏，在实际白平衡时容易得多。

4、LED显示屏效果能达到电视的效果吗？

过去在LED行业内，我们会经常听到"LED显示屏怎么能用电视机去比较"，这便是说LED显示屏效果同电视机不能相提并论，你看了本产品便会发现，过去的说法是错误的。

混色全彩LED显示屏效果可用电视机媲美，这在理论上也是有依据的，LED全彩色发光管其色空间要大于一般电视机的颜色空间，全彩色LED的颜色效果要优于一般电视机；过去，由于全彩色控制理论的局限，使人们进入了一个"误区"。

本产品独特的模块以及最新控制理论，使全彩色LED显示屏迈入了一个新的纪元。

八．五大因素决定LED显示屏质量

1、亮度与视角

.显示屏亮度主要取决于LED发光强度和LED密度

.显示屏视角应解决光通量浪费问题

显示屏亮度主要取决于LED的发光强度和LED密度。

近几年LED在衬底、外延、芯片及封装等方面的新技术层出不穷，尤其是氧化铟锡（ITO）电流扩展层技术及工艺的稳定与成熟，使LED的发光强度有了大幅提高。

目前，国际一流品牌小功率LED在水平视角为110度、垂直视角为50度的情况下，绿管的发光强度已高达4000mcd，红管达1500mcd，蓝管达1000mcd。

在像素间距为20mm时，显示屏亮度可达到10000nit以上。

显示屏可在任何环境下全天候工作。

在谈到显示屏视角时，有一个值得我们思考的现象：

LED显示屏尤其是室外显示屏，人们的观察角度基本是从下而上，而以现有LED显示屏的产品形态来看，有一半的光通量消失在茫茫天空中。

在能源紧张的今天，我们是否有更合理的解决之道？

值得深思。

2、均匀性与清晰度

.LED各项性能参数不一致是影响均匀性的主要原因

.制约LED显示屏清晰度改善的主因是均匀性而不是物理像素间距

LED显示屏技术发展到今天，均匀性已成为衡量显示屏优劣的最重要指标。

人们常说LED显示“点点灿烂，片片辉煌”，就是对像素之间和模块之间严重不均匀的一种形象比喻。

专业一点的说法是“灰尘效应”和“马赛克现象”。

造成不均匀现象的根源主要有：

LED各项性能参数的不一致；显示屏在生产、安装过程中组装精度的不足；其他电子元器件的电参数一致性不够；模块、PCB设计的不规范等。

其中“LED各项性能参数的不一致”是主因。

这些性能参数的不一致主要包括：

光强不一致、光轴不一致、色坐标不一致、各基色光强分布曲线不一致以及衰减特性不一致等。

如何解决LED性能参数的不一致现象，目前业内主要有两种技术途径：

一是通过对LED规格参数的进一步细分，提高LED各项性能的一致性；二是通过后续校正的方式来改善显示屏均匀性。

后续校正也从早期的模组校正、模块校正，发展到今天的逐点校正。

校正技术则从单纯的光强校正，发展到光强+色坐标校正。

但是，我们认为后续校正并不是万能的。

其中，光轴不一致、光强分布曲线不一致、衰减特性不一致、拼装精度差以及设计的不规范等是无法通过后续校正来消除的，甚至这种后续校正会使光轴、衰减、拼装精度方面的不一致更加恶化。

因此，通过实践我们的结论是：

后续校正仅仅是治表，而LED参数细分才是治本，才是LED显示产业未来的主流。

而论到显示屏均匀性与清晰度的关系，业界则常常存在一个认识上的误区，即以分辨率替代清晰度。

其实显示屏清晰度是人眼对显示屏分辨率、均匀性（信噪比）、亮度、对比度等多项因素综合的主观感受。

单纯缩小物理像素间距提高分辨率，而忽视均匀性，对提高清晰度是毫无疑义的。

试想一个存有严重“灰尘效应”和“马赛克现象”的显示屏，即使它的物理像素间距再小，分辨率再高，也不可能得到一个良好的图像清晰度。

因此，从某种意义上讲，目前制约LED显示屏清晰度改善的主因是“均匀性”而不是“物理像素间距”。

3、显示屏像素失控

.造成显示屏像素失控的主要原因是LED失效

.静电放电是失效最大诱因

造成显示屏像素失控的原因很多，其中最主要的原因就是“LED失效”。

LED失效的主因又可分为两个方面：

一是LED自身品质不佳；二是使用方法不当。

通过分析我们归纳出LED失效模式和上述两个主因之间的对应关系。

上述我们谈到很多LED的失效通常在LED的常规检验测试中是无法发现的。

除了在受到静电放电、大电流（造成结温过高）、外部强力等不当使用外，很多LED失效是在高温、低温、温度快速变化或其他恶劣条件下，由于LED芯片、环氧树脂、支架、内引线、固晶胶、PPA杯体等材料热膨胀系数的差异，引发其内部应力的不同而产生的，因此，LED的质量检测是一项十分复杂的工作。

再者，对于GaN基LED而言，静电放电是其失效的最大诱因。

静电放电导致LED失效的机理非常复杂，设备、工具、器皿及人体均有可能带有静电并对其放电，这种静电少则几百伏，高则几万伏，放电时间在纳秒级水平。

我们在显示屏生产、安装、使用过程中出现的蓝绿管失效，往往就是LED-PN结被静电放电击穿所至。

国际静电协会严格规定了标准静电放电模式，主要分为人体放电模式（HBM）和机器放电模式（MM）。

我国对器件的静电放电敏感度（ESDS）分为三个等级（