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1、整理LED基本知识材料专业试题备考资料什么是LED和LED的发光原理:LED是light emitting diode的英文缩写,中文名:发光二极管. LED发光二极管是由元素谱中的-族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。 因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下， 电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。 假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发

2、光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了 这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大， 不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，发光效率越高。 LED的优势特长与在显示屏上的应用: 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），发光效率高,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

3、放在一起作为一个象素制作的显示屏叫双色屏色屏； 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。通常为了工程安装方便,把多个像数点在PCB电路板上做成 8*16 / 16*16 / 16*32 / 32*32的标准点阵形式,称之为显示模组;为了加强显示屏的结构强度,显示模组将安装于经加强强度的铁箱上 面,该箱体还容纳有电源、控制系统、散热系统等装置,并具有防水、防尘、防雷、防震等功能;多个带显示模组和系统的铁箱即构成整 个LED显示屏.。灰度等级: 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

4、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16/32/64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256/16384级灰度的,这种灰度等级 实现的颜色组合与颜色过度已远远超过人眼对彩色分辨能力。分辨率: 指显示终端在水平和垂直方向上对画面的处理和显示能力，通常用水平方向的有效像素数和垂直方向的有效像素数的乘积，即有 效像素总数来表示。光学术语: A、光通量：luminous flux 符号为 光源在单位时间内发出的光量,单位为流明(lumin),符号为lm; B、发光强度

5、：luminous intensity 符号为I 光源在给定方向上很小的立体夹角内所包含的光通量d与这个立体角dQ的币值,单位为坎特拉(cd) 1cd=1000mcd。 C、光亮度：luminous， 符号为L 光源在给定方向上很小的立体夹角上的发光强度与垂直于给定方向的平面上的正投影面积的比值. 单位为坎特拉每平方米(cd/m2) D、光效：单位 流明/每瓦 Lm/w，说明 电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示.。点间距P: 任意相邻的两个像素的物理中心的间距，另一种叫法把此间距当成像素的发光直径；点间距越小，在近距离观赏时显示屏 的图片细腻程度越好；点间距越大时，最佳

6、观测距离增大，LED的发光强度也需适当增高。色温: 光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温,单位：开尔文K。 色温光色的气氛效果 5000K 清凉(带蓝的白色) 冷的气氛 3300-5000K 中间(白) 爽快的气氛 3300K 温暖(带红的白色) 稳重的气氛虚拟像素技术（又称LED复用技术或像素分解技术）: 将一个像素拆分为若干个彼此独立的LED单元。每一LED单元以时分复用的方式再现若干个相邻像素的对应基色信息。以常用形式为2R+1G+1B的四像素型动态像素为例，将一个像素拆分为四个彼此独立的LED单元。每一LED单元以时分复用的方式再现四个相邻像素的

7、对应基色信息，一般情况下，各LED相互之间为等间距均匀分布。 优点（以四像素型动态像素技术为例） 虚拟像素（物理上不存在，但实际上可实现的像素）密度提高到4倍；有效视觉像素密度最大可提高4倍。 不足 该技术由于采用了LED等间距均匀分布，因此组成每一个像素的LED之间的间距呈现最大离散状态。与LED集中分布方式相比，像素的混色 性能稍差一点；在物理亮度相同的情况下，显示屏的视觉亮度较弱。由于对每一只LED采用了时分复用方式，循环扫描相邻四像素的信息， 因此在显示单笔划的文字时会出现字迹不清现象。虚拟像素技术适用于观看距离大于显示屏物理像素间距P的2048倍。余像技术: 在显示系统中，当显示的信

8、息向某个方向以一定的速度滚动时，利用人眼视觉暂留的特点；在相邻的两个像素之间会产生一系列移动 的、物理上不存在的虚拟像素，从而提高显示屏的分辨率。 一般应用于文字条屏的显示。非线性灰度校正技术: 当灰度级别提高到较高层次后，人眼对低亮度极差极其敏感，而对高亮度级差不能清晰分辩，造成人眼对亮度的实际分辨能力与测量 仪器的线性灰度等级有较大差异，这就需要对LED发光器件进行非线性视觉校正，压缩底亮度级差、扩大高亮度级差，使实际显示的灰度级差 符合人眼的生理视觉。这种方法将增加运算的难度和系统复杂性，是一种先进的视频处理技术。恒流驱动技术: 当LED用恒压驱动时，由于LED的PN节非线性特征，其通过

9、的电流大小对所施电压极其敏感，同时各LED的具体参数又因工艺因素产生差 异，还有显示屏工作时各点的温度差异，都会导致各LED发光强度不一，影响到显示屏的匀色特性，甚至会导致部分LED工作在非正常工作范 围内而引起过早老化和损坏。而当采用恒流驱动技术时，只要把恒电流确定在LED的额定工作范围内（其I/V特性接近直线），就可以使LED的 发光强度基本不会受到工作电压、工作温度和自身参数的影响，从而确保LED显示屏亮度和色度的均匀性。中高端的LED全彩显示屏都应采用 恒流驱动技术。自适应亮度调节技术: 当显示屏工作于不同的工作环境下（如昼、夜、朝、夕、阴、雨、阳光等），LED显示屏会根据环境的光照强

10、度，自动调节显示屏的发光 强度从而获得最佳亮度与对比度，以满足人们的视觉效果。RGB 英文red、green、blue（即红、绿、蓝）的缩写。第一：什么是led显示屏？LED显示屏（LED panel）：LED就是light emitting diode ，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显示方式，其大概的样子就是由很多个通常是红色的发光二极管组成，靠灯的亮灭来显示字符。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幕。 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

11、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

12、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。 LED显示屏性能超群:发光亮度强 在可视距离内阳光直射屏幕表面时,显示内容清晰可见.超级灰度控制 具有1024-4096级灰度控制,显示颜色16.7M以上,色彩清晰逼真,立体感强.静态扫描技术 采用静态锁存扫描方式,大功率驱动,充分保证发光亮度.自动亮度调节 具有自动亮度调节功能,可在不同亮度环境下获得最佳播放效果.全面采用进口大规模集成电路,可靠性大大提高,技术先进.全天候工作 完全适应户外各种恶劣性环境,防腐,防水,防潮,防雷，抗震整体性能强、性价比高、显示性能好,像素筒可采用P10mm、P16mm等多种规格.先进的数字化视频

13、处理，技术分布式扫描，模块化设计/恒流静态驱动，亮度自动调节，超高亮纯色象素影像画面清晰、无抖动和重影，杜绝失真.视频、动画、图表、文字、图片等各种信息显示、联网显示、远程控制 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。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

14、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. 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。 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

15、比较，其中LED在LCD背照明中最有竞争力.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。 第二：LED显示屏的分类：1、按颜色基色可以分为 单基色显示屏

16、: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3mm-8mm，显示面积一般几至十几平方米。 室外显示屏：面积一

17、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：3mm、3.75mm、5mm、 室外屏：10mm、12mm、16mm、19mm、20mm、21mm、22mm、26mm 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 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

18、”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。 第三: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

19、。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。 第四：LED显示屏关键技术指标1 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

20、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100100像素区域内，

21、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

22、简单的字符信息发布，指标要求控制在12/104之内是合理的 2 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。简单理解就是从黑到白共有256种亮度变化。采用RGB三原色即可构成256256256=16777216种颜色。即通常所说的16兆色。 国际品牌显示屏主要采用10位处理系统，

23、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。 3 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

24、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。 4 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40

25、96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。 第五：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(Luminous Intensity)表示,单位是坎德拉cd；1000ucd（微坎德拉）=1 mcd（毫坎德拉）, 1000mcd=1 cd。室内用单只LED的光强一般为500ucd-50 mcd，而户外用单

26、只LED的光强一般应为100 mcd-1000 mcd，甚至1000 mcd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校常见的有3.0、3.75、5.0、8.

27、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，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(Dot Pitch)；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。

28、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(LED Panel)将LED象素模块按照实际需要大小拼装排列成矩阵，配以专用显示驱动电路，直流稳压电源，软件，框架以及外装饰等，即构成一台LED显示屏。7、 灰度:灰度是指象素发光明暗变化的程度，一种基色的灰度一般有8级至1024级。例如，若每种基色的灰度为256级，对于双基色彩色屏，其显示颜色为256256=64K色，亦称该屏为256色显示屏。8、 双基色:现今大多数彩色LED显示屏是双基色彩色

29、屏，即每一个象素有两个LED管芯：一为红光管芯，一为绿光管芯。红光管芯亮时该象素为红色，绿光管芯亮时该象素为绿色，红绿两管芯同时亮时则该象素为黄色。其中红，绿称为基色。9、 全彩色红绿双基色再加上蓝基色，三种基色就构成全彩色。由于构成全彩色的蓝色管和纯绿色管芯的技术现在已经成熟，故市面基本都用全彩色。 第六：led显示屏市场前景现状：目前由于led显示屏造价昂贵，主要应用于比较高档的场所，主要集中在城市的繁华场所， LED显示屏效果图作为多媒体广告的一部分。单双色led显示屏主要应用于交通,高速公路,银行、证券交易等金融场所。以后：LED显示屏采用了低电压扫描驱动，具有耗电省、使用寿命长、成本

30、低、亮度高、视角大、可视距离远、防水、规格品种多等优点，可以满足各种不同应用场景的需求，发展前景非常广阔，被公认为最具增长潜力也是发展最快的的LED应用市场。而在即将到来的2010年上海世博会、未来各项大型运动赛事等新增需求，都将促使LED显示屏的大规模发展。此外，已架设的大型LED显示屏幕每10年将历经一次换机潮，随着人们生活水平的提高，户外led显示屏将逐渐应用于各个行业。 第七 LED显示屏技术优势(1)采用进口LED优质管芯制作全彩显示屏:具有视角大、功耗小、色彩均匀一致、屏厚超薄、屏体重量轻、故障率低、易维护等优势. (2)采用PCTV卡:该卡是一块性能卓越的集显示、采集、视频捕获等

31、功能的多媒体显示卡,该卡附有一个Studio编辑软件.Studio是Pinnacle Systems公司的一个备受赞誉的软件,其与现有通用普通多媒体卡相比较它有如下优势: 无数据损失,不受到PC机限制, 方便升级,一般显示卡内存为8M,而该卡内存为128-256M,窗口位置和大小的调整;帧频高达60HZ;非线性调整输出,更适合人眼观看;100级屏体亮度控制;恒流驱动;单元板红、绿、蓝三色亮度分别可调,消除马赛克. 采用室内全彩系统:该芯片除了完成显示数据的分配任务之外,其特性是将接收的8位(8 bit)显示数据转换成12位的PWM输出脉冲,使显示屏实现4096(12bit)级灰度控制,保证非线性256级视觉灰度的实现,达到全真彩色的视觉效果,能在根本上解决了数字显示系统由于数据传输量过大造成的系统复杂.光纤传输,不衰减的光纤传输技术: 光纤传输频带宽,通信容量大. 光纤可利用的带宽约为1.25G,频带宽,提高了扫描频率和刷新频率,本公司设计的LED全彩屏幕刷新频率2