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1、LED 显示屏工作原理及工程技术 2010 年 03 月 17 日 星期三 22:49 工作原理工作原理 LED 显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。由于 它具有发光率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能 力强 等优点，自 20 世纪 80 年代后期开始，随着 LED 制造技术的不断完善，在 国外得到了广泛的应用。在我国改革开放之后，特别是进入 90 年代国民经济高 速增 长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED 显示屏的出现正好适应了 这一市场形势，因而在 LED 显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速 的提高。 LED 显示屏经历了从
2、单色、双色图文显示屏，到图象显示屏，一直到今天的 全彩色视频显示屏的发展过程。无论在期间的性能（提高亮度 LED 显示器及蓝 色 发光灯等）和系统的组成（计算机化的全动态显示系统）等方面都取得了长 足的进步。目前已经达到的超高亮度全彩色视频显示的水平，可以说能够满足 各种应用条 件的要求。其应用领域已经遍及交通、证券、电信、广告、宣传等 各个方面。我国 LED 显示屏的发展可以说基本上与世界水平同步，至今已经形 成了一个具有相当 发展潜力的产业。应该指出的是，我国 LED 产业不但在应用 技术上取得了巨大的成功，而且在创新能力上有出色的表现，例如北京中庆数 据设备公司研制的 ZQL9701 超
3、大规模芯片，就代表了当前 LED 显示屏控制电路 的国际水平。与国内 LED 显示屏产业的迅速发展相比，目前关于 LED 显示屏的图书资料 显得太少，不便于设计制造人员及运用维护人员的工作，由此萌发了编写一本 LED 显示屏技术用书的想法，适逢电子科技大学出版社之邀，斗胆动笔草就本书。 书中分别就 LED 显示屏的概况、LED 显示器件、图文显示屏、图象显示屏、 视 频显示屏等有关技术问题进行了叙述，以期使从事各类 LED 显示屏工作的读者 能够从本书中得到一些有用的材料。由于 LED 显示屏是多种综合应用的产品，涉及光电子学、半导体器件、数 字电子电路、大规模集成电路、单片机及微机等各个方路
4、及方法还要花较大篇 幅进行 介绍，容易冲淡主题。反过来采用集成电路和单片机等简单普及的刻与 LED 显述硬件又有软件。上述各个领域都自成体系，在本书中无法一一尽述，只 能以显示意 直接有关的部分，而不追求各相关技术自身的完成性；二、尽量采 用简单普及的方案进不方案，可以追求相关技术的先进性。例如在一些控制电 路中，能用常规集成 电路实现，而又面，既示避免各个相关技术“从头说起” 的麻烦，从而达到精简内容突出重点的目的。而不行描屏有进行讨论。书中在 处理相关领域技术方面采取了 以下两条对策：一、侧重叙述屏为主线，介绍相 关技术在 LED 显示屏中的应用，不采器件的方案。LED 电子显示屏控制原理
5、（一）系统组成本系统由计算机专用设备、显示屏幕、视频输入端口和系 统软件等组成。 计算机及专用设备：计算机及专用设备直接决定了系统的功能，可根据 用户对系统的不同要求选择不同的类型。显示屏幕：显示屏的控制电路接收来自计算机的显示信号，驱动 LED 发 光产生画面，并通过增加功放、音箱输出声音。 视频输入端口：提供视频输入端口，信号源可以是录像机、影碟机、摄 像机等，支持 NTSC、PAL、S_Video 等多种制式。 系统软件：提供 LED 播放专用软件，powerpoint 或 ES98 视频播放软件。 系统原理图如下：（二）系统功能该系统具备如下功能：以计算机为处理控制中心，电子屏幕与电脑
6、显示器(VGA)窗口某一区域逐 点对应，显示内容实时同步，屏幕映射位置可调，可方便随意地选择显示画面 的大小。显示点阵采用超高亮度 LED 发光管(红、绿双基色)，256 级灰度，颜色 变化组合 65536 种，色彩丰富逼真，并支持 VGA 24 位真彩色显示模式。 配备图文信息及三维动画播放软件，可播放高质量的图文信息及三 维动画。播放软件显示信息的方式有覆盖、合拢、开帘、色彩交替、放大缩小 等十多种形式。 使用专用节目编辑播放软件,可通过键盘,鼠标、扫描仪等不同的输入手 段编辑、增加、删除和修改文字、图形、图像等信息。编排存于控制主机或服 务器硬盘,节目播放顺序与时间,实现一体化交替播放,
7、并可相互叠加。可以接收显示录像机、影碟机等视频信号。LED 视频显示系统：系统介绍及特点1. 模块化设计：电路设计按功能分成不同的模块，每个模块之间只需要极 少的联系，极大地提高了系统的稳定性、可靠性。调试难度、维护难度大大降 低，可靠性高。所有硬件电路全部选用进口元器件，品质高，可靠性好。2. 先进的分布式扫描技术：显示部分的扫描采用扫描控制技术，显示部分 被分成不同的单元，独立进行扫描。每个单元之间的信号传递采用信号锁存技 术进行同步控制。显示的稳定性大大增加。3. 精心设计的通信接口技术：通信距离可达 1000 米。可以抗击15KV 的 静电放电冲击。RS-422 专用设计接口。极大地提
8、高了系统通信的可靠性。4. 软件设计新颖：WINDOWS 风格界面，设计专用软件经验丰富。软件功能 强、操作简便。通用显示屏软件具有良好的用户界面，清晰的菜单窗口，用户 可以根据需要，任意编排节目，既能播放录像，也能播放动画文字、插播消息 等。5. 可视性好：产品采用进口 LED 晶片，构成的显示屏具有高亮度、色彩鲜 艳、视角大、寿命长（100,000 小时）稳定性高、响应速度快等特点。6. 易于安装：采用显示单元板或显示单元箱体，根据用户要求和应 用场所要求任意组装成所需要的显示屏尺寸，并且便于维护。LED 电子显示屏系统简介及分类近年来 LED 显示屏市场得到了迅猛的发展，已经广泛应用到银
9、行、邮电、 税务、机场、车站、证券市场及其它交易市场、医院、电力、海关、体育场等 多种需要进行公告、宣传的场合。目前 LED 显示屏作为信息传播的一种重要手段，已经成为城市信息现代化 建设的标志。随着社会经济的不断进步，以及 LED 显示技术的不断完善，人们 对 LED 显示屏的认识将会越来越深入，其应用领域将会越来越广。LED 是发光二极管 Light Emitting Diode 的英文缩写。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，具有如下优点： 1、耗电省、2、使用寿命长、3、成本低、4、亮度高、5、视角大、6、可视距 离远、7、规格品种多。LED 显示
10、产品系列 A、单色、彩色条形显示屏、B、计算机控制数码显示屏、 C、单色图文显示屏、D、三色（红、绿、黄）图文显示屏、E、点阵和数码混合 显示屏（证券屏）、F、双基色（红、绿）多媒体视频同步显示屏、G、三基色 （红、绿、蓝）多媒体视频同步显示屏LED 显示屏分类方式按显示颜色分为：单红色、单绿色、红绿双基色、 红 绿蓝三色按使用功能分为：图文显示屏、多媒体视频显示屏、行情显示屏、条 形显示屏按使用环境分为：室内显示屏、室外显示屏、半户外显示屏按发光点 直径分 为：3.0、3.7、4.8、5.0、8.0、ph8、ph10、ph16、ph20 等。LED 显示屏技术特点 A、效果卓越：采用动态扫描
11、技术，画面稳定，无杂 点，图像效果清晰，动画效果生动，多样；视频效果流畅；B、内容丰富：可显 示文字、图表、图像、动画、视 频信息；C、方式灵活：可由用户任意编排显 示模式；D、质量保证：采用进口发光材料、高品质 IC 芯片、无噪声大功率电 源；E、信息量大：显示的信息不受限 制；F、维修方便：模块化设计，安装， 维护方便；使用环境：LED 显示屏按使用环境分为室内 LED 显示屏和室外 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、12
12、8、256 级灰度 LED 显示屏等。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。 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 3mm、3.75mm、5mm、8mm、和 10mm 等显示 屏；室外 LED 显示屏按采 用的象素直径可分为 16mm、19mm、22mm 和 26mm 等 LED 显示屏。行情 类 LED 显示屏中按采用的数码管尺寸可 分 2.0c
13、m(0.8inch)、2.5cm(1.0inch)、 3.0cm(1.2inch)、4.6cmm(1.8inch)、 5.8cm(2.3inch)、7.6cm(3inch)等 LED 显示屏。大屏幕显示屏业绩上海市八万人体育场、上海大众汽车公司、上海国 际信托投资公司、上海房产交易所、宝山钢铁公司等.大屏幕拼接显示屏系统 一般用户在需要同时观看的信源较少时，适合选择单机大屏幕。但在较为复杂 的监控中，如大型邮电通信系统、道路交通管理、能源分配输送、工业控制、 110 报 警等领域，需全景浏览，统一指挥，就必须选择大屏幕拼接系统。大屏 幕拼接系统不再受单机分辨率和亮度的影响，例如一个 22 四个
14、单机的拼接系 统，单机分辨 率为 1024768，亮度为 500lm，则拼接后的系统分辨率为 20481536，亮度为 2000lm。拼接系统主要由三部分组成：大屏幕投影墙、投影机阵列、控制系统。其 中控制系统是核心，目前世界上流行的拼接控制系统主要有三种类型：硬件拼 接系统、 软件拼接系统、软件与硬件相结合的拼接系统。 硬件拼接系统是较 早使用的一种拼接方法，可实现的功能有分割、分屏显示、开窗口：即在四屏 组成的底图上，用任意一屏显示一个独立的画面。由于采用硬件拼 接，图像处 理完全是实时动态显示，安装操作简单；缺点是拼接规模小，只能四屏拼接， 扩展很不方便，不适应多屏拼接的需要；所开窗口固
15、定为一个屏幕大小，不 可 放大、缩小或移动。 软件拼接系统是用软件来分割图像，采用软件方法拼接图 像，可十分灵活的对图像进行特技控制，如在任意位置开窗口；任意放大、缩 小；利用鼠标即可对所开的窗 口任意拖动，在控制台上控制屏幕墙，如同控制 自己的显示器一样方便。 软件与硬件相结合的拼接系统,可综合以上两种方法 的优点,克服其缺点。这种系统可以实用显示多个 RGB 模拟信号及 XWindow 的动 态图形，是为多通道现 场即时显示专门设计的。通过硬件和软件以及控制/舆 接口，来实现不同窗口的动态显示。它透明度高：图像叠加透明显示，共有 256 级透明度，令动态图像和背 景活灵活现。并联扩展性极好
16、：系统采用并联框结 构，最多可控制上千个投影机同时工作。投影显示墙的比较 CRT LCD DLP 目前国际上流行产品的尺寸（对角线/英 寸） 41、44、51 72、84、100、120、150 50、60、67 光源 7 英寸投影管灯泡， 灯泡 一般使用寿命（小时） 大于 10000 1000-6000（UHP） 8000- 10000（UHP） 物理接缝（gap between screen） 0.8mm 0.8mm 0.8mm 光学接缝（gap between image） 1mm 1mm 0.8mm 使用的单元数增加会增加对控制系统的要求，因此会增加造价 其他 必须增加蠕动功能，否则会产生 burning 效应 无此要求 颜色（相对） 色还原性最好 最差 介于两者之间 亮度 最低（7 英寸 170ANSI 流明） 较高（600ANSI 流明以上） 较高（600ANSI 流明 以上） 会聚 要进行会聚调试 单元分辨率 640*480/800*600 800*600/1024*768/1280x10
