概述LED显示屏
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作者: 张 倩
摘要: LED显示屏为重要的现代信息发布媒介之一,在证券交易、金融、交通、体育、广告等领域被广泛地应用。本文从LED显示屏的工作原理、技术要素及应用等几方面对LEB显示屏作了概述。
关键词: LED显示屏技术要素发展趋势
1.引言
LED具有亮度高、工作电压低、功耗小、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定等一系列优点,广泛用于屏显世界。LED显示屏自上世纪八十年代后期在全球迅速兴起,并得到了迅猛发展。进入新世纪后,LED显示屏的技术和产业都取得了长足的发展,作为重要的现代信息发布媒介之一,LED显示屏在证券交易、金融、交通、体育、广告等领域被广泛地应用。随着社会信息化的进程,LED显示屏在信息显示领域的应用愈加广阔。
2.LED显示屏的工作原理
2.1LED器件发光的基本原理
LED(Light Emitting Diode发光二极管)是一种把电能变成光能的特种器件,当电流通过它的时候,可以产生可视的光。
LED主要由PN结芯片、电极和光学系统构成。发光是一种能量转换现象,当系统受到外界激发后,会从稳定的低能态跃迁到不稳定的高能态;当系统由不稳定的高能态重新回到稳定的低能态时,能量差以光的形式辐射出来,就会产生发光想象。当在PN结上加以正向电压之后,P区的空穴注入至N区,N区的电子注入至P区,相互注入的电子与空穴相遇后即产生复合,这些少数载流子在结的注入和复合中产生辐射而发光。
2.2LED器件的驱动。
从LED器件的发光机理可以知道,当向LED器件施加正向电压时,流过器件的正向电流使其发光。因此LED的驱动就是要使它的PN结处于正偏置,同时为了控制它的发光强度,还要解决正向电流的调节问题。具体的驱动方式有直流驱动、恒流驱动、脉冲驱动和扫描驱动等。
2.3LED显示屏的原理。
LED显示屏是一种新型的信息显示媒体,它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,具有发光效率高、使用寿命长、环境适应能力强、性价比高、组态灵活、色彩丰富等特点。该点阵以计算机为处理控制中心,电子屏幕与电脑显示器窗口某一区域逐点对应,显示内容实时同步。有时控制处理系统还可以调节控制显示的画面内容动画效果,以及显示屏的色彩亮度,等等。
2.4LED显示屏的分类。
LED显示屏类别很复杂,分类方法很多。
按基色数量分为单色屏、双基色屏、全彩屏。其中单基色显示屏是指单一颜色(红色或绿色);双基色显示屏指红和绿双基色,256级灰度,可以显示65536种颜色;全彩色显示屏指红、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。
按显示器件分为LED数码显示屏、LED点阵图文显示屏、LED视频显示屏。LED数码显示屏的显示器件为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点阵图文显示屏的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视频显示屏的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。
按使用地点分为LED室内屏、LED室外屏及车载LED屏。LED室内屏发光点较小,显示面积一般几至十几平方米;LED室外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。
3.影响LED显示屏显示效果的技术要素
LED显示屏技术包括半导体光电技术、电子电路技术、集成电路技术、图像信息处理技术、信息传输技术、计算机网络技术,以及电子产品制造和电子产品安装工程相关的技术。LED显示屏的显示颜色、灰度等级、对比度、刷新频率等技术指标的高低直接影响全彩色LED显示屏的显示效果。
3.1显示颜色、亮度和视角。
基础半导体工业的迅猛发展,带动了发光二极管制造材料和制作工艺的改进,使发光二极管在颜色与亮度方面都有了质的飞跃。高亮度的蓝色及纯绿色发光二极管已产业化并得到了应用。目前,LED显示屏已能满足室内外不同环境下的单色、双基色和全彩色显示要求,而四元素的红色LED器件及高亮度的蓝色和纯绿色LED器件在室外显示屏中得到了普遍应用。
LED显示屏的亮度和视角等性能指标是高度相关的,同时又与显示屏的分辨率有很大关系,很难单纯地以其中的某一项指标进行评价。采用表贴的LED器件可以使显示屏获得更好的视角和亮度,目前已在高密度、全彩色室内显示屏中得到应用。
3.2灰度等级。
灰度等级是指LED显示屏单基色亮度中从最暗到最亮之间能区分的亮度等级,LED显示屏的灰度等级越高,颜色越丰富,色彩越艳丽;反之,显示颜色单一,变化简单。灰度等级提高,能大大提升色彩深度,使得图像色彩的显示层次呈几何数量增加。
3.3对比度。
对比度是影响视觉效果的关键因素之一,一般来说对比度越高,图像越清晰醒目,色彩越鲜明艳丽。高对比度对于图像的清晰度、细节表现、灰度层次表现都有很大帮助。在一些黑白反差较大的文本、视频显示中,高对比度LED显示屏在黑白反差、清晰度、完整性等方面都具有优势。对比度对于动态视频显示效果影响要大一些,由于动态图像中明暗转换比较快,对比度越高,人的眼睛越容易分辨出这样的转换过程。
3.4刷新频率。
刷新频率是LED显示屏显示内容每秒被重复显示的次数。全彩显示屏刷新频率低,图像会出现闪烁现象,特别是在视频影响设备拍摄时,闪烁现象明显。因此,我们要尽可能地提高LED显示屏的刷新频率。
4.LED显示屏的发展趋势。
目前LED电子显示屏的显示向更高的亮度、更高的耐气候性、更高的发光均匀性、更高的可靠性、全色化、多媒体方向发展,系统的运行,操作与维护也向集成化、网络化、智能化方向发展。二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代,LED显示屏作为平板显示的主导产品之一将有更大的发展。
4.1分辨率增大。
室内LED显示屏的产品点间距越来越小,像素越来越多,使得显示屏的分辨率增大。与此同时,室外显示屏的尺寸越来越大。
4.2新工艺及新方法的采用。
针对LED产品的特点,在LED产品的生产过程中,贴片、插件、焊接等重要环节,最好是都采用机器化生产模式进行(包括插件LED都通过机器完成)驱动板设计当中,将驱动IC的逻辑供电5V与LED的发光供电分开独立设计,这样不但可以降低驱动IC的发热,而且可以降低LED发光二极管自身的发热。
4.3控制系统全面升级。
LED显示屏的控制系统将会是诸多LED控制系统的集成,不仅功能强大,而且操作界面非常简单,终端用户操作起来简单明了,无须进行更多不必要的操作,使之更趋人性化;在模组的像素点阵构成控制方面,进一步完善或提高,逐点检测及相关保护检测等功能也需补充和完善,技术参数设置部分,我们应使之成为标准化成套参数,改变目前由客户自行设置不合理或乱设置现状,降低用户的使用难度。
4.4产业发展模式发生改变。
在LED显示屏行业中,以往一个新产品的产生主要依靠企业自身的生产设备及加工能力可以实现为基准的,很多好的设计或创意,企业由于受到自身条件的限制,不得不放弃。今后,一个好的创意或一个新的产品,将会更多地借助于上下游企业之间的联合来完成。这样做不仅可以降低新产品开发投资风险,大幅降低新产品的成本,而且可以加速新产品的开发过程,从而扩大产品的运用市场领域。
参考文献:
[1]张华.基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计研究.四川大学硕士学位论文,2004.
[2]郑喜凤.浅谈提高LED显示屏显示效果的相关技术[J].现代显示,2008.4.
[3]姚太平.浅谈LED显示屏最新技术及发展趋势.深圳市联创健和光电股份有限公司.
[4]李漫铁.大屏幕LED器件的技术与市场趋势.深圳雷曼光电科技有限公司.
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