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一、LED显示屏组成材料
$ @+ l$ t- W4 j& W9 [3 K1、LED与LED显示屏
, y. `+ e. j ZLED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(R、G、B)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),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放在一起作为一个象素制作的显示屏叫双色屏或彩色屏;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。制作室内LED显示屏的象素尺寸一般是2-10毫米,常常采用把几种能产生不同基色的LED管芯封装成一体,室外LED显示屏的象素尺寸多为12-26毫米,每个象素由若干个各种单色LED组成,常见的成品称象素筒,双色象素筒一般由3红2绿组成,三色象素筒用2红1绿1兰组成。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级灰度的彩色图像,颜色过渡界线十分明显。所以,彩色LED显示屏当前都要求做成256级灰度的。
' D4 R2 F, i% A9 J" t2、应用于显示屏的LED发光材料有以下几种形式:* e% J- \% V1 {' g# T1 v2 ]7 r
①LED发光灯(或称单灯)一般由单个LED晶片,反光碗,金属阳极,金属阴极构成,外包具有透光聚光能力的环氧树脂外壳。可用一个或多个(不同颜色的)单灯构成一个基本像素,由于亮度高,多用于户外显示屏。
' Y) q8 I+ \; M8 D②LED点阵模块由若干晶片构成发光矩阵,用环氧树脂封装于塑料壳内。适合行列扫描驱动,容易构成高密度的显示屏,多用于户内显示屏。9 Y, w- A! o3 b
③贴片式LED发光灯(或称SMDLED)就是LED发光灯的贴焊形式的封装,可用于户内全彩色显示屏,可实现单点维护,有效克服马赛克现象。
# o3 W4 ^! U& E7 S二、LED显示屏分类- y% ~9 v2 i' d3 K/ m6 ^
1LED显示屏分类多种多样,大体按照如下几种方式分类:
* F& k T% y, f- d5 z(1)按使用环境分为户内,户外及半户外
0 M U" s# Z1 R( Y3 ~* v( r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。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1000-4000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。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。
3 ~( |, q9 g! P7 T4 N$ ]! _(2)按颜色分为单色,双基色,三基色(全彩)
4 q5 j# f, O, _' }单色是指显示屏只有一种颜色的发光材料,多为单红色,在某些特殊场合也可用黄绿色(例如殡仪馆)。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),蓝色构成及真彩色(naturecolor),由红色,纯绿色(波长525nm),蓝色构成。
7 C) u, p' R! N9 N4 Z(3)按控制或使用方式分同步和异步
' H8 u0 c& a6 ?" B* |% H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监视器上的图时映射电脑像,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显示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显示屏,然后由LED显示屏脱机自动播放,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。
c7 h8 e# I, y G; V2 Y(4)按像素密度或像素直径划分
1 D& v# t% g; ^0 k; D. w& J7 o由于户内屏采用的LED点阵模块规格比较统一所以通常按照模块的像素直径划分主要有:∮3.0mm60000像素/平米∮3.75mm44000像素/平米∮5.0mm17000像素/平米户外屏的像素直径及像素间距目前没有十分统一的标准,按每平米像素数量大约有1024点,1600点,2000点,2500点,4096点等多种规格。
% B5 A+ @# Y' J1 c; g(5)按显示性能可分为
1 P7 j( i4 t# d视频显示屏:一般为全彩色显示屏0 z F* \' w) ?4 u s6 g
文本显示屏:一般为单基色显示屏
$ Q# r7 Q- \; B5 u图文显示屏:一般为双基色显示屏
# g: s. R7 E) D2 F3 Z; s; A, ~行情显示屏:一般为数码管或单基色显示屏;
% L" C; l) C* p* L2 U三、LED显示屏特点; B: {( B& z! [3 l0 h. B
全面了解LED显示屏特点,是为了选择高性价比LED显示屏,与其它大屏幕终端显示器相比,LED显示屏主要有以下特点。2 x8 a9 {- V9 C: j k
亮度高:色彩丰富鲜艳,户外显示屏的亮度大于8000mcd/m2,是目前唯一能够在户外全天候使用的大型;
7 [ d" U. W: H* Y7 ~$ _- z寿命长:LED寿命长达100,000小时(十年)以上;
# F# \# @$ x0 F视角大:室内视角可大于160度,户外视角可大于120度;( |$ y0 l, n4 l+ f6 e7 W' E8 P# |, Y
结构模块化:屏幕面积可大可小,小至不到一平米,大则可达几百、上千平米;易与计算机接口,支持软件丰富,操作方便灵活,画面清晰稳定。
; V9 z% W( R2 }! ]) G: L, Z显示屏联网:利用一台微机可以同时控制多个显示屏显示不同的内容,显示屏也可脱机工作。既可以显示文字又可以显示图形图像,字体字型变化丰富。
3 o( ~/ z c e7 l: N# ?注:常见大型显示终端对比屏幕类型优点缺点电视墙全彩色、面积大画面有分隔感、亮度低不能在户外用、色差大、造价高PDP全彩色、画面细腻面积不大、亮度低、寿命短投影机全彩色、画面细腻亮度低不能在户外用、画面受光不均。4 f; I+ v' o1 E
四、基本概念
5 C W$ H7 U P: T, jLED:LightEmittingDiode(发光二极管)的缩写。8 M! m# b' V$ L7 p6 _; r. f5 h! w1 ?0 C
单点直径(Singledotdiameter)指一个像素点的直径,单位通常为mm。象素(PIXEL):指每单个或多个发光管组成的发光点。是画面上可以被独立控制的最小单元PIXEL是pictureelement的缩写,在三基色显示屏上,象素由三部分组成:红,绿,篮,每一部分由一个或几个LED组成,理论上,分别调节红,绿,蓝的亮度,可以表现出任意颜色。. S7 @2 Y2 L$ F
间距(PITCH)相邻象素的中心距离。间距越小,可视距离越短。
' g) |" Y* ?! B9 ]8 Y) v0 l$ Y7 h分辨率(Resolution)' g8 z4 V/ ?' L9 k
通常用于数字显示设备,表示总的象素数量,一般写成宽X高的形式,如800X600。可视角度(ViewingAngle)
& I5 Y1 s$ Z& p8 G) Z当观察者面对LED时可以看到LED的最大亮度,当观察者向左或右移动时,看到的亮度会减少,当亮度减到最大亮度的一半时,此时所处的角度加上向反方向移动得到的角度之和,称水平可视角度,垂直可视角度用同样方式测量。LED的视角厂家会给出参数。+ @" O# [$ a- N1 p) o o9 U
亮度(Brightness)! w( J1 \" v* H: o# U! G3 v, f; y
亮度在任何显示设备中都是最重要的参数。亮度的主单位叫烛光(candela),用CD表示,单个LED的亮度通常用millicandelas,MCD,即千分之一CD,把一个平方米的LED亮度加在一起,就得到单位面积亮度,用尼特(NITS)表示,1NITS=1CD/m2。
. ^" j7 w( h8 |2 U# U$ n红绿蓝三色的亮度必须平衡才能准确的还原真实色彩,换句话说,LED的白色必须是白色,而不是粉红色。如果红绿蓝都处于最高亮度,混合出的色彩通常不是白色,为了得到白色(通常称为6500K色温),红绿蓝中须有一个或两个的亮度调低,为了获取正确的白色,必须反复测量调整亮度,这个过程称白平衡。
& c0 N$ E- q" z可视距离(ViewingDistance)3 u2 a* W6 s( e* F
对于各种显示器件来说,最佳的观察距离应该是人眼无法分辨出象素的最小距离,,这个距离大约是点间距的3400倍。电视和电脑的观测距离通常要小于这个要求,但可接受的距离不能小于点间距的1700倍。4 A9 }0 g2 }% B, R M- V, ~$ t) p9 x
灰度等级(GreyLevels)
( o9 u; [, _+ @9 }1 g也称色彩深度,指不同亮度的数量,红绿蓝有各自的灰度,在全彩色系统中一般是256级灰度,可以产生256X256X256=16,777,216种颜色,在PC中称为24位色,在LED显示系统中称为8位系统。LED显示屏能表现的色彩数量取决于RGB三色的灰度等级,在标准的全彩显示屏中为256级灰度,对于体育场馆的LED全彩系统,256灰度是不够的,无法准确的恢复还原色彩。
% p/ T& \1 O; }8 V4 D: ]1 N刷新率(RefreshRate)显示屏画面更新的速率,通常用赫兹表示(Hz)。与帧频是不同的。帧频(FrameRate)显示屏每秒显示的图像帧的数量,通常取决于输入的信号(25fpsforPAL,30fpsforNTSC)场频(Field)PAL和NTSC的一半帧,因为PAL和NTSC是隔行扫描,每次刷新只显示半帧图像。$ w" r" N% ~" t: Q) V
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