LED顯示屏基礎知識

1、讀書破萬卷 下筆如有神 LED顯示屏基礎知識 一、LED顯示屏基礎知識 發(fā)光強度：光源在給定方向的元立體角內發(fā)出的光通量與該立體角之比，稱為光源在該方向的發(fā)光強度。發(fā)光強度的常用單位是坎德拉，用CD表示。 亮 度： 發(fā)光表面上某元面積在指定方向的發(fā)光強度與該面積在垂直于指定方向上的投影面積之比，稱為該面積在指定方向的亮度。亮度的單位是尼特，用nit表示。1nit=1cd/m2 (法線) 另外，1熙提=104尼特。 伽瑪校正：人眼對光源發(fā)光亮度強弱變化的反應是非線性的，特別是高亮度區(qū)域，人眼對亮度的變化反應趨于飽和。為了使人眼對亮度變化的感覺是線性的，對發(fā)光亮度給予補償。 對比度：顯示屏上最高亮

2、度和最低亮度之差。 灰度級：對比度均勻分成若干等份，每一等份的亮度稱為一個灰度級。 照度：投射到某元面積的光通量與該元面積之比，稱為該元面積上的照度，表示該面積被光照明的程度。單位是勒克司，用LUX表示。 1.1 LED的特點 LED是發(fā)光二極管（Light Emitting Diode）的簡稱，是光電領域中運用極為廣泛的發(fā)光器件，其基本結構是一個PN結。當LED施加正向電壓時，多數(shù)載流子的擴散運動加強，它們在空間電荷區(qū)復合時釋放出的能量大部分轉換為光能。LED常用的材料是砷化鎵、磷化鎵等半導體，不同的制造材料在通以一定電流的情況下可發(fā)出紅、綠、黃、藍等顏色的光。LED是一個電流器件，電流越大

3、，亮度越高，但亮度與電流不完全是線性關系。一般的發(fā)光二極管的靜態(tài)工作電流達到20mA時就能達到正常的發(fā)光亮度。LED顯示屏的工作方式一般動態(tài)掃描的，LED的亮度變化通常是控制其點亮的時間來實現(xiàn)。LED的最大脈沖驅動電流為標準直流的2.510倍，一般取34。 LED的參數(shù)： ；IFM流電作工流直向正大最讀書破萬卷 下筆如有神 脈沖正向電流IFP；（脈寬10ms，占空比1/10） 反向擊穿電壓VR； 功耗PD； 正向電壓UF； 反向電流IR； 亮度IV； 峰值波長P； 水平視角21/2； 垂直視角21/2； 工作環(huán)境溫度TOPT； LED具有下列特點： 亮度高，目前戶外單燈的亮度已達6000mcd

4、; 功耗低，具有較高的電光轉換效率； 壽命長，一般可達10萬小時； 響應速度快，ns級，無余輝； 無輻射，無噪音； 耐沖擊,性能穩(wěn)定; 低電壓小電流驅動，易于與計算機接口； 1.2 LED顯示屏的基本構成 以視屏為例，一般的LED顯示屏由計算機、控制系統(tǒng)、通訊電纜、屏體構成。控制系統(tǒng)一般由采集卡、幀控板、長線發(fā)送板、長線接收板、行控板、集線板構成?，F(xiàn)在某些系統(tǒng)把采集卡、幀控板、長線發(fā)送板結合在一起做成一塊卡，稱做幀控卡。整個系統(tǒng)構成如圖.9所示： 圖.9 51 LED顯示屏控制系統(tǒng) 、CLK號信鐘時點、BLANK號信隱消合復出給卡該，卡顯用專屏示顯LED是卡示顯LED讀書破萬卷 下筆如有神 紅

5、色信號RED（8位）綠色信號GREEN（8位）、蘭色信號BLUE（8位）、場同步信號VSYNC、行同步信號HSYNC，波形時序如圖10。一個點時鐘周期并行輸出一個像素點的24位數(shù)據(jù)信號，垂直掃描頻率（VSYNC）是60Hz,不同的分辨率模式，點時鐘和水平掃描的頻率（HSYNC）都不一樣。例如，在640480模式下，由于垂直掃描頻率是60Hz，也就是每秒要掃描60幀，每幀要掃描480行，每行要掃描640點，所以行頻是60480=28800Hz; 點時鐘是28800640=18.432MHz。（考慮消隱實際值要高） 圖.10 幀控卡的作用是采集一幀圖像數(shù)據(jù)存放在靜態(tài)存儲器中，取出進行格式變換，然后

6、經過長線驅動輸出。存儲器有單組方式和雙組方式，單組方式存在數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)讀取不能同時進行，而數(shù)據(jù)是連續(xù)不斷的傳過來，所以數(shù)據(jù)可能丟幀。雙組方式兩組存儲器交替工作，一組寫的時候，另一組就讀，數(shù)據(jù)不可能丟失。但多了一組存儲器成本要高，控制電路要復雜。一般的數(shù)據(jù)寫入時用點時鐘，讀出時用另外一個頻率要比點時鐘低的時鐘信號，那么寫地址產生和讀地址產生必須是相互獨立的兩套電路。處理后的數(shù)據(jù)因是TTL電平，一般的方法不可能傳送的太遠，所以采用422或485標準，用差分的方式傳送。傳輸介質采用雙絞線是因為雙絞線本身對外部的電磁干擾就有一定的抑制能力，另外傳輸方式采用差分平衡工作形式，傳送一路信號要有兩根信號線

7、，且兩線要均勻一致，即要平衡。要傳送的TTL 信號在兩個信號線上分別產生同相信號和反相信號，在接收端取兩信號的差值。傳輸用的兩根雙絞線在長度方向上完全對稱，它們所受的外界干擾程度是完全相同的，干擾信號以共模形式出現(xiàn)在差分接收器的輸入端，地回路上的電位差也是以共模方式加在差分接收器的輸入端。驅以加號信模共，對大放并收接行進號信分差對器收接分，差號信分差是號信用有的出發(fā)器動讀書破萬卷 下筆如有神 用 樣有這抑制， .11 圖 .12 圖如理原電換轉平電口接RS-485。了來出分區(qū)中號信擾干從讀書破萬卷 下筆如有神 圖.12 RS-485接口電平轉換電路 發(fā)送器A1將TTL電平轉換成標準的RS-48

8、5電平,接收器A2將RS-485接口信號轉換成TTL信號。 一般RS-485 傳輸率最大為 10Mbit/s，在此速率下電纜的容許長度為120m。實際對比后選用Motonola產品 MC3487與MC3486。注意，同相信號和反相信號不能混接。R1、R2取120，R3、R4取50，R5、R6取20M。 行控板將相應位置的數(shù)據(jù)信號截取，完成并串轉換并實現(xiàn)亮度控制后輸出到集線板。一般的8位數(shù)據(jù)就有256級亮度等級，以掃描的方式控制亮度，則每個脈沖占1/256，亮度值是多少，就有多少個脈沖要掃。電路實現(xiàn)上技術難度較大，一般用控制發(fā)光的時間的方法來實現(xiàn)，即采用快速比較器實現(xiàn)脈寬調制。另外，也有按8位數(shù)

9、據(jù)的每一位權的大小作為次數(shù)來對每一位進行掃描，即在同樣長的時間里按128、64、32、16、8、4、2、1次數(shù)比例對相應位的數(shù)據(jù)掃描，利用人眼視覺暫留的現(xiàn)像在時空上混色，造成一定的灰度。 集線板的作用是把集中的數(shù)據(jù)信號分到相應的驅動口，方式的改變，也可把行控板和集線板做在一塊板上。 52 LED顯示屏掃描方式 和CRT顯示器一樣LED顯示屏的像素也是行列成矩陣排布，其動態(tài)顯示方法類似CRT顯示器的動態(tài)掃描過程，但它非逐點的掃描，而是以行為單位的逐行掃描。在CRT顯示器中，電子束轟擊到那一個像素，那一個像素的熒光粉就被點亮。而在LED顯示屏中對應每一形象素驅動電路有兩組鎖存器，一組鎖存用于當前要

10、顯示的行數(shù)據(jù)，而另一組做串行數(shù)據(jù)移位寄存器，在顯示前一行數(shù)據(jù)的同時以串行移位的方式傳輸下一行的數(shù)據(jù)。當一行數(shù)據(jù)傳輸完畢后，才由行使能信號（STB）把整行數(shù)據(jù)鎖入顯示鎖存器，再由行掃描信號（行解碼）將其點亮。也就是說數(shù)據(jù)是一行同時被點亮的，每行數(shù)據(jù)點亮的時間基本上等于一行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間。這樣LED顯示屏被逐行逐行的掃描，逐行逐行的點亮，掃完一幀就可看到一幅完整的圖像。掃描頻率（幀頻）只要達到一定值，由于視覺暫留現(xiàn)像使人眼覺得整屏同時點亮而無閃爍感，即完成了動態(tài)掃描顯示。 LED顯示屏動態(tài)掃描方式不是逐行逐行的掃完一幀，而是以16行、8行、4行等為一組把顯示屏分成若干個組進行逐行逐行掃描，每組的掃描都是同時進行的。每掃完一組顯示一部分畫面，多組組合在一起就形成整個畫面。因此可把LED顯示屏分為1/16、1/8、1/4掃。要需種各應，適度亮同不現(xiàn)實描掃行進位單環(huán)循為等行4、行8、行16，以式方種幾等描讀書破萬卷 下筆如有神 53 LED顯示屏驅動系統(tǒng) 顯示屏的像素點成矩陣排列，由行、列兩個信號共同確定一個像素點的亮滅（行信號