一、LED顯示屏組成材料

1、 LED與LED顯示屏

LED 的發光顏色和發光效率與制作 LED 的材料和工藝有關 ， 目前廣泛使用的有紅、綠、藍(R、G、B)三種。由于 LED 工作電壓低（僅 1.5-3V ），能主動發光且有一定亮度 ， 亮度又能用電壓（或電流）調節，本身又耐沖擊、抗振動、壽命長（ 10 萬小時）， 所以在大型的顯示設備中，目前尚無其他的顯示方式與 LED 顯示方式匹敵。把紅色和綠色的 LED 放在一起作為一個象素制作的顯示屏叫雙色屏或彩色屏 ； 把紅、綠、藍三種 LED 管放在一起作為一個象素的顯示屏叫三色屏或全彩屏。 制作室內 LED顯示屏的象素尺寸一般是 2-10 毫米， 常常采用把幾種能產生不同基色的 LED 管芯封裝成一體， 室外 LED顯示屏的象素尺寸多為 12-26 毫米，每個象素由若干個各種單色 LED 組成 ， 常見的成品稱象素筒，雙色象素筒一般由 3 紅 2 綠組成，三色象素筒用 2 紅 1 綠 1 蘭組成。無論用 LED 制作單色、雙色或三色屏， 欲顯示圖象需要構成象素的每個 LED 的發光亮度都必須能調節，其調節的精細程度就是顯示屏的灰度等級?；叶鹊燃壴礁?， 顯示的圖像就越細膩，色彩也越豐富，相應的顯示控制系統也越復雜。一般 256 級灰度的圖像，顏色過渡已十分柔和，而 16 級灰度的彩色圖像，顏色過渡界線十分明顯。所以，彩色 LED顯示屏當前都要求做成 256 級灰度的。

2、 應用于顯示屏的 LED 發光材料有以下幾種形式：

① LED 發光燈(或稱單燈) 一般由單個 LED 晶片，反光碗，金屬陽極，金屬陰極構成，外包具有透光聚光能力的環氧樹脂外殼。可用一個或多個（不同顏色的）單燈構成一個基本像素，由于亮度高， 多用于戶外顯示屏。

② LED 點陣模塊 由若干晶片構成發光矩陣 , 用環氧樹脂封裝于塑料殼內。適合行列掃描驅動，容易構成高密度的顯示屏，多用于戶內顯示屏。

③ 貼片式 LED 發光燈( 或稱 SMD LED) 就是 LED 發光燈的貼焊形式的封裝，可用于戶內全彩色顯示屏，可實現單點維護，有效克服馬賽克現象。

二、LED顯示屏分類

1 LED 顯示屏分類多種多樣，大體按照如下幾種方式分類：

（1）按使用環境分為戶內 , 戶外及半戶外

戶內屏面積一般從不到 1 平米到十幾平米 , 點密度較高， 在非陽光直射或燈光照明環境使用，觀看距離在幾米以外，屏體不具備密封防水能力。戶外屏面積一般從幾平米到幾十甚至上百平米，點密度較稀 ( 多為 1000-4000 點每平米 ), 發光亮度在 3000-6000cd/ 平米 ( 朝向不同，亮度要求不同 ) ， 可在陽光直射條件下使用，觀看距離在幾 十米 以外，屏體具有良好的防風抗雨及防雷能力。半戶外屏介于戶外及戶內兩者之間 , 具有較高的發光亮度 , 可在非陽光直射戶外下使用，屏體有一定的密封，一般在屋檐下或櫥窗內。

（2） 按顏色分為單色，雙基色，三基色( 全彩 )

單色是指顯示屏只有一種顏色的發光材料，多為單紅色， 在某些特殊場合也可用黃綠色 ( 例如殯儀館 ) 。雙基色屏一般由紅色和黃綠色發光材料構成。三基色屏分為全彩色 (full color), 由紅色，黃綠色 ( 波長 570nm) ， 藍色構成及真彩色 (nature color), 由紅色，純綠色 ( 波長 525nm), 藍色構成。

（3） 按控制或使用方式分同步和異步

同步方式是指 LED 顯示屏的工作方式基本等同于電腦的監視器， 它以至少 30 場 / 秒的更新速率點點對應地實監視器上的圖時映射電腦像 , 通常具有多灰度的顏色顯示能力，可達到多媒體的宣傳廣告效果。異步方式是指 LED顯示屏具有存儲及自動播放的能力，在 PC 機上編輯好的文字及無灰度圖片通過串口或其他網絡接口傳入 LED顯示屏 , 然后由 LED顯示屏脫機自動播放，一般沒有多灰度顯示能力，主要用于顯示文字信息，可以多屏聯網。

（4） 按像素密度或像素直徑劃分

由于戶內屏采用的LED點陣模塊規格比較統一所以通常按照模塊的像素直徑劃分主要有： ∮ 3.0mm 60000 像素 / 平米 ∮ 3.75mm 44000 像素 / 平米 ∮ 5.0mm 17000 像素 / 平米 戶外屏的像素直徑及像素間距目前沒有十分統一的標準，按每平米像素數量大約有 1024 點， 1600 點 ,2000 點 ,2500 點 ,4096 點等多種規格。

（5）按顯示性能可分為

視頻顯示屏：一般為全彩色顯示屏

文本顯示屏：一般為單基色顯示屏

圖文顯示屏：一般為雙基色顯示屏

行情顯示屏：一般為數碼管或單基色顯示屏；

三、LED顯示屏特點

全面了解LED顯示屏特點，是為了選擇高性價比LED顯示屏,與其它大屏幕終端顯示器相比,LED顯示屏主要有以下特點。

亮度高：色彩豐富鮮艷，戶外顯示屏的亮度大于8000mcd/m2，是目前唯一能夠在戶外全天候使用的大型；

壽命長：LED壽命長達100,000小時（十年）以上；

視角大：室內視角可大于160度，戶外視角可大于120度；

結構模塊化：屏幕面積可大可小，小至不到一平米，大則可達幾百、上千平米；易與計算機接口，支持軟件豐富，操作方便靈活，畫面清晰穩定。

顯示屏聯網：利用一臺微機可以同時控制多個顯示屏顯示不同的內容，顯示屏也可脫機工作。既可以顯示文字又可以顯示圖形圖像，字體字型變化豐富。

四、基本概念

LED:Light Emitting Diode（發光二極管）的縮寫。

單點直徑（Single dot diameter）指一個像素點的直徑，單位通常為mm。象素（PIXEL）：指每單個或多個發光管組成的發光點。是畫面上可以被獨立控制的最小單元 PIXEL是picture element的縮寫，在三基色顯示屏上，象素由三部分組成：紅，綠，籃，每 一部分由一個或幾個LED組成，理論上，分別調節紅，綠，藍的亮度，可以表現出任意顏色。

間距（PITCH）相鄰象素的中心距離。間距越小，可視距離越短。

分辨率（Resolution）

通常用于數字顯示設備，表示總的象素數量，一般寫成寬X高的形式，如800X600?？梢暯嵌龋╒iewing Angle）

當觀察者面對LED時可以看到LED的最大亮度，當觀察者向左或右移動時，看到的亮度會減少，當亮度減到最大亮度的一半時，此時所處的角度加上向反方向移動得到的角度之和，稱水平可視角度，垂直可視角度用同樣方式測量。LED的視角廠家會給出參數。

亮度（Brightness）

亮度在任何顯示設備中都是最重要的參數。亮度的主單位叫燭光（candela），用CD表示，單個LED的亮度通常用millicandelas，MCD，即千分之一CD，把一個平方米的LED亮度加在一起，就得到單位面積亮度，用尼特（NITS）表示，1 NITS＝1 CD/m2。

紅綠藍三色的亮度必須平衡才能準確的還原真實色彩，換句話說，LED的白色必須是白色，而不是粉紅色。如果紅綠藍都處于最高亮度，混合出的色彩通常不是白色，為了得到白色（通常稱為6500K色溫），紅綠藍中須有一個或兩個的亮度調低，為了獲取正確的白色，必須反復測量調整亮度，這個過程稱白平衡。

可視距離（Viewing Distance）

對于各種顯示器件來說，最佳的觀察距離應該是人眼無法分辨出象素的最小距離，，這個距離大約是點間距的3400倍。電視和電腦的觀測距離通常要小于這個要求，但可接受的距離不能小于點間距的1700倍。

灰度等級（Grey Levels）

也稱色彩深度，指不同亮度的數量，紅綠藍有各自的灰度，在全彩色系統中一般是256級灰度，可以產生256X256X256＝16,777,216種顏色，在PC中稱為24位色，在LED顯示系統中稱為8位系統。LED顯示屏能表現的色彩數量取決于RGB三色的灰度等級，在標準的全彩顯示屏中為256級灰度，對于體育場館的LED全彩系統，256灰度是不夠的，無法準確的恢復還原色彩。

刷新率（Refresh Rate）

顯示屏畫面更新的速率，通常用赫茲表示（Hz）。與幀頻是不同的。

幀頻（Frame Rate）

顯示屏每秒顯示的圖像幀的數量，通常取決于輸入的信號(25 fps for PAL, 30 fps for NTSC)

場頻（Field）

PAL和NTSC的一半幀，因為PAL和NTSC是隔行掃描，每次刷新只顯示半幀圖像。

高級概念

純綠（Pure green）和真綠（true green）過去30年，各種顏色LED被相繼開發出來，首先是紅色，黃色，黃綠色，藍色LED和純綠LED在90年代相繼被日亞工程師發明。至此,制造LED全彩色顯示屏成為可能。播放視頻的LED顯示屏必須用純綠，如果用黃綠來做，顏色肯定不真實，如果一個象素里綠管的數量很多，比紅管和藍管的數量多，那肯定是黃綠管，因為黃綠的亮度不夠，必須用多個，但黃綠LED價格低廉。該種顯示屏俗稱偽彩屏。

GAMMA矯正（gamma correction）

這是一種通過變換函數來減少灰度數量，從而產生一個更接近真實環境的色彩和對比度，全彩屏實際表現的顏色受到很多限制，當夜晚時，必須降低屏體亮度，此時能夠顯示的色彩就會減少，因此，數字RGB顯示的色彩肯定少于16M色，為了解決這個問題，需要更高層次的灰度，1Bill色的系統（紅綠藍各1024級色）可以表現更真實的色彩，因為從256級灰度擴大到1024級，極大的豐富了可表現的色彩數目。

虛擬象素技術（Virtual Resolution）

也稱共享象素或動態象素，將4倍于物理象素的象素快速的按奇偶列和奇偶行分4次送到物理象素上顯示，其效果相當于將間距縮小一半，其成本與傳統做法基本相比，基本沒增加，但可以做到原來4倍的分辨率。

一致性（Uniformity）

整個畫面的質量很大程度上取決于LED的一致性。一致性的問題是LED固有的問題，當LED生產時。他們的亮度，視角，還有其它的特性實際上都不統一，這些參數分布在某一范圍，制造商工藝控制的越好，這個范圍越小，選用優質廠商提供的LED可以減少調試的工作量，人眼對顏色和亮度的敏感度相當高，對于LED之間的差別很容易察覺，特別在高亮的顯示系統中，這種差別更大，設計者必須采用各種技術來消除這種差別，增加一致性。

色差（Colour Shift）

LED顯示屏由紅綠藍三色組合來產生各種顏色，但這三種顏色由不同材料做成，視角是有差異的，不同LED的光譜分布都是變化的，這些能被觀測的差異稱為色差。當偏過一定角度觀察LED時，其顏色發生改變,人眼判斷真實畫面的色彩的能力（比如電影畫面）比觀測計算機產生的畫面要好。

單元板規格（Cell board size）

指單元板的尺寸，通常用單元板長乘以寬的表達式表示，以毫米為單位。（48×244）

單元板的解析度（Cell board pixels）：

指一塊單元板有多少個像素，通常用單元板像素的行數乘以列數的表達式表示。（如：64×32）

像素密度（Lattice density）

也稱點陣密度，通常指每平方米顯示屏上的像素個數。

每平方米最大的功耗（Consumption per sqm）

每平方米每小時的最大耗電量，通常是指顯示屏全白色工作情況下的耗電量。因為在電源設計上我們采用了增容設計，所以在顯示屏滿負荷情況下，也不會達到電源的最大功率，對顯示屏起到了很好的保護作用。

重量（Kg）

通常指每平方米屏體的重量（含電源、邊框等），但不包括框架的重量。

通訊距離（Communication distance）

操作平臺（電腦）與屏幕之間的距離。通常8芯網線傳輸不大于130米，光纖傳輸在500米—1300米。

支持模式（Support mode）

VGA的英文全稱是Video Graphic Array，即顯示繪圖陣列，通常說的顯卡接口。VGA支持在640X480的較高分辨率下同時顯示16種色彩或256種灰度，同時在320X240分辨率下可以同時顯示256種顏色. 肉眼對顏色的敏感遠大于分辨率，所以即使分辨率較低圖像依然生動鮮明。VGA由于良好的性能迅速開始流行，廠商們紛紛在VGA基礎上加以擴充，如將顯存提高至1M并使其支持更高分辨率如800X600或1024X768，這些擴充的模式就稱之為VESA（Video Electronics Standards Association，視頻電子標準協會）的Super VGA模式，簡稱SVGA，現在的顯卡和顯示器都支持SVGA模式。不管是VGA還是SVGA，使用的連線都是15針的梯形插頭，傳輸模擬信號。

五、顯示屏大小的計算方式

1．室內顯示屏的計算方式。

（1）給出屏的具體數據（長、寬，面積）。

a.例子：所做屏的規格是Φ5(指像素的直徑)屏，屏長5.8米，寬2.6米。

b.首先，清楚Φ5屏的技術參數單元板規格為488×244mm，單元板解析度64×32

c.計算所用單元板的塊數。 屏長或寬用的板數＝預做屏長或寬÷單元板的長或寬

屏長用的板數：5.8米×1000÷488=11.89≈12

屏寬用的板數：2.6米×1000÷244=10.65≈11

d.計算實際的屏的大小。

實際屏長或寬用＝單元板的長或寬×屏長或寬用的塊數

實際屏長：488×12=5856mm 即5.856米

實際屏寬：244×11=2684mm 即2.684米

e.屏的面積：5.856×2.684=15.72(平方米)

注：通常清況屏體外邊框尺寸在屏體尺寸基礎上每邊各加5-10cm。

f.屏的分辨率=屏用的板數×單元板的解板度

屏的分辨率=（12×64）×（11×32）

（2）只給出屏的面積，沒有長寬。

a. 例子：做一個面積為9㎡的屏，屏的規格是Φ5(指像素的直徑)。

b. 如果只給出了面積，長寬我們要自己算?？梢园撮L、寬4：3或16：9的比例去算。這樣畫面效果好。(這里以4：3為例)

c. 理論屏屏長為：長=（面積÷12）的平方根×4

寬=（面積÷12）的平方根×3

即：長=3.46m

寬=2.60m

d. 長寬已經求出來了，下邊的計算見（1）中的例子。

2．室外顯示屏的計算方式。

（1）給出屏的具體數據（長、寬，面積）。

a.例子：要做P20的戶外全彩屏長約10米，寬約6米

b.首先清楚，單元箱體的規格 (箱體長寬) 為1280×960mm，解析度為64×48

c.計算箱體的個數。

屏長或寬用的箱數＝預做屏長或寬÷單元箱的長或寬

屏長用的箱體數：10米×1000÷1280=7.8123≈8

屏寬用的箱體數：6米×1000÷960=6.25≈6

d. 計算實際的屏的大小。

實際屏長或寬用＝箱體的(規格)長或寬×屏長或寬用的箱體個數

實際屏長：1280×8=10240mm 即10.24米

實際屏寬：960×6=5760mm 即5.76米

e. 屏的面積：10.24×5.76=158.9824≈158.98(平方米)

f. 屏的分辨率=箱體的解析度長寬×箱體的長寬個箱=（64×10）×（48×6）

（2）只給出屏的面積，沒有長寬。

a.例子：如果做一個P20的戶外全彩屏面積大約為50平方米。

b. 如果只給出了面積，長寬我們要自己算?？梢园撮L、寬4：3或16：9的比例去算。這樣畫面效果好。(這里以4：3為例)

c. 理論屏屏長為：長=（面積÷12）的平方根×4

寬=（面積÷12）的平方根×3

即：長=8.16m

寬=6.12m

d.大概長寬以求出，接下來的計算參考例(1)。

六、顯示屏的亮度計算方法

以全彩屏為例，通常紅、綠、藍白平衡配比為3：4：1

紅色LED 燈亮度：亮度（CD）/M2÷點數/M2×0.3(白平衡配比占30%)÷2

綠色LED 燈亮度：亮度（CD）/M2÷點數/M2×0.6(白平衡配比占60%)

藍色LED 燈亮度：亮度（CD）/M2÷點數/M2×0.1(白平衡配比占10%)

(1) 已知整屏亮度求單管亮度。

例如：每平米2500 點密度，2R1G1B，每平米亮度要求為5000 cd/m2，則：

紅色LED 燈亮度為：5000÷2500×0.3÷2=0.3cd=300mcd

綠色LED 燈亮度為：5000÷2500×0.6=1.2cd=1200mcd

藍色LED 燈亮度為：5000÷2500×0.1=0.2cd=200mcd

每像素點的亮度為：0.3×2+1.2+0.2=2.0 cd=2000mcd

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