LED显示屏技术基本知识
时间：2022-12-08 13:30:00
http://www.cnledw.com/inter/show-11-136102.htm
几十年前，大型电子显示屏由灯泡或照明灯组成，发展成后来的显像管（CRT），主要用在运 现在最先进的电子显示屏是动场转播比赛LED显示屏。其他显示技术，如LCD，在某些特定场合，机电结构显示屏和灯泡也有一定的用途，但是LED显示屏被证明是最可靠、最高效、最节能、最明亮的技术.
LED发光技术的原理是，一些半导体材料在通过电流时会发出特定波长的光。这种从电到光的转换效率很高。对所用材料进行不同的化学处理，可以获得各种亮度和视角LED。
LED显示屏是将LED模块或像素管根据实际需要组装成矩阵，配备专用显示电路、直流稳压电源、软件、框架和外部装饰，即形成矩阵LED显示屏。
一、LED显示屏概述
什么是LED？
在某些半导体材料中PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结合反向电压，少数载流子难以注入，因此不发光。采用注入式电致发光原理制成的二极管称为发光二极管，通称LED。
LED的特点
LED简称发光二极管（Light Emetting Diodeo）。由于它具有亮度高、响应速度快、低电压、功耗小、耐震动、耐冲击、寿命长等优点，使其成为室内外信息显示终端的主要发光器件。
LED与LED显示屏
LED发光颜色、发光效率和生产LED材料与工艺有关，红、绿、蓝三种广泛应用。由于LED工作电压低(仅)1.5-3V），能主动发光，有一定亮度，亮度可通过电压(或电流)调节，耐冲击、抗振动、使用寿命长（10万小时），因此，在大型显示设备中，目前还没有其他显示方法和LED显示匹敌。
红色和绿色LED放在一起作为象素制成的显示屏称为双色屏幕或彩色屏幕；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屏幕的象素尺寸一般为2-10毫米，经常使用几种可以产生不同基色的方法LED管芯封装成一体，室外LED屏幕的象素尺寸多为12-26毫米，每个象素由几种单色组成 LED组成，常见的成品称为象素筒，双色象素筒一般由3红2绿色由三色象素筒组成2红1绿1兰组成。
无论用LED制作单色、双色或三色屏幕，显示图像需要构成象素的每LED必须能够调整发光亮度，调整的精细度是显示屏的灰度等级。灰度等级越高，图像越细腻，颜色越丰富，相应的显示控制系统越复杂。一般256层灰度图像，颜色过渡非常柔和，16彩色图像的颜色过渡边界非常明显。所以，彩色LED目前需要制作屏幕256级灰度的。
用于显示屏LED发光材料有以下形式：
① LED发光灯(或单灯) 一般由单个LED晶片、反光碗、金属阳极、金属阴极组成，外包具有透光聚光能力的环氧树脂外壳。基本像素可以由一个或多个（不同颜色）的单灯组成。由于亮度高，主要用于室外显示屏。
② LED点阵模块 发光矩阵由若干晶片组成,塑料壳内用环氧树脂包装。适用于行列扫描驱动，易形成高密度显示屏，多用于室内显示屏。
③贴片式LED发光灯(或称SMD LED) 就是LED发光灯的焊接包装可用于室内全彩显示屏，实现单点维护，有效克服马赛克现象。
二、LED显示屏分类
LED显示屏分类多种多样，大体按照如下几种方式分类：
(1)按使用环境分为室内,户外和半户外
室内屏面积一般从不到1平方米到十几平方米,点密度高，采用非阳光直射或照明环境，观看距离几米以外，屏体无密封防水能力。
室外屏幕面积一般从几平方米到几十甚至几百平方米，点密度较薄(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，观看距离是多少？十米此外，屏体具有良好的防风防雨防雷能力。
半户外屏幕介于室外和室内之间,发光亮度高, 可用于室外非阳光直射，屏体有一定的密封，一般在屋檐下或窗户内。
（2） 按颜色分为单色、双基色、三基色(全彩)
单色是指显示屏只有一种颜色的发光材料，多为单红色，黄绿色也可用于某些特殊场合(例如殡仪馆)。
双色屏幕一般由红色和黄绿色发光材料组成。
三色屏分为全色(full color),红色，黄绿色(波长570nm)，蓝色构成及真色(nature color),红，纯绿(波长525nm),蓝色构成。
（3） 同步和异步按控制或使用方法分为同步和异步
同步是指LED显示屏的工作模式与计算机监视器基本相同，它以至少30场/秒的更新速率点对应地监视器上的图时映射计算机,通常具有多灰度的色彩显示能力，可以达到多媒体的广告效果。
异步是指LED屏幕具有存储和自动播放的能力PC机器上编辑的文本和无灰度图片通过串口或其他网络接口传输LED屏,然后由LED屏幕脱机自动播放，一般无多灰度显示能力，主要用于显示文本信息，可多屏联网。
（4） 按像素密度或像素直径划分
由于户内屏采用的LED点阵模块规格相对统一，因此通常根据模块的像素直径进行划分：∮3.0mm60000像素/平米∮3.75mm44000像素/平米∮5.0mm17000像素/平米
目前，户外屏幕的像素直径和像素间距还没有非常统一的标准。每平方米的像素数量约为1024点，1600点,2000点,2500点,4096点等多种规格。
(5)按显示性能可分为
视频显示屏：一般全彩显示屏
文本显示屏：一般单基色显示屏
图形显示屏：一般双基色显示屏
市场显示：一般为数码管或单基色显示；
三、LED显示屏特点
全面了解LED显示屏的特点是选择高性价比LED与其他大屏幕终端显示器相比，显示屏，LED显示屏主要具有以下特点。
亮度高：色彩丰富明亮，室外显示屏亮度大于8万mcd/m2.是目前唯一能全天在户外使用的大型；n
寿命长：LED寿命超过10000小时(十年)；n
大视角：室内角可大于160度，户外视角可大于120度；n
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。n
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。
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。 |
四、基本概念
LED:Light Emitting Diode（发光二极管）的缩写。
单点直径（Single dot diameter）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picture element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。
间距（PITCH）
相邻象素的中心距离。间距越小，可视距离越短。
分辨率（Resolution）
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（Viewing Angle）
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。
亮度（Brightness）
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，1 NITS＝1 CD/m2。
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。
可视距离（Viewing Distance）
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。
灰度等级（Grey Levels）
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。
刷新率（Refresh Rate）
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（Frame Rate）
显示屏每秒显示的图像帧的数量，通常取决于输入的信号(25 fps for PAL, 30 fps for NTSC)
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。
高级概念
纯绿（Pure green）和真绿（true green）过去30年，各种颜色LED被相继开发出来，首先是红色，黄色，黄绿色，蓝色LED和纯绿LED在90年代相继被日亚工程师发明。至此,制造 LED全彩色显示屏成为可能。播放视频的LED显示屏必须用纯绿，如果用黄绿来做，颜色肯定不真实，如果一个象素里绿管的数量很多，比红管和蓝管的数量 多，那肯定是黄绿管，因为黄绿的亮度不够，必须用多个，但黄绿LED价格低廉。该种显示屏俗称伪彩屏。
GAMMA矫正（gamma correction）
这是一种通过变换函数来减少灰度数量，从而产生一个更接近真实环境的色彩和对比度，全彩 屏实际表现的颜色受到很多限制，当夜晚时，必须降低屏体亮度，此时能够显示的色彩就会减少，因此，数字RGB显示的色彩肯定少于16M色，为了解决这个问 题，需要更高层次的灰度，1Bill色的系统（红绿蓝各1024级色）可以表现更真实的色彩，因为从256级灰度扩大到1024级，极大的丰富了可表现的 色彩数目。
虚拟象素技术（Virtual Resolution）
也称共享象素或动态象素，将4倍于物理象素的象素快速的按奇偶列和奇偶行分4次送到物理象素上显示，其效果相当于将间距缩小一半，其成本与传统做法基本相比，基本没增加，但可以做到原来4倍的分辨率。
一致性（Uniformity）
整个画面的质量很大程度上取决于LED的一致性。一致性的问题是LED固有的问题，当 LED生产时。他们的亮度，视角，还有其它的特性实际上都不统一，这些参数分布在某一范围，制造商工艺控制的越好，这个范围越小，选用优质厂商提供的 LED可以减少调试的工作量，人眼对颜色和亮度的敏感度相当高，对于LED之间的差别很容易察觉，特别在高亮的显示系统中，这种差别更大，设计者必须采用各种技术来消除这种差别，增加一致性。
色差（Colour Shift）
LED显示屏由红绿蓝三色组合来产生各种颜色，但这三种颜色由不同材料做成，视角是有差 异的，不同LED的光谱分布都是变化的，这些能被观测的差异称为色差。当偏过一定角度观察LED时，其颜色发生改变,人眼判断真实画面的色彩的能力（比如 电影画面）比观测计算机产生的画面要好。
单元板规格（Cell board size）
指单元板的尺寸，通常用单元板长乘以宽的表达式表示，以毫米为单位。（48×244）
单元板的解析度（Cell board pixels）：
指一块单元板有多少个像素，通常用单元板像素的行数乘以列数的表达式表示。（如：64×32）
像素密度（Lattice density）
也称点阵密度，通常指每平方米显示屏上的像素个数。
每平方米最大的功耗（Consumption per sqm）
每平方米每小时的最大耗电量，通常是指显示屏全白色工作情况下的耗电量。因为在电源设计上我们采用了增容设计，所以在显示屏满负荷情况下，也不会达到电源的最大功率，对显示屏起到了很好的保护作用。
重量（Kg）
通常指每平方米屏体的重量（含电源、边框等），但不包括框架的重量。
通讯距离（Communication distance）
操作平台（电脑）与屏幕之间的距离。通常8芯网线传输不大于130米，光纤传输在500米—1300米。
支持模式（Support mode）
VGA的英文全称是Video Graphic Array，即显示绘图阵列，通常说的显卡接口。VGA支持在640X480的较高分辨率下同时显示16种色彩或256种灰度，同时在320X240分辨率下可以同时显示256种颜色.
肉眼对颜色的敏感远大于分辨率，所以即使分辨率较低图像依然生动鲜明。VGA由于良好的 性能迅速开始流行，厂商们纷纷在VGA基础上加以扩充，如将显存提高至1M并使其支持更高分辨率如800X600或1024X768，这些扩充的模式就称 之为VESA（Video Electronics Standards Association，视频电子标准协会）的Super VGA模式，简称SVGA，现在的显卡和显示器都支持SVGA模式。不管是VGA还是SVGA，使用的连线都是15针的梯形插头，传输模拟信号。
五、显示屏大小的计算方式。
1．室内显示屏的计算方式。
（1）给出屏的具体数据（长、宽，面积）。
a.例子：所做屏的规格是Φ5(指像素的直径)屏，屏长5.8米，宽2.6米。
b.首先，清楚Φ5屏的技术参数单元板规格为488×244mm，单元板解析度64×32
c.计算所用单元板的块数。
屏长或宽用的板数＝预做屏长或宽÷单元板的长或宽
屏长用的板数：5.8米×1000÷488=11.89≈12
屏宽用的板数：2.6米×1000÷244=10.65≈11
d.计算实际的屏的大小。
实际屏长或宽用＝单元板的长或宽×屏长或宽用的块数
实际屏长：488×12=5856mm 即5.856米
实际屏宽：244×11=2684mm 即2.684米
e.屏的面积：5.856×2.684=15.72(平方米)
注：通常清况屏体外边框尺寸在屏体尺寸基础上每边各加5-10cm。
f.屏的分辨率=屏用的板数×单元板的解板度
屏的分辨率=（12×64）×（11×32）
（2）只给出屏的面积，没有长宽。
a. 例子：做一个面积为9㎡的屏，屏的规格是Φ5(指像素的直径)。
b. 如果只给出了面积，长宽我们要自己算。可以按长、宽4：3或16：9的比例去算。这样画面效果好。(这里以4：3为例)
c. 理论屏屏长为：长=（面积÷12）的平方根×4
宽=（面积÷12）的平方根×3
即：长=3.46m
宽=2.60m
d. 长宽已经求出来了，下边的计算见（1）中的例子。
2．室外显示屏的计算方式。
（1）给出屏的具体数据（长、宽，面积）。
a.例子：要做P20的户外全彩屏长约10米，宽约6米
b.首先清楚，单元箱体的规格 (箱体长宽) 为1280×960mm，解析度为64×48
c.计算箱体的个数。
屏长或宽用的箱数＝预做屏长或宽÷单元箱的长或宽
屏长用的箱体数：10米×1000÷1280=7.8123≈8
屏宽用的箱体数：6米×1000÷960=6.25≈6
d. 计算实际的屏的大小。
实际屏长或宽用＝箱体的(规格)长或宽×屏长或宽用的箱体个数
实际屏长：1280×8=10240mm 即10.24米
实际屏宽：960×6=5760mm 即5.76米
e. 屏的面积：10.24×5.76=158.9824≈158.98(平方米)
f. 屏的分辨率=箱体的解析度长宽×箱体的长宽个箱=（64×10）×（48×6）
（2）只给出屏的面积，没有长宽。
a.例子：如果做一个P20的户外全彩屏面积大约为50平方米。
b. 如果只给出了面积，长宽我们要自己算。可以按长、宽4：3或16：9的比例去算。这样画面效果好。(这里以4：3为例)
c. 理论屏屏长为：长=（面积÷12）的平方根×4
宽=（面积÷12）的平方根×3
即：长=8.16m
宽=6.12m
d.大概长宽以求出，接下来的计算参考例(1)。
六、显示屏的亮度计算方法
以全彩屏为例，通常红、绿、蓝白平衡配比为3：4：1
红色LED 灯亮度：亮度（CD）/M2÷点数/M2×0.3(白平衡配比占30%)÷2
绿色LED 灯亮度：亮度（CD）/M2÷点数/M2×0.6(白平衡配比占60%)
蓝色LED 灯亮度：亮度（CD）/M2÷点数/M2×0.1(白平衡配比占10%)
(1) 已知整屏亮度求单管亮度。
例如：每平米2500 点密度，2R1G1B，每平米亮度要求为5000 cd/m2，则：
红色LED 灯亮度为：5000÷2500×0.3÷2=0.3cd=300mcd
绿色LED 灯亮度为：5000÷2500×0.6=1.2cd=1200mcd
蓝色LED 灯亮度为：5000÷2500×0.1=0.2cd=200mcd
每像素点的亮度为：0.3×2+1.2+0.2=2.0 cd=2000mcd
(2) 已知单管亮度求整屏亮度。
例如：以P31.25，日亚管为例。
| HSM显示屏主要管芯规格 |
红 |
绿 |
| HSM-PH-A+(日亚) |
180-440mcd |
1020-2400 mcd |
因为白平衡配亮度配比 红：绿：蓝=3：6：1 ；又白平衡的配比以绿管亮度去配其它管。所以如下：
由红：绿=3：6 可知，绿管亮度是红管的2倍，即红管亮度为：2400(蓝)÷2=1200mcd又因为红、绿、蓝四个管中，红管有2个，所以，单个红管的亮度为：1200÷2=600mcd。
由绿：蓝=6：1可知，绿管亮度是蓝管的6倍，即蓝管亮度为：2400(蓝)÷6=400mcd
因，1个发光像素=2红管+1绿管+1蓝管；
即一个像素的亮度=600(红)×2+2400(绿)+400(蓝)=3400mcd=3.4cd
每平方米亮度=1个发光像素的亮度×每平方米的像素密度(个数)=3.4cd×1024(像素个数)=3482cd。以光损20%计算，实际发光亮度应为：2785.28cd。
补充知识：
控制 LED 亮度的方法：
有两种控制 LED 亮度的方法。一种是改变流过 LED 的电流，一般 LED 管允许连续工作电流在 20 毫安左右，除了红色 LED 有饱和现象外， 其他 LED 亮度基本上与流过的电流成比例；另一种方法是利用人眼的视觉惰性，用脉宽调制方法来实现灰度控制， 也就是周期性改变光脉冲宽度（即占空比），只要这个重复点亮的周期足够短（即刷新频率足够高）， 人眼是感觉不到发光象素在抖动。由于脉宽调制更适合于数字控制， 所以在普遍采用微机来提供 LED 显示内容的今天，几乎所有的 LED 屏都是采用脉宽调制来控制灰度等级的。
LED 的控制系统通是扫描板上集中控制各象素点灰度， 扫描板将来自控制箱的各行象素的亮度值进行分解（即脉宽调制），然后将各行LED的开通信号以脉冲形式 （点亮为 1 ，不亮为 0 ）按行用串行方式传输到相应的 LED 上，控制其是否点亮。这种方式使用器件较少，但串行传输的数据量较大，因为在一个重复点亮的周期内，每个象素在 16 级灰度下需要 16 个脉冲，在 256 级灰度下需要 256 个脉冲，由于器件工作频率限制， 一般只能使 LED 屏做到 16 级灰度。
另一种方法是扫描板串行传输的内容不是每个 LED 的开关信号而是一个 8位二进制的亮度值。每个 LED 都有一个自己的脉宽调制器来控制点亮时间。这样，在一个重复点亮的周期内，每个象素点在 16 级灰度下只需要 4个脉冲， 256 级灰度下只需 8 个脉冲，大大降低了串行传输频率。用这种分散控制 LED 灰度的方法可以很方便地实现 256 级灰度控制。常由主控箱、扫描板和显控装置三大部分组成。 主控箱从计算机的显示卡中获取一屏象素的各色亮度数据，然后重新分配给若干块扫描板， 每块扫 描板负责控制 LED 屏上的若干行（列），而每一行（列）上 LED 的显控信号则用串行的方式传送。目前有两种串行传送显示控制信号的方式：一种
七、LED显示屏常用安装方式
| （1）安装方式 （显示屏安装结构简图）
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以上为目前显示屏安装中最常用的七种安装方式，对于室内显示屏一般采用 a 、 b 、 c 、 d 四种安装方式，户外显示屏以上方式均可采用。
（2）外框结构及外装饰
外框结构在设计上是由显示屏的安装要求和显示面积大小以及周围环境颜色而定， 在保证有足够的安装强度的前提下，尽量减少显示屏的安装重量。
对于室内显示屏外框通常有三种做法：黑色铝合金、铝合金外包不锈钢（亚光、亮光）和扳金一体化。
◇ 黑色铝合金外框结构简单，外框颜色接近显示屏底色。
◇ 铝合金外包不锈钢框架，采用拉丝不锈钢，美观、大方。
◇ 扳金一体化结构，其颜色为索尼灰，容易被视觉接收。另外在整体结构 方面比较紧凑，没有缝隙。其缺点是对显示屏的面积大小有要求。
对于户外显示屏为保证有足够的安装强度，其外框均为钢结构， 外装饰通常根据现场情况以及客户要求选用，通常采用外包铝塑板。其优点如下：
◇ 铝塑板颜色多样、品种丰富，可以根据不同要求选购；
◇ 铝塑板表面质量高，粗糙度小；
◇ 铝塑板可以实现胶缝拼接，表面可以等距离布置线条，合乎美观要求；
八、LED显示屏的控制系统
LED控制系统分类与LED显示屏分类相对应，主要是以显示性能和显示色彩来分。根据屏的大小及客户要求可采用异步控制或者同步控制。
(a )异步RS232 通讯方式控制(计算机串口)
说明： 异步控制是接收并存储由 PC 机上编辑好的文字和没有灰度的图形（PC 机通过串口发送数据给异步控制卡）再通过异步控制卡控制显示屏的显示，而且屏关电后，所要显示的内容存储在控制卡上存储器里面，屏开电后，异步控制卡上的 CPU 从卡上的内存读取内容再控制 LED 屏的显示 。
异步控制优点
实现的是脱机和存贮信息的功能， PC 机只起到修改 LED 显示屏内容的功能，显示的功能由异步控制实现，这样的好处是一台 PC机可以控制多个显示屏，所以可以实现多屏联网使用。
异步控制的缺点
异步控制卡无法实现播放动画，图象的功能，而且控制卡存储的内容受控制卡内存的限制，只能存储几十幅内容，另外异步控制卡控制的屏面积有限Φ 5--- 控制在 7 平米以内， Φ 3.75---- 控制在 2.8 平米以内，超过控制范围的只能上同步控制。
注： 单个显示屏通讯距离超过 100 米 或 2 个以上显示屏联网使用需要加转换器（ 232 转 422 转换器 200 元）
(b)同步256 级灰度控制
说明：同步控制是将 PC 机显示卡的信号实时传送到 LED 显示屏上 ,LED 显示屏和电脑显示器是同步显示的（所见即所得）， 同步控制包括一块 DVI 显示卡，一块数据采集发送卡，一块数据接收卡（注：超过 512 点要用 2 块接收卡）
同步控制优点
能够实现播放动画，图象的功能，灰度等级输出可达到 256 级（对于单色屏就是 256 种颜色，对于双色屏就是可显示红256 色×绿 256= 65536 种颜色）
（ DVI 显示卡 + 256 级灰度控制卡，控制点数 1280 × 512 点，控制范围 Φ 5-- 长 9.76 米 , 高 3.9 米 ，Φ 3.7 5-- 长 6.1 米 ,高 2.448 米 ）
注：如何知道在可控范围之内LED显示屏可以做多大面积？
可控制长度＝控制卡点数（长）×点间距
可控制宽度＝控制卡点数（宽）×点间距
可控制范围＝可控制长度×可控制宽度
九、LED显示屏应用范围
LED 显示屏的应用涉及社会经济的许多领域，主要包括：
（1）交易、金融信息显示。 这一领域的 LED 显示屏占到了前几年国内 LED 显示屏需求量的 50% 以上，目前仍为 LED 显示屏的主要需求行业。 上海证券交易所、深圳证券交易所及全国上万家证券、金融营业机构广泛使用了 LED 显示屏。
（2）机场航班动态信息显示。民航机场建设对信 息显示的要求非常明确， LED 显示屏是航班信息显示系统 FIDS （ Flight information Display system ）的首选产品 ，首都机场、上海浦东国际机场、海口美兰机场、珠海机场、厦门高崎机场、深圳黄田机场、广州白云机场及全国数十家新建和改扩建机场都选用了国产的 LED 显示屏产品。
（3）港口、车站旅客引导信息显示。 以 LED 显示屏为主体的信息系统和广播系统、列车到发揭示系统、票务信息系统等共同构成客运枢纽的自动化系统，北京站、北京西站、南昌站、大连港等国内重要火车站和港口都安装了国内厂家提供的产品和系统。
（4）体育场馆信息显示。 LED 显示屏已取代了传统的灯泡及 CRT 显示屏， 四十三届世乒赛主场地天津体育中心首次采用了国产全彩色视频 LED 显示屏，受到普遍好评，上海体育中心 、 大连体育场等许多国内重要体育场馆相继采用了 LED 显示屏作为信息显示的主要手段。
（5）道路交通信息显示。智能交通系统（ ITS ）的兴起，在城市交通 、 高速公路等领域， LED 显示屏作为可变情报板、限速标志等，替代国外同类产品，得到普遍采用。
（6）调度指挥中心信息显示。电力调度、车辆动态跟踪、车辆调高度管理等，也在逐步采用高密度的 LED 显示屏。
（7）邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。 遍布全国的服务领域均有国产 LED 显示屏在信息显示方面发挥作用。
（8）广告媒体新产品。除单一大型户内、户外显示屏做为广告媒体外，国内一些城市出现了集群 LED 显示屏广告系统； 列车 LED 显示屏广告发布系统也已在全国数十列旅客列车上得到采用并正在推广。
（9）演出和集会。大型显示屏越来越普遍的用于 公共和政治目的的视频直播，如在我国建国 50 周年大庆、美国总统大选、莫斯科850 周年庆典、日本 NAGANNO 冬季奥运会、波兰教皇的访问、巴西狂欢节、世界各地的新千年庆典。 这些节日中大型显示屏增加了艺术影响力，在播放广告和信息的同时也团结了人们。
（10）展览和租赁。在许多展览会， LED 显示大屏幕作为展览组织者提供的重要服务内容之一，向参展商提供有偿服务，国外还有一些较大的 LED 大屏幕的专业性租赁公司，也有一些规模较大的制造商提供租赁服务。
十、公司主打产品技术参数
全彩LED显示屏参数表
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备注：1）以上参数仅供参考；
2）功耗、重量、管芯参数以实物实测为准。
第四节 led电子显示屏问题与解答
1． 考虑用户场地所能允许的屏体面积的因素有哪些？
（1） 有效视距与实际场地尺寸的关系；
（2） 像素尺寸与分辩率；
（3） 单元为基数的面积估计；
（4） 屏体机械安装及维护操作空间；
（5） 屏体倾角对距离的影响。2． 用户需要的播放效果有哪些？
（1）文字显示：视其文字尺寸及分辩需求而定；
（2） 普通视频显示：320×240 点阵；
（3）数字标准DVD 显示：≥640×480 点阵；
（4） 完整计算机视频：≥800×600 点阵；
3． 环境亮度对于屏体有哪些亮度要求？
一般亮度要求如下：
（1） 室内：>800CD/M2
（2） 半室内：>2000CD/M2
（3） 户外（坐南朝北）：>4000CD/M2
（4） 户外（坐北朝南）：>8000CD/M2
4． 红绿蓝在白色构成方面有什么样的亮度要求？
红、绿、蓝在白色的成色方面贡献是不一样的。其根本原因是由于人类眼睛的视网
膜对于不同波长的光感觉不同而造成的。经过大量的实验检验得到以下大约比例，供参
考设计：
简单红绿蓝亮度比为：3：6：1
精确红绿蓝亮度比为：3.0：5.9：1.1
5． 为什么高档全彩显示屏要用纯绿管？
在实际LED 显示屏生产时，应选择发光效率高而又能获得显色丰富鲜艳的三基色
LED 灯管，以使在色度图中的色三角形面积尽可能在且靠近舌形谱色曲线，来满足丰富
的彩色和发出足够的亮度而舌形曲线顶尖为515nm 波长光，所以高档LED 显示屏选用
波长接近于515nm 的纯绿色光LED 管，例如选用520nm、525nm 或530nm 波长光的
LED 灯管。
6． 在明确亮度及点密度的要求条件下，如何计算机单管的亮度？（以两红、一绿、一蓝为例）
红色LED 灯亮度：亮度（CD）/M2÷点数/M2×0.3(白平衡配比占30%)÷2
绿色LED 灯亮度：亮度（CD）/M2÷点数/M2×0.6(白平衡配比占60%)
蓝色LED 灯亮度：亮度（CD）/M2÷点数/M2×0.1(白平衡配比占10%)
注：详细计算方法见第三节。
7． 为什么选用DVI 显示接口标准？
（1） DVI 显示卡接口是符合计算机国际标准的显示接口；
（2） 无需打开机箱，即可方便安装；
（3） 显存高，动态画面显示能力强；
（4） 软硬件兼容能力强；
（5） 支持所有操作系统及应用软件，显示灵活方便；
（6） 大批量生产，成本低，维护方便。
8． 显示屏能不能用笔记本控制，为什么？
可以。笔记本电脑的显卡是内置的，无法实现与控制系统的连接。但是可以外接一个装置。
9． 全彩屏使用日亚管与使用国产管除价格外有哪些区别？
（1）管芯：日亚公司自主生产管芯，国产管一般使用美国或台湾公司的管芯；
（2）封装：日亚公司自主封装，国内无生产工厂，国产管封装厂家较多；
（3）一致性：日亚管同批管芯波长相差较小，一致性好，国产管一致性相对较差；
（4）使用寿命：日亚管使用寿命相对较长，国产管衰减比较严重；
10．室内模块全彩屏与贴片全彩屏有什么区别？
（1）发光部分：模块全彩屏的显示模块一般为黄绿的，纯绿的模块价格较贵；
贴片全彩屏一般使用纯绿管芯；
（2）显示效果：模块全彩屏像素点视觉感觉较粗，亮度较低，容易有马赛克现象；
贴片全彩屏一致性较好，亮度较高；
（3）维护：模块全彩不易维护，整块模块更换成本较高；
贴片全彩易维护，可进行单灯维修更换；
11．户外屏能不能用表贴LED，为什么？
不能。户外屏安装结构要求严格，贴片LED 无法适应户外的恶劣环境；
户外屏亮度要求较高，目前贴片LED 无法达到户外屏的亮度要求。
12．户外屏的生产周期为什么比较长？
（1）原料采购：LED 灯管采购周期较长，尤其进口管芯，订货周期需4—6 周；
（2）生产工艺复杂：需经过PCB 设计、罩壳制作、灌胶、调白平衡等；
（3）结构要求严格：一般为箱体设计，需考虑防风、防雨、防雷等。
13．如何帮助用户选择适合的显示屏？
（1）显示内容的需要；
（2）可视距离、视角的确认；
（3）屏体分辩率的要求；
（4）安装环境的要求；
（5）成本的控制；
14．显示屏一般的长宽比例是多少？
图文屏：根据显示的内容确定；
视频屏：一般为4：3 或接近4：3；理想的比例为16：9。
15．一套控制系统能够控制的点数？
通讯屏A 卡：单色、双色1024×64
通讯屏B 卡：单色：896×512 双色：896×256
DVI 双色屏：1280×768
DVI 全彩屏：1024×512
16．显示屏的安装要求？
供电要求：供电接线点应在屏体尺寸之内
220V 市电供电，火线0 线接地线；
380V 市电供电，三火线一0 线接地线；
火线与0 线导线截面积相同；
10 千瓦以上显示屏应加降压启动设备。
通讯要求：通讯距离是以通讯线长为定义。
要以所安装显示屏的型号所用通讯线长度标准来安装通讯线。
通讯线禁止与电源线在同一线管内走线。
安装要求：显示屏安装左右水平，不准许后倾
吊装要加装上下调节杆
壁挂安装前要装前倾脱落钩
落地安装要加定位支撑螺栓。
伸缩式安装，考虑承重和灵活性等。
第五节 LED显示屏通用技术特点
1、 显示通用技术特点
a.256级灰度控制技术 b.非线性校正技术 c.Gamma校正技术
d.亮度调节技术 e.静态恒流驱动 f.帧同步技术 g.网络功能
2、显示屏专有技术特点
a.像素共享技术 b.8192级非线性灰度控制技术 c.二级Gamma校正技术
d.无级（连续）亮度调节 e.高清晰视频枝术应用 f.数字视频图像的无损传输
3、显示屏工艺特点
a.材料控制工艺
(1) LED的离散控制技术 (2) 排列/混色技术
b.模组控制工艺
(1) 标准化“大模组”结构 (2) 定位面罩的应用
(3) LED排列技巧 (4) 大模组结构对温度调节的影响
c.箱体结构设计工艺
(1) 定位柱的应用 (2) 密封式箱体结构
(3) “后维护”结构 (4) 航空接插头的应用
d.屏体结构
(1)平整度好 (2) 大视角 (3) 高强度 (4) 易于远距离运输
4、显示屏系统扩展技术优点综述
a.软件兼容性强：编辑、制作容易，显示内容丰富，布局随意，应变能力强
b.网络接口功能强大：具有广泛的网络接口功能
c.多种视频信号输入接口：标准信号，模拟RGB，高清晰电视信号，数字视频，有线电视
5、系统设计
1）、设计原则
a.设计系统使用的发光、驱动材料均为优质原材料,控制系统可以方便实现软、硬件升级
b.针对发光材料的使用衰减，彩用单基色、单点亮度可调，确保亮度的一致性
c.采用行内领先的成熟技术，保证系统的安全稳定
d.高可靠性、实时性、容错性、不间断性移稳定运行
e.具有高清晰图像处理能力、快速的应急响应以及合理的网络运行环境
f.具有快速应变能力，处理临时出现的意外情况，保证公众信息的顺利传递
g.具有良好的扩展性能和方便的软/硬件升级空间
h.具有标准的模块化结构，方便屏体的拆装和日后的维护
2)、设计指导思想
a.满足视频、广告、现场直播、计时记分的各项基本使用要求
b.采用成熟的先进技术、高起点、高水平、高质量，保证显示屏系统使用的安全性、可靠性以及经济性能，确保万无一失
c.屏体结构模块化、标准化、方便安装、维护保养，降低安装维护成本
d.软件设计模块化、规范化、标准化，具有良好的用户操作界面和兼容性，同时具有良好的升级扩展空间
e.系统具有优良的节能、环保性能
f.严格遵照行业标准、检测标准、ISO9001国际质量认证标准设计
3)、设计依据
a.依据用户的实际需求 b.依据施工现场的实际情况 c.满足用户对显示屏使用功能的基本要求 d.用户提供的工程图纸
4）、硬件设计说明
a.控制系统设计 b.通讯系统设计 c.显示系统设计 d.计时时钟系统设计
6、结构设计
1）、材料选择
采用角钢作为屏体框架的主要材料，进行防腐、耐火处理
2）、箱体结构
采用大箱体结构，箱体材料进行打磨、镀锌、喷塑处理、具有防水/耐腐蚀功能。箱体具有厚度薄、重量轻、强度高，采用定位柱技术保证安装精度等特点。
3）、框架结构
由于采用标准的箱体结构，使得屏体框架结构简单，定位精度及屏体的安装工艺容易控制，保证了整屏的平整度
4）、联接结构
采用焊接和连接件并用的联接方式，简单易行，可以确保联接强度，同时提高屏体的安装效率
7、系统防护功能设计
1）、安全配电系统
a.上电系统（PLC智能上电/双源互投配电） b.防静电设计 c.防雷设计
2）、屏体结构安全设计
a.防风设计 b.防震设计 c.防水设计 d.防潮/防结露设计 e.防尘设计 f.防氧化/防腐蚀设计
3）、温度控制系统设计
A.屏体的散热系统及防高温设计
a.优良的驱动IC选择 b.完善的工艺设计 c.完备的系统防护设备
d.先进的系统防护技术：即“动态散热”技术，密封式对流散热，空调冷却式内部对流散热
B.屏体的防低温设计
进行低温模拟实验，即采用“低温模拟实验箱”模拟北方的现场环境，测试光材料、单元模组、驱动IC、线路板在低温下的工作特性，得出屏体适应现场环境的合适参数，满足屏体的正常使用。显示屏目前已经顺利通过由国家通用电子元器件质量监督检验中心主持测试的“-40℃低温环境可靠性实验”同时，采用环境监控系统，在显示屏体内部设置“远红外线加热器组”，可以迅速提高屏体后部维护空间的环境 温度，为驱动电路提供合适的工作温度，预热电路元件。
4）、环境参数自动监控系统
a.LED显示屏专用的环境参数控制系统 b.环境参数控制系统主机 c.传感器组 d.环境参数调节/执行机构 e.通讯接口
第六节 led电子显示屏的设计与选择
1． 显示屏的尺寸设计
在设计屏体大小时,有三个重要的因素:
(1) 显示内容的需要；
(2) 场地空间条件；
(3) 显示屏单元模板尺寸（室内屏）或象素大小（户外屏）。
2． 耗电与电源要求
显示屏的耗电量分为平均耗电量和最大耗电量。平均耗电量又称工作电量，是平时
实际耗电量。最大耗电量是启动时或全亮等极端情况时的耗电量，最大耗电量是交流电供电（线径，开关等）必须考虑的要素。平均耗电量一般为最大耗电量的1/3。
显示屏属大型精密电子设备，为了安全使用及可靠工作，其AC220V 电源输入端或
与其相连计算机的AC220V 电源输入端必须接地。
注：计算机的AC220V 电源输入接地端已与计算机机壳相连。
3． 户外屏应考虑的问题
户外屏的主要问题如下:
（1）显示屏安装在户外，经常日晒雨淋，风吹尘盖，工作环境恶劣。电子设备被淋湿或严重受潮会引起短路甚至起火，引发故障甚至火灾，造成损失；
（2） 显示屏可能会受到雷电引起的强电强磁袭击；
（3） 环境温度变化极大。显示屏工作时本身就要产生一定的热量，如果环境温度
过高而散热又不良，集成电路可能工作不正常，甚至被烧毁，从而使显示系统
无法正常工作；
（4） 受众面宽，视距要求远、视野要求广；环境光变化大，特别是可能受到阳光
直射。
针对以上特殊要求，户外显示屏必须做到：
（1） 屏体及屏体与建筑的结合部必须严格防水防漏；屏体要有良好的排水措施，一
旦发生积水能顺利排放；
（2） 在显示屏及建筑物上安装避雷装置。显示屏主体和外壳保持良好接地，接地电
阻小于3 欧姆，使雷电引起的大电流及时泄放；
（3） 安装通风设备降温，使屏体内部温度在-10℃～40℃之间。屏体背后上方安装轴
流风机，排出热量；
（4）选用工作温度在-40℃～80℃之间的工业级集成电路芯片，防止冬季温度过低使显示屏不能启动。；
（5） 为了保证在环境光强烈的情况下远距离可视，必须选用超高亮度发光二极管；
（6） 显示介质选用新型广视角管，视角宽阔，色彩纯正，一致协调,寿命超过10
万小时。显示介质的外封装为目前最流行的带遮沿方形筒体，硅胶密封，无金
属化装配；其外型精致美观，坚固耐用，具有防阳光直射、防尘、防水、防高
温、防电路短路“五防”特点。
第七节 台湾LED产业概况及发展趋势
前言
目前，LED主要产地集中在日本、中国台湾、北美等地区。台湾LED产量在全球名列前茅。在今后一段时期内，仍将保持快速发展的势头。随着移动通信业的迅猛发展，使得用于移动电话、PDA等产品的SMT（表面贴装技术）型LED需求量大增，在此 推动下，2002年上半年台湾LED产量同比增长了30%。另据统计，在2002年全年，全球LED产值达到了32.8亿美元，台湾为8.67亿美元，占 世界总产值的27%。目前，台湾已成为仅次于日本的世界第二大LED生产基地。来自台湾官方的预测表明，到2005年，全球LED市场规模有望达到100 亿美元，无疑将对台湾LED产业发展产生很大的刺激作用。
随着官方与私营高科技企业之间合作的加强，台湾也开始致力于白色LED的新技术研发，由 于看到白色LED在下一代光源新技术应用中的巨大潜力，2002年9月，在官方的大力支持下，台湾成立了由11家顶级LED公司组成的“下一代光源新技术 研发集团”，该组织专注于以白色LED为核心的下一代LED新技术的研发，并制定了目标，即到2005年，攻克发光效率为50流明/瓦（lm/w）的白色 LED的批量生产技术（目前，白色LED的发光效率达20流明/瓦），进而开发发光效率为100流明/瓦的白色LED。
除了加紧白色LED研发进程之外，台湾还在不断扩大红外线LED的生产。通信技术的快速发展使得应用于PDA及移动电话的红外线LED需求量逐步攀升，特别是中国内地市场，据预测，中国内地的红外线LED产量在今后几年将快速增长，3年内年 均增长率可望达到22%。正是看准这一发展契机，台湾各红外线LED厂商纷纷在祖国大陆建厂，希望能在这一块市场大蛋糕上分得更多，如台湾知名厂家立綦电子公司在2002年新建了一座工厂，将月生产能力增加到6000万只。由于未来红外线LED将向小型化，大功率片式产品方向发展，所以与关注白色LED的 技术更新一样，台湾各LED厂家也在不断加强研发力度，改进生产技术，以跟上发展的步伐。
此外，照明光源用LED也是其发展的一个重要方向。由于普通冷阴极管和日光灯管的使用寿命一 般在2万小时左右，而LED的寿命可以达到10万小时，又有高亮度，低耗等独特优势，使得LED光源具有光明的前景。台湾厂商也在加紧技术攻关，主要是解 决其成本、性能等方面的问题。预计再过10年左右的时间，LED照明灯将有望走入人们的生活。
LED产业概述及市场现况
LED产品沿革与应用：LED分为可见光及不可见光两类，可见光以1烛光(cd)作为传 统与高亮度之分界，而不可见光的短波长红外光可做红外线无线通讯使用，长波长红外光则使用于短、中距离光纤通讯上，作为光通讯用途。1960年代末期，全 球出现最早红光LED商品，当时大都应用在计算器及手表上，因其发光效率低，故很快被TN/LCD所取代。时至1968年时因化合物半导体结晶成长技术逐 渐成熟，美国HP公司首先使用GaAsP制成黄光LED，不过由于其发光效率亦无法提高，应用产品亦无法普及。1993年日本Nichia公司成功开发出 蓝光LED，随后因技术不断突破，发光亮度持续提升，使得LED产品逐渐全彩化。LED因寿命长且耗电量低，故应用市场渐趋于广泛，如指示灯、大型看板、 扫描仪、传真机手机、汽车用灯、交通号志灯等应用。在照明光源部分，目前LED因亮度及价格尚未具备取代条件，但随着技术及亮度持续提升，目前预计 2003年在亮度将逐步取代白热灯与日光灯，价格也会因量产技术进步而costdown，应用需求将大幅增加。
LED产品制程及特性：LED上游磊芯片制作约占制造成本7成，其原理为将一层或多层单晶层成长于基板上，形成含有多种化学元素累积的芯片，其发光颜色与亮度由磊晶材料决定；中游则将磊芯片蒸镀金属后制作电极，经蚀刻再切割崩裂成晶粒；下游则封装晶粒，制成如指示灯、数字显示器及红外线发射器等各式 LED产品。而LED的产品特性，因其发光原理为将化合物半导体施加电流，透过电子与电洞的结合，其过剩能量以光的形式释放出来，达到发光效果，因其发光现象属冷性发光，故无须暖灯时间，且寿命可长达10万小时以上，并具有体积小、用电省、反应速度快及高可靠度等等优点。
专利权形成产业进入障碍：目前LED黄、红光技术已较成熟，蓝光部分则开发较慢，且价格较贵（为其它颜色10倍），亮度也差，故蓝光上具有开发潜力。蓝光日本Nichia公司开发最早，且申请多项专利权保护，因此台湾在发展蓝光时，较难避掉此专利问题。目前可避开Nichia的专利为Cree（使用碳化 硅作基板），虽然Cree亮度较低，在亮度较低的市场需求中，Cree的蓝光LED呈现供不应求的状况，但台湾方面目前亦没有申请这方面专利，故即使有能 力生产，但也无法制造出售。
LED具有节省能源优势
由于LED省电，其耗电量只有传统灯泡的1成，故各国政府极力推广。台湾方面，如果以 LED取代传统照明光源，估计每年可省下1座核能电厂电力。以交通号志为例，若由原有白炽灯泡改成LED，则每日的耗电量可从55度变成10度，用电节省 8成。未来全球的交通号志全面改建为LED产业的重要商机之一，目前台北市政府的交通管制工程，已于去年6月份在仁爱及光复南路口试用LED号志，估计未 来若以台北市1650处号志路口来计算，全年约可节省2710万度电，而全台湾交通号志若全面改建，其商机可高达80亿元台币。
LED产业全球市场现况
以可见光LED与不可见光LED来区分，目前不可见光LED约占40%，但成长率高于可 见光市场，1998~2003年五年的复合成长率估计为
