LED顯示屏基礎(chǔ)知識(shí)

1、讀書(shū)破萬(wàn)卷 下筆如有神 LED顯示屏基礎(chǔ)知識(shí) 一、LED顯示屏基礎(chǔ)知識(shí) 發(fā)光強(qiáng)度：光源在給定方向的元立體角內(nèi)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(qiáng)度。發(fā)光強(qiáng)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(qiáng)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(duì)光源發(fā)光亮度強(qiáng)弱變化的反應(yīng)是非線性的，特別是高亮度區(qū)域，人眼對(duì)亮度的變化反應(yīng)趨于飽和。為了使人眼對(duì)亮度變化的感覺(jué)是線性的，對(duì)發(fā)光亮度給予補(bǔ)償。 對(duì)比度：顯示屏上最高亮

2、度和最低亮度之差。 灰度級(jí)：對(duì)比度均勻分成若干等份，每一等份的亮度稱為一個(gè)灰度級(jí)。 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(diǎn) LED是發(fā)光二極管（Light Emitting Diode）的簡(jiǎn)稱，是光電領(lǐng)域中運(yùn)用極為廣泛的發(fā)光器件，其基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)PN結(jié)。當(dāng)LED施加正向電壓時(shí)，多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，它們?cè)诳臻g電荷區(qū)復(fù)合時(shí)釋放出的能量大部分轉(zhuǎn)換為光能。LED常用的材料是砷化鎵、磷化鎵等半導(dǎo)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(lán)等顏色的光。LED是一個(gè)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(guān)系。一般的發(fā)光二極管的靜態(tài)工作電流達(dá)到20mA時(shí)就能達(dá)到正常的發(fā)光亮度。LED顯示屏的工作方式一般動(dòng)態(tài)掃描的，LED的亮度變化通常是控制其點(diǎn)亮的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。LED的最大脈沖驅(qū)動(dòng)電流為標(biāo)準(zhǔn)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(shū)破萬(wàn)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(zhǎng)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(diǎn)： 亮度高，目前戶外單燈的亮度已達(dá)6000mcd

4、; 功耗低，具有較高的電光轉(zhuǎn)換效率； 壽命長(zhǎng)，一般可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)； 響應(yīng)速度快，ns級(jí)，無(wú)余輝； 無(wú)輻射，無(wú)噪音； 耐沖擊,性能穩(wěn)定; 低電壓小電流驅(qū)動(dòng)，易于與計(jì)算機(jī)接口； 1.2 LED顯示屏的基本構(gòu)成 以視屏為例，一般的LED顯示屏由計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)、通訊電纜、屏體構(gòu)成。控制系統(tǒng)一般由采集卡、幀控板、長(zhǎng)線發(fā)送板、長(zhǎng)線接收板、行控板、集線板構(gòu)成?，F(xiàn)在某些系統(tǒng)把采集卡、幀控板、長(zhǎng)線發(fā)送板結(jié)合在一起做成一塊卡，稱做幀控卡。整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成如圖.9所示： 圖.9 51 LED顯示屏控制系統(tǒng) 、CLK號(hào)信鐘時(shí)點(diǎn)、BLANK號(hào)信隱消合復(fù)出給卡該，卡顯用專屏示顯LED是卡示顯LED讀書(shū)破萬(wàn)卷 下筆如有神 紅

5、色信號(hào)RED（8位）綠色信號(hào)GREEN（8位）、蘭色信號(hào)BLUE（8位）、場(chǎng)同步信號(hào)VSYNC、行同步信號(hào)HSYNC，波形時(shí)序如圖10。一個(gè)點(diǎn)時(shí)鐘周期并行輸出一個(gè)像素點(diǎn)的24位數(shù)據(jù)信號(hào)，垂直掃描頻率（VSYNC）是60Hz,不同的分辨率模式，點(diǎn)時(shí)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(diǎn)，所以行頻是60480=28800Hz; 點(diǎn)時(shí)鐘是28800640=18.432MHz。（考慮消隱實(shí)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(chǔ)器中，取出進(jìn)行格式變換，然后

6、經(jīng)過(guò)長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)輸出。存儲(chǔ)器有單組方式和雙組方式，單組方式存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)讀取不能同時(shí)進(jìn)行，而數(shù)據(jù)是連續(xù)不斷的傳過(guò)來(lái)，所以數(shù)據(jù)可能丟幀。雙組方式兩組存儲(chǔ)器交替工作，一組寫(xiě)的時(shí)候，另一組就讀，數(shù)據(jù)不可能丟失。但多了一組存儲(chǔ)器成本要高，控制電路要復(fù)雜。一般的數(shù)據(jù)寫(xiě)入時(shí)用點(diǎn)時(shí)鐘，讀出時(shí)用另外一個(gè)頻率要比點(diǎn)時(shí)鐘低的時(shí)鐘信號(hào)，那么寫(xiě)地址產(chǎn)生和讀地址產(chǎn)生必須是相互獨(dú)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(yuǎn)，所以采用422或485標(biāo)準(zhǔn)，用差分的方式傳送。傳輸介質(zhì)采用雙絞線是因?yàn)殡p絞線本身對(duì)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(hào)要有兩根信號(hào)線

7、，且兩線要均勻一致，即要平衡。要傳送的TTL 信號(hào)在兩個(gè)信號(hào)線上分別產(chǎn)生同相信號(hào)和反相信號(hào)，在接收端取兩信號(hào)的差值。傳輸用的兩根雙絞線在長(zhǎng)度方向上完全對(duì)稱，它們所受的外界干擾程度是完全相同的，干擾信號(hào)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(qū)以加號(hào)信模共，對(duì)大放并收接行進(jìn)號(hào)信分差對(duì)器收接分，差號(hào)信分差是號(hào)信用有的出發(fā)器動(dòng)讀書(shū)破萬(wàn)卷 下筆如有神 用 樣有這抑制， .11 圖 .12 圖如理原電換轉(zhuǎn)平電口接RS-485。了來(lái)出分區(qū)中號(hào)信擾干從讀書(shū)破萬(wàn)卷 下筆如有神 圖.12 RS-485接口電平轉(zhuǎn)換電路 發(fā)送器A1將TTL電平轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的RS-48

8、5電平,接收器A2將RS-485接口信號(hào)轉(zhuǎn)換成TTL信號(hào)。 一般RS-485 傳輸率最大為 10Mbit/s，在此速率下電纜的容許長(zhǎng)度為120m。實(shí)際對(duì)比后選用Motonola產(chǎn)品 MC3487與MC3486。注意，同相信號(hào)和反相信號(hào)不能混接。R1、R2取120，R3、R4取50，R5、R6取20M。 行控板將相應(yīng)位置的數(shù)據(jù)信號(hào)截取，完成并串轉(zhuǎn)換并實(shí)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(jí)亮度等級(jí)，以掃描的方式控制亮度，則每個(gè)脈沖占1/256，亮度值是多少，就有多少個(gè)脈沖要掃。電路實(shí)現(xiàn)上技術(shù)難度較大，一般用控制發(fā)光的時(shí)間的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，即采用快速比較器實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制。另外，也有按8位數(shù)

9、據(jù)的每一位權(quán)的大小作為次數(shù)來(lái)對(duì)每一位進(jìn)行掃描，即在同樣長(zhǎng)的時(shí)間里按128、64、32、16、8、4、2、1次數(shù)比例對(duì)相應(yīng)位的數(shù)據(jù)掃描，利用人眼視覺(jué)暫留的現(xiàn)像在時(shí)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(hào)分到相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)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(dòng)態(tài)顯示方法類似CRT顯示器的動(dòng)態(tài)掃描過(guò)程，但它非逐點(diǎn)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(gè)像素，那一個(gè)像素的熒光粉就被點(diǎn)亮。而在LED顯示屏中對(duì)應(yīng)每一形象素驅(qū)動(dòng)電路有兩組鎖存器，一組鎖存用于當(dāng)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(shí)以串行移位的方式傳輸下一行的數(shù)據(jù)。當(dāng)一行數(shù)據(jù)傳輸完畢后，才由行使能信號(hào)（STB）把整行數(shù)據(jù)鎖入顯示鎖存器，再由行掃描信號(hào)（行解碼）將其點(diǎn)亮。也就是說(shuō)數(shù)據(jù)是一行同時(shí)被點(diǎn)亮的，每行數(shù)據(jù)點(diǎn)亮的時(shí)間基本上等于一行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間。這樣LED顯示屏被逐行逐行的掃描，逐行逐行的點(diǎn)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(dá)到一定值，由于視覺(jué)暫留現(xiàn)像使人眼覺(jué)得整屏同時(shí)點(diǎn)亮而無(wú)閃爍感，即完成了動(dòng)態(tài)掃描顯示。 LED顯示屏動(dòng)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(gè)組進(jìn)行逐行逐行掃描，每組的掃描都是同時(shí)進(jìn)行的。每掃完一組顯示一部分畫(huà)面，多組組合在一起就形成整個(gè)畫(huà)面。因此可把LED顯示屏分為1/16、1/8、1/4掃。要需種各應(yīng)，適度亮同不現(xiàn)實(shí)描掃行進(jìn)位單環(huán)循為等行4、行8、行16，以式方種幾等描讀書(shū)破萬(wàn)卷 下筆如有神 53 LED顯示屏驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 顯示屏的像素點(diǎn)成矩陣排列，由行、列兩個(gè)信號(hào)共同確定一個(gè)像素點(diǎn)的亮滅（行信號(hào)