LED顯示屏基礎(chǔ)知識

1、LED顯示屏根底知識LED顯示屏根底知識發(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)光外表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：人眼對光源發(fā)光亮度強(qiáng)弱變化的反響是非線性的，特別是高亮度區(qū)域，人 眼對亮度的變化反響趨于飽和。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(bǔ) 償。補(bǔ)償曲線補(bǔ)償前ffi.l比照度：顯示屏上最高亮度和最低亮度

2、之差。灰度級：比照度均勻分成假設(shè)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(diǎn)LED是發(fā)光二極管(Light Emitting Diode)的簡稱，是光電領(lǐng)域中運(yùn)用極為廣泛的發(fā)光器件，其根本結(jié)構(gòu)是一個PN結(jié)。當(dāng)LED施加正向電壓時，多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動加 強(qiáng)，它們在空間電荷區(qū)復(fù)合時釋放岀的能量大局部轉(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)岀紅、綠、黃、藍(lán)等顏色的 光。LED是一個電流器件，電流越大，亮度越

3、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)工作電流到達(dá)20mA 時就能到達(dá)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(diǎn)亮的時間來實現(xiàn)。LED的最大脈沖 驅(qū)動電流為標(biāo)準(zhǔn)直流的2.510倍，一般取34。LED的參數(shù)：最大正向直流工作電流IFM ;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 ；峰值波長入P;水平視角2 9 1/2 ;垂直視角2 9 1/2 ; 工作環(huán)境溫度TOPT ;LED具有以下特點(diǎn)：亮度高，目前戶外單燈的亮度已達(dá)6000mcd;功耗低，具有較

4、高的電光轉(zhuǎn)換效率；壽命長，一般可達(dá)10萬小時；響應(yīng)速度快，ns級，無余輝；無輻射，無噪音；耐沖擊，性能穩(wěn)定；氐電壓小電流驅(qū)動，易于與計算機(jī)接口；1.2 LED 顯示屏的根本構(gòu)成以視屏為例，一般的LED顯示屏由計算機(jī)、控制系統(tǒng)、通訊電纜、屏體構(gòu)成?？刂葡?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(gòu)成?，F(xiàn)在某些系統(tǒng) 把采集卡、幀控板、長線發(fā)送板結(jié)合在一起做成一塊卡，稱做幀控卡。整個系統(tǒng)構(gòu)成如圖.9 所示：圖.95 . 1 LED 顯示屏控制系統(tǒng)LED顯示卡是LED顯示屏專用顯卡，該卡給出復(fù)合消隱信號BLANK、點(diǎn)時鐘信號CLK、 紅色信號RED 8位綠色信號GREEN 8位、

5、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(diǎn)時鐘周期并行輸出一個像素點(diǎn)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(diǎn)時鐘和水平掃描 的頻率HSYNC 都不一樣。例如，在640X480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60 X 480=28800Hz;點(diǎn)時鐘是28800 X 640=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，取岀進(jìn)行格式變換，然后經(jīng)過長線 驅(qū)動輸出。存儲器有單組方式和雙組

6、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(jìn)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)不可能喪失。但多了 一組存儲器本錢要高，控制電路要復(fù)雜。一般 的數(shù)據(jù)寫入時用點(diǎn)時鐘，讀岀時用另外一個頻率要比點(diǎn)時鐘低的時鐘信號，那么寫地址產(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 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，且兩線要均勻一致，即要

7、平衡。要傳送的TTL信號在 兩個信號線上分別產(chǎn)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(qū) 動器發(fā)岀的有用信號是差分信號，差分接收器對差分信號進(jìn)行接收并放大，對共模信號加以抑制，這樣有用圖.11從干擾信號中區(qū)分出來了。RS-485 接口電平轉(zhuǎn)換電原理如圖.12圖.12RS-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-485 電平,接收器A2將RS-485 接口信號轉(zhuǎn) 換成TTL信號。一般RS-4

8、85 傳輸率最大為10Mbit/s ，在此速率下電纜的容許長度為120m。實際比照后選用Motonola 產(chǎn)品 MC3487 與MC3486 。注意，同相信號和反相信號不能混接。R1、 R2 取 120 Q , R3、R4 取 50 Q , R5、R6 取 20MQ。行控板將相應(yīng)位置的數(shù)據(jù)信號截取，完成并串轉(zhuǎn)換并實現(xiàn)亮度控制后輸岀到集線板。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，那么每個脈沖占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(shù)難度較大，一般用控制發(fā)光的時間的方法來實 現(xiàn)，即采用快速比擬器實現(xiàn)脈寬調(diào)制。另外，也有按8位數(shù)據(jù)的每一位權(quán)的大小作為次數(shù)

9、 來對每一位進(jìn)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(yīng)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(yīng)的驅(qū)動口，方式的改變，也可把行控板和集線板 做在一塊板上。5 . 2 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(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像素，那一個像素的熒光粉就被點(diǎn)亮。而在LED顯示屏中對應(yīng)每一形 象素驅(qū)動電路有兩組鎖存器，一組鎖存用于當(dāng)前要顯示的行數(shù)據(jù)

10、，而另一組做串行數(shù)據(jù)移位 存放器，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(dāng)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(diǎn)亮。也就是說數(shù)據(jù)是一行同時被點(diǎn)亮的，每行數(shù)據(jù)點(diǎn)亮的時間根本上等于一行數(shù)據(jù)傳輸 的時間。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。掃描頻率幀頻只要到達(dá)一定值，由于視覺暫留現(xiàn)像使人眼覺得整屏同時點(diǎn)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 顯示屏分成假設(shè)干個組進(jìn)行逐行逐行掃描，每組的掃描都是同時進(jìn)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 掃描等幾種方式，以16行、8行、4行等為循環(huán)單位進(jìn)行掃描實現(xiàn)不同亮度，適應(yīng)各種需要。5 . 3 LED 顯示屏驅(qū)動系統(tǒng)顯示屏的像素點(diǎn)成矩陣排列，由行、列兩個信號共同確定一個像素點(diǎn)的亮滅行信號為掃描 信號，列信號為數(shù)據(jù)信號。每行并接出一公用極有共陰和共陽兩種作為行信號，選中 時該行電子開關(guān)翻開，再由列信號決定該行有那些像素點(diǎn)亮雙