發(fā)光二極管(LED)顯示技術

第4章發(fā)光二極管(LED)顯示技術4.1發(fā)光二極管基本知識4.2發(fā)光二極管顯示器件4.3有機發(fā)光二極管（OLED）顯示技術

習題四引言1、什么是led顯示屏？

LED就是lightemittingdiode，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡稱LED。LED是一種固態(tài)發(fā)光，是利用半導體或類似結構把電能轉換成光能的元件，屬于低場下的注入式電致發(fā)光。LED顯示屏（LEDpanel）是一種通過控制半導體發(fā)光二極管的顯示方式，大概的樣子就是由很多個通常是紅色的小燈組成，靠燈的亮滅來顯示字符。用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。

LED顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由LED矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏采用微型計算機進行控制，圖文、圖像并茂，以實時、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維動畫、錄像、電視、VCD節(jié)目以及現場實況。LED顯示屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強，靜如油畫，動如電影，廣泛應用于金融、稅務、工商、郵電、體育、廣告、廠礦企業(yè)、交通運輸、教育系統(tǒng)、車站、碼頭、機場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。

LED顯示屏可以顯示變化的數字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室內環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的優(yōu)點。

LED之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點分不開的。這些優(yōu)點概括起來是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定。LED的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。白色LED照明燈地磚燈禮品燈手電筒360°LED環(huán)形顯示器360°LED環(huán)形顯示器發(fā)光二極管(LED)2、簡史1907年HenryJosephRound第一次在一塊碳化硅里觀察到電致發(fā)光現象。由于其發(fā)出的黃光太暗，不適合實際應用;更難處在于碳化硅與電致發(fā)光不能很好的適應，研究被摒棄了。二十年代晚期BernhardGudden和RobertWichard

在德國使用從鋅硫化物與銅中提煉的的黃磷發(fā)光。再一次因發(fā)光暗淡而停止。1936年,GeorgeDestiau出版了一個關于硫化鋅粉末發(fā)射光的報告。隨著電流的應用和廣泛的認識，最終出現了“電致發(fā)光”這個術語。二十世紀50年代，英國科學家在電致發(fā)光的實驗中使用半導體砷化鎵發(fā)明了第一個具有現代意義的LED,并于60年代面世。據說在早期的試驗中，LED需要放置在液化氮里，更需要進一步的操作與突破以便能高效率的在室溫下工作。第一個商用LED僅僅只能發(fā)出不可視的紅外光，但迅速應用于感應與光電領域。

60年代末，在砷化鎵基體上使用磷化物發(fā)明了第一個可見的紅光LED。磷化鎵的改變使得LED更高效、發(fā)出的紅光更亮，甚至產生出橙色的光。到70年代中期，磷化鎵被使用作為發(fā)光光源，隨后就發(fā)出灰白綠光。LED采用雙層磷化鎵蕊片(一個紅色另一個是綠色)能夠發(fā)出黃色光。就在此時，俄國科學家利用金剛砂制造出發(fā)出黃光的LED。盡管它不如歐洲的LED高效。但在70年代末，它能發(fā)出純綠色的光。80年代早期到中期對砷化鎵磷化鋁的使用使得第一代高亮度的LED的誕生，先是紅色，接著就是黃色，最后為綠色。到20世紀90年代早期，采用銦鋁磷化鎵生產出了桔紅、橙、黃和綠光的LED。第一個有歷史意義的藍光LED也出現在90年代早期，再一次利用金鋼砂-早期的半導體光源的障礙物。依當今的技術標準去衡量，它與俄國以前的黃光LED一樣光源暗淡。

90年代中期，出現了超亮度的氮化鎵LED，隨即又制造出能產生高強度的綠光和藍光銦氮鎵Led。超亮度藍光蕊片是白光LED的核心，在這個發(fā)光蕊片上抹上熒光磷，然后熒光磷通過吸收來自蕊片上的藍色光源再轉化為白光。就是利用這種技術制造出任何可見顏色的光。今天在LED市場上就能看到生產出來的新奇顏色，如淺綠色和粉紅色。有科學思想的讀者到現在可能會意識到LED的發(fā)展經歷了一個漫長而曲折的歷史過程。事實上，最近開發(fā)的LED不僅能發(fā)射出純紫外光而且能發(fā)射出真實的“黑色”紫外光。那么LED發(fā)展史到低能走多遠，不得而知。也許某天就能開發(fā)出能發(fā)X射線的LED。然而，LED的發(fā)展不單純是它的顏色還有它的亮度，像計算機一樣，遵守摩爾定律的發(fā)展。每隔18個月它的亮度就會增加一倍。早期的LED只能應用于指示燈、早期的計算器顯示屏和數碼手表。而現在開始出現在超亮度的領域。將會在接下的一段時間繼續(xù)下去。例如，到2005年美國所有的交通信號指示燈將被LED所取代;美國汽車產業(yè)也會于十年內停止使用白熾燈而采用LED燈，包括汽車前燈。大多數的大型戶外顯示屏也采用成千上萬個LED以便產生高質量視頻效果。不久，LED將會照亮我們的家、辦公室甚至街道。高效節(jié)能的LED意味著太陽能充電電池能夠通過太陽光為其沖電。從而能夠把光源帶到第三世界及其他沒有電能的地方。曾經暗淡的發(fā)光二極管現在真正預示著LED新時代的來臨。①1962年,GE、Monsanto、IBM的聯合實驗室開發(fā)出了發(fā)紅光的磷砷化鎵(GaAsP)半導體化合物，從此可見光發(fā)光二極管步入商業(yè)化發(fā)展進程。②1965年，全球第一款商用化發(fā)光二極管誕生，它是用鍺材料做成的可發(fā)出紅外光的LED，當時的單價約為45美元。其后不久，Monsanto和惠普公司推出了用GaAsP材料制作的商用化紅色LED。這種LED的效率為每瓦大約0.1流明，比一般的60至100瓦白熾燈的每瓦15流明要低上100多倍。③1968年，LED的研發(fā)取得了突破性進展，利用氮摻雜工藝使GaAsP器件的效率達到了1流明/瓦，并且能夠發(fā)出紅光、橙光和黃色光。④1971，業(yè)界又推出了具有相同效率的GaP綠色芯片LED。⑤到20世紀70年代，由于LED器件在家庭與辦公設備中的大量應用，LED的價格直線下跌。事實上，LED在那個時代主打市場是數字與文字顯示技術應用領域。⑥80年代早期的重大技術突破是開發(fā)出了AlGaAsLED，它能以每瓦10流明的發(fā)光效率發(fā)出紅光。這一技術進步使LED能夠應用于室外信息發(fā)布以及汽車高位剎車燈(CHMSL)設備。⑦1990年，業(yè)界又開發(fā)出了能夠提供相當于最好的紅色器件性能的AlInGaP技術，這比當時標準的GaAsP器件性能要高出10倍。⑧在1991年至2001年期間，材料技術、芯片尺寸和外形方面的進一步發(fā)展使商用化LED的光通量提高了將近30倍。1994年，日本科學家中村修二在GaN基片上研制出了第一只藍色發(fā)光二極管，由此引發(fā)了對GaN基LED研究和開發(fā)的熱潮。⑨20世紀90年代后期，研制出通過藍光激發(fā)YAG熒光粉產生白光的LED，但色澤不均勻，使用壽命短，價格高。隨著技術的不斷進步，近年來白光LED的發(fā)展相當迅速，白光LED的發(fā)光效率已經達到38lm/W，實驗室研究成果可以達到70lm/W，大大超過白熾燈，向熒光燈逼近。⑩今天，白光LED發(fā)光效率最高已超過100lm/W,市場應用領域的白光LED光效一般約在70lm/W左右，盛麗光電的超高亮LED燈具光效約為100lm/W，已經遠遠超過傳統(tǒng)節(jié)能燈3：LED顯示屏的分類：

1）、根據基色分類單基色顯示屏:單一顏色（紅色或綠色）。雙基色顯示屏：紅和綠雙基色，256級灰度、可以顯示65536種顏色。全彩色顯示屏：紅、綠、藍三基色，256級灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬種顏色?；叶鹊燃壷饕Q于系統(tǒng)的A/D轉換位數。目前國內LED顯示屏主要采用8位處理系統(tǒng)，也即256（28）級灰度。簡單理解就是從黑到白共有256種亮度變化。采用RGB三原色即可構成256×256×256=16777216種顏色。即通常所說的16兆色。國際品牌顯示屏主要采用10位處理系統(tǒng)，即1024級灰度，RGB三原色可構成10.7億色單基色單基色：每個像素點只有一種顏色，多數用紅色，因為紅色的發(fā)光效率較高，可以獲得較高的亮度，也可以用綠色，還可以是混色，即一部分用紅色，一部分用綠色，一部分用黃色等。雙基色每個像素點有紅綠兩種基色，可以疊加出黃色，在有灰度控制的情況下，通過紅綠不同灰度的變化，可以組合出多種灰度顏色。三基色（全彩）也稱全彩色，每個像素點有紅綠藍三種基色，在有灰度控制的情況下，通過紅綠藍不同灰度的變化，可以很好地還原自然界的色彩，組合出上萬種顏色。2）、根據應用場所分類

根據應用場所的不同，可將LED顯示屏分為戶內、戶外及半戶外三種。室內顯示屏：發(fā)光點較小，一般Φ3mm--Φ8mm，顯示面積一般幾至十幾平方米。室外顯示屏：面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，具有防風、防雨、防水功能。戶內屏在制作工藝上首先是把發(fā)光晶粒做成點陣模塊，再由點陣模塊拼接為一定尺寸的顯示單元板，根據用戶要求，以單元板為基本單元拼接成用戶所需要的尺寸。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(huán)境使用，觀看距離在幾米以外，屏體不具備密封防水能力。戶外屏在制作工藝上首先是把發(fā)光晶粒封裝成單個的發(fā)光二極管，稱之為單燈，一般都采用具有聚光作用的反光杯來提高亮度；再由多只LED單燈封裝成像素模組，而由像素模組組成點陣式的顯示單元箱體，根據用戶需要及顯示應用場所，以一個顯示單元箱體為基本單元組成所需要的尺寸。箱體在設計上需要密封，以達到防水防霧的目的，使之適應室外環(huán)境，一般正面采用灌膠的方式來密封。半戶外屏

半戶外屏介于戶外及戶內兩者之間,具有較高的發(fā)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。3）根據功能分類根據屏幕所具有的功能，可將LED顯示屏分為條屏，圖文屏，視屏以及數碼混合屏四種。

LED數碼顯示屏：顯示器件為7段碼數碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數字的電子顯示屏。

LED點陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。

LED視頻顯示屏：顯示器件是由許多發(fā)光二極管組成，可以顯示視頻、動畫等各種視頻文件。。

條屏系列條屏系列：這類顯示屏主要用于顯示文字，可用遙控器輸入，也可以與計算機聯機使用，通過計算機發(fā)送信息?？梢悦摍C工作。因為這類屏幕多做成條形，故稱為條屏。。

圖文屏系列這類顯示屏主要用于顯示文字和圖形，一般無灰度控制。它通過與計算機通訊輸入信息。與條屏相比，圖文屏的優(yōu)點是顯示的字體字型豐富，并可顯示圖形，與視屏相比，圖文屏最大的優(yōu)點是一臺計算機可以控制多塊屏，且可以脫機顯示。。

視屏系列這類顯示屏屏幕像素與控制計算機監(jiān)視器像素點呈一對一的映射關系，有256級灰度控制，所以其表現力極為豐富，配置多媒體卡，視屏還可以播放視頻信號。視屏開放性好，對操作系統(tǒng)沒有限制，軟件也沒有限制，能實時反映計算機監(jiān)視器的顯示。。

數碼混合屏系列數碼屏廣泛用于證券交易所股票行情顯示、銀行匯率、利率顯示、酒店海鮮價目表、客房價目表等。多數情況下，在數碼屏上加裝條屏來顯示歡迎詞、通知、廣告等。支持遙控器輸入。

4）根據屏顯示面形狀分類除了常見的平面屏以外，還有曲面屏，如弧形屏、球面屏等。

。

5)、按發(fā)光點直徑分類室內屏：Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm、室外屏：Φ10mm、Φ12mm、Φ16mm、Φ19mm、Φ20mm、Φ21mm、Φ22mm、Φ26mm室外屏發(fā)光的基本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、藍發(fā)光二極管封在一個塑料筒內共同發(fā)光。6).顯示方式有靜態(tài)、橫向滾動、垂直滾動和翻頁顯示等。4.1發(fā)光二極管基本知識半導體光源的物理基礎發(fā)光二極管的結構發(fā)光二極管的驅動發(fā)光二極管的特點及應用發(fā)光二極管分類1．按發(fā)光管發(fā)光顏色分可分成紅色、橙色、綠色（又細分黃綠、標準綠和純綠）、藍光等。另外，有的發(fā)光二極管中包含二種或三種顏色的芯片。根據發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。

2．按發(fā)光二極管的結構分按發(fā)光二極管的結構分有全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結構。3．按發(fā)光管出光面特征分按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。

4．按發(fā)光強度和工作電流分按發(fā)光強度和工作電流分有普通亮度的LED（發(fā)光強度<10mcd）；超高亮度的LED（發(fā)光強度>100mcd）；把發(fā)光強度在10～100mcd間的叫高亮度發(fā)光二極管。一般LED的工作電流在十幾mA至幾十mA，而低電流LED的工作電流在2mA以下（亮度與普通發(fā)光管相同）。

除上述分類方法外，還有按芯片材料分類及按功能分類的方法。

超亮發(fā)光二極管有三種顏色，然而三種發(fā)光二極管的壓降都不相同。

紅色的壓降為2.0--2.2V

黃色的壓降為1.8—2.0V

綠色的壓降為3.0—3.2V。正常發(fā)光時的額定電流均為20mA。4.1.1半導體光源的物理基礎發(fā)光二極管（LED）：固態(tài)半導體器件核心：半導體的晶片

P型半導體：空穴占主導地位N型半導體：電子占主導地位++++++++++++++++++++NP內建電場空間電荷區(qū)空穴電子擴散漂移LED發(fā)光機理：電子與空穴發(fā)生復合時放出的能量半導體中晶體中電子可能存在的三種能態(tài)

1）價帶：參與原子間鍵合的電子可能存在的能帶

2）導帶：脫離原子束縛在晶體內自由運動的電子可能存在的能帶

3）禁帶：位于價帶和導帶之間，不存在電子的能帶半導體晶體發(fā)光是穿越這種材料固有禁帶的電子與價帶的空穴復合時所產生的現象。發(fā)光二極管(LED)晶片的發(fā)光顏色暗紅色（700nm）深紅色(640-660nm)橘紅色（615-635nm）琥珀色（600-610nm）黃色(590-595nm)黃綠色（565-575nm)純綠色（500-540nm）藍色（435-490nm）紫色(380-430nm)

紅色LED的中心材料是以Zn-O對作為發(fā)光中心的GaP，Zn-O對在其中起等電子捕集器的作用。GaP為間接躍遷型，在其中導入雜質Zn-O對作為發(fā)光中心，已實現較高效率的紅色LED，發(fā)光波長為700nm，晶體不發(fā)生自吸收現象，可以在低電流密度下獲得高輝度。

發(fā)光二極管(LED)在橙色、黃色LED中，使用的是以N為等電子捕集器的GaAsP；在綠色LED中，使用的是摻雜有高濃度N的間接遷移型GaP。而且，在純綠色LED中，正在使用不摻入雜質的GaP。發(fā)光二極管(LED)

藍色LED需要采用禁帶寬度大的材料已經在研究開發(fā)的有SiC，GaN，ZnSe，ZnS等。SiC是容易形成P-N結的材料，屬于間接躍遷型，依靠摻入雜質Al和N能級間的躍遷產生發(fā)光。GaN，ZnSe，ZnS為直接躍遷型，可獲得高輝度發(fā)光。這些材料的研究開發(fā)近年來獲得重大突破，高輝度藍色LED正在達到實用化。發(fā)光二極管(LED)LED晶片材料:發(fā)光半導體，具有單向導電性對LED材料的要求：

1）電子與空穴的數量盡量多

2）要求電子與空穴復合時放出的能量應與所需要的發(fā)光波長相對應晶片的組成：磷化鎵(GaP)鎵鋁砷(GaAlAs)砷化鎵(GaAs)氮化鎵（GaN）等材料組成，其內部結構具有單向導電性。半導體光源的物理基礎LED材料折射率很高ni

3.6在空氣中的反射率=(n1-1)2/(n1+1)2提高外部出光效率的方法：降低反射率，提高透過率（1）用折射率高的透明材料（環(huán)氧樹脂）覆蓋在芯片表面。（2）把芯片晶體表面加工成半球形

4.1.2發(fā)光二極管(LED)的結構發(fā)光二極管(LED)結構發(fā)光二極管(LED)結構一、支架：

1）、支架的作用：用來導電和支撐

2）、支架的組成：支架由支架素材經過電鍍而形成，由里到外是素材、銅、鎳、銅、銀這五層所組成。

3）、支架的種類：帶杯支架做聚光型，平頭支架做大角度散光型的Lamp。

二、銀膠銀膠的作用：固定晶片和導電的作用。銀膠的主要成份：銀粉占75-80%、EPOXY（環(huán)氧樹脂）占10-15%、添加劑占5-10%。銀膠的使用：冷藏，使用前需解凍并充分攪拌均勻，因銀膠放置長時間后，銀粉會沉淀，如不攪拌均勻將會影響銀膠的使用性能。三、晶片（Chip）：

焊單線正極性（P/N結構）晶片，雙線晶片。晶片的焊墊一般為金墊或鋁墊。其焊墊形狀有圓形、方形、十字形等四、金線：金線的作用：連接晶片PAD（焊墊）與支架，并使其能夠導通。金線的純度為99.99%Au；金線的尺寸有：0.9mil、1.0mil、1.1mil(密耳（千分之一寸）)等。五、環(huán)氧樹脂：環(huán)氧樹脂的作用：保護Lamp的內部結構，可稍微改變Lamp的發(fā)光顏色，亮度及角度；使Lamp成形。封裝樹脂包括：A膠（主劑）、B膠（硬化劑）、DP（擴散劑）、CP（著色劑）四部份組成。其主要成分為環(huán)氧樹脂（EpoxyResin）、酸酐類（酸無水物Anhydride）、高光擴散性填料（Lightdiffusion）及熱安定性染料（dye）

白色發(fā)光二極管的發(fā)光原理與其它發(fā)光二極管的發(fā)光原理稍有一點不同。目前有兩種發(fā)光模式能使發(fā)光二極管發(fā)出白色光。一種是采用二波長藍色光＋黃色光

發(fā)光模式的白色發(fā)光二極管，其基礎部分是一顆藍色發(fā)光二極管，在藍色發(fā)光二極管芯片的外面覆蓋一層熒光體層，當藍色發(fā)光二極管芯片發(fā)射出來的藍色光，有一部分在透過熒光體時被熒光體吸收，變成了黃光，黃光又與透過熒光體的藍光混合后就發(fā)出白色光。例如有的白色發(fā)光二極管發(fā)出的光是純白的，而有的發(fā)出的光是白偏藍的。另一種是采用三波長藍色光＋綠色光＋紅色光

發(fā)光模式的全彩色發(fā)光二極管。將紅、綠、藍三顆發(fā)光二極管封裝在同一個管殼中，三種原色的光混合也可以產生出白光，但是由于制作全彩色發(fā)光二極管的成本要相對較高，所以一般不會用全彩色發(fā)光二極管來制作照明燈，全彩色發(fā)光二極管主要是用來制造全彩色顯示屏，用全彩色發(fā)光二極管制作照明燈會大大增加產品的成本。

白色發(fā)光二極管的正向電壓降與其他發(fā)光二極管的正向電壓降不同。

白色發(fā)光二極管的正向電壓降約為3.5V左右，需要正向工作電流≥15mA左右時，才能使其正常發(fā)光。白光LED的原理和應用驅動電路是LED(發(fā)光二極管)產品的重要組成部分，其技術成熟度正隨著LED市場的擴張而逐步增強。無論在照明、背光源還是顯示板領域，驅動電路技術架構的選擇都應與具體的應用相匹配。作為LCD（液晶顯示器）的背光源，LED在便攜產品中的地位不可動搖，即便是在大尺寸LCD的背光源當中，LED也開始挑戰(zhàn)CCFL(冷陰極熒光燈)的主流地位；而在照明領域，LED作為半導體照明最關鍵的部件，更是因為它節(jié)能、環(huán)保、長壽命、免維護等優(yōu)點而受到市場的追捧。4.1.3發(fā)光二極管的驅動

直流驅動是最簡單的驅動方式。當前很多廠家生產的LED燈類產品都采用這種驅動方式，即采用阻、容降壓，然后加上一個穩(wěn)壓二極管，向LED供電，如圖4.3（a）所示。由于LED器件的正向特性比較陡，以及器件的分散性，使得在電壓和限流電阻相同的情況下，各器件的正向電流并不相同，從而引起發(fā)光強度的差異。以白光LED為例，白光LED需要大約3.6V的供電電壓才能實現合適的亮度控制。

直流驅動：電阻，電容，發(fā)光二極管電池：Vmax=4.2V,

Vmin=2.8V大多數便攜式電子產品都采用鋰離子電池作電源，它們在充滿電之后約為4.2V，安全放完電后約為2.8V，顯然白光LED不能由電池直接驅動。如果能夠對LED的正向電流直接進行恒流驅動的話，只要恒流值相同，各LED的發(fā)光強度就比較相近?？紤]到晶體管的輸出特性具有恒流的性質，所以可以用晶體管來驅動LED，如圖4.3（b）所示。TRLEDVcc恒流驅動：采用晶體管

此外，利用人眼的視覺暫留特性，采用反復通斷電的方式使LED器件點燃的方法就是脈沖驅動法，如圖4.3（c）所示。脈寬調制（Pulse-WidthModulation，PWM）技術是一種傳統(tǒng)的調光方式，它利用簡單的數字脈沖，反復開關LED驅動器，系統(tǒng)只需要提供寬窄不同的數字式脈沖，即可簡單地實現改變輸出電流，從而調節(jié)LED的亮度。該技術的優(yōu)點在于：能夠提供高質量的白光、應用簡單、效率高。但有一個致命的缺點是容易產生電磁干擾，有時甚至會產生人耳能聽見的噪聲。LavgImaxTonT脈沖驅動：視覺暫留白光質量高，應用簡單，效率高a)脈沖驅動種類：圖集成電路脈沖源對LED的驅動-1b）脈沖驅動圖CMOS-IC對LED的脈沖驅動-2C）脈沖驅動種類：圖IC+T對LED的驅動-3LED驅動器為滿足不同的輸入電壓，不同的輸出電流及不同的LED數量等要求，各半導體器件公司紛紛開發(fā)出各種新型白光LED驅動器。驅動器除可驅動白光LED外，也可驅動藍光LED或其他顏色的LED。另外，驅動器具有穩(wěn)定輸出或者可編程恒流輸出的特點，故可用驅動器作為穩(wěn)壓電源或者可編程恒流源。1、常用的LED電源驅動方案無論采用哪種電源驅動方案一般都不能直接給LED供電，對于不同的使用情況，在LED電源變換器的技術實現上有不同的方案。（1）低壓驅動由于電池供電時，電壓一般為0.8-1.65V，一般LED導通壓降在2V左右。低壓驅動LED需要把電壓升到足以使LED導通的電壓值。對于LED這樣的低功耗照明器件，這是一種常見的使用情況，這種方法主要用于便攜式電子產品，驅動小功率及中功率的白光LED，比如：LED手電筒，LED應急燈、節(jié)能燈等。（2）過渡電壓驅動是指給LED供電的電源電壓值在LED管壓降附近變動，這個電壓有時可能略高于LED的管壓降，有時可能略低于LED的管壓降，如一節(jié)鋰電池或兩節(jié)串聯的鉛蓄電池，滿電電壓在4V以上，電快用完的時候在3V以下，過渡電壓驅動LED的電源變換電路紀要解決升壓問題又要解決降壓問題。例如LED礦燈（采用高亮度LED光源替代傳統(tǒng)燈珠作為發(fā)光體，配合鋰離子電池生產的礦燈

)。（3）高壓驅動高壓驅動是指給LED供電的電壓始終高于LED的管壓降，始終大于5V，由穩(wěn)壓電源或者蓄電池供電，用于驅動LED燈，典型應用有太陽能草坪燈，機動車的燈光系統(tǒng)等。高壓驅動LED需要解決壓降問題，由于高壓驅動一般是由普通蓄電池供電，會用到比較大的功率，應該有盡量低的成本，變換器的最佳電路結構是串聯開關降壓電路。（4）市電驅動半導體照明普及應用必須要解決好的問題。市電是交流電，而且輸出電壓值很高，達到220V。用市電驅動首先要解決降壓和整流問題。另外，還應解決安全隔離。2、LED顯示驅動方式

LED顯示驅動方式可分為靜態(tài)顯示驅動和動態(tài)顯示驅動。（1）靜態(tài)顯示驅動法是指每一個LED燈分別對應一個獨立的I/O驅動口，其點亮和關閉由該驅動口對其控制，互不干擾。常采用的驅動電路7406、7407專用驅動電路如ULN2003/2008,74HC373、244、245、74LS244/245等有些單片機可直接驅動使用串行芯片的靜態(tài)顯示RXDTXDP1.0QAQHQH/RCLKSRCLKSERQAQHQH/RCLKSRCLKSERVCCVCC74HC594移位寄存器74HC594帶輸出鎖存的8位串入并出移位寄存器

靜態(tài)驅動顯示法一般應用在單個LED驅動或者LED數量比較少，并且所選的MCU的I/O驅動口比較充裕的條件下，由于每一個LED均由獨立的I/O口來控制，因此這種顯示驅動軟件的設計比較簡單。優(yōu)點：電路設計簡單，編程簡單，而且LED的亮度控制容易，只需在驅動兩端增加相應的電流調節(jié)電阻即可方便的實現亮度的調節(jié)。缺點：由于每個LED需要一個I/O口，因此對I/O口需求量大，不能實現大數量的LED顯示要求。（２）動態(tài)顯示驅動法將不同的LED模塊的所有LED驅動端一對一的連接到一起，其公共極分別由不同的I/O口來驅動稱為掃描線或者地址線，用這些地址線來選定某一個LED

。

單片機P2.0P2.7abcdefgdpP0.0P0.1P0.2P0.3想一想：和靜態(tài)連接的區(qū)別在哪里？

單片機

P2.0P2.7abcdefgdpP0.0P0.1P0.2P0.3電路的接法決定了必須采用逐位掃描顯示方式。即從段選口送出某位LED的字型碼，然后選通該位LED，并保持一段延時時間。然后選通下一位，直到所有位掃描完。怎樣實現顯示呢？簡單的程序流程選中第一個LED(P0.0為1，其他為0)送“1”的字型碼延時選中第二個LED送“2”的字型碼延時選中第三個LED送“3”的字型碼延時選中第四個LED送“4”的字型碼延時延時時間若為1S、10mS看到的現象分別是什么？靜態(tài)、動態(tài)顯示方式總結靜態(tài)顯示所有LED的位選均共同連接到+VCC或GND，每個LED的8根段選線分別連接一個8位并行I/O口。原理簡單；顯示無閃爍；占用I/O資源較多。動態(tài)顯示所有LED的段選線共同連接在一起共用一個8位I/O口而每個LED的位選分別由一根相應的I/O口線控制。因此必須采用動態(tài)掃描顯示方式。LED與驅動器的匹配

LED作為驅動電路的負載經常需要幾十個或者幾百個組合在一起構成發(fā)光組件，，選用什么樣的驅動器，以及LED作為負載選用什么樣的連接方式，直接關系到可靠性和壽命。將多個LED連接到一起的時候，正向電壓和電流均需要匹配，這樣整個組件才能產生一致的亮度。1、LED全部串聯的方式

優(yōu)點是通過每個LED的工作電流相等，一般應串入限流電阻Ｒ，要求驅動器輸出較高的電壓。當LED的一致性差別較大時，雖然分配到不同LED兩端的電壓不同，但通過每只LED的電流相同，故各LED的亮度一致。

當一只LED品質不良斷路后，串聯在一起的LED將全部不亮，解決的辦法是在每一只LED兩端并聯一個齊納二極管。當某一只LED品質不良短路的時候，如果采用穩(wěn)壓驅動方式，由于驅動器的輸出電壓不變，那么分配在剩余的LED兩端的電壓將升高，驅動輸出的電流將增大，容易損壞余下的LED

。如果采用恒流方式驅動，這時候由于驅動器輸出的電流保持不變，不影響余下的LED正常工作。2、LED全部并聯方式

在并聯設計中多只LED由具備獨立電流的驅動電路來驅動，并聯設計基于低驅動電壓，因此無需帶電感的升壓電路。

此外并聯設計具有低電磁干擾，低噪聲和高效率等特點，且容錯性強。

LED采用全部并聯方式時，要求LED驅動器輸出較大的電流，負載電壓較低，由于分配在所有LED兩端的電壓相同，當LED的一致性差別較大時，而通過每只LED的電流不一致，LED的電流亮度也不同。

LED采用全部并聯方式適合于電源電壓較低的產品供電場合（比如太陽能或電池供電）。當一只LED因品質不良短路，所有的LED將不亮，但如果并聯LED的數量較多，通過短路的LED的電流較大，足以將短路的LED燒成斷路。當一只LED因品質不良而斷路時，采用穩(wěn)壓LED驅動方式，驅動器的輸出電流將減小，但不影響余下的所有的LED工作。如果采用恒流驅動方法，驅動器輸出電流沒有變化，但是分配在其余LED上的電流將增大，容易損壞所有的LED。解決辦法：盡量多的并聯LED，使分配在其余LED上的電流不大，不影響其余LED的工作。3、混聯方式

混聯連接方式有兩種，一種是先將LED串聯，然后再并聯。

電路性能分析：

當一串聯支路上有一只LED短路時，該串聯電路上的電流增大，容易損壞該支路中的LED。

LED斷路時，采用穩(wěn)壓式驅動方式，電流減小，不影響余下的LED工作。另一種連接方式為先并聯再串聯試分析該電路的性能（1）一只LED短路（2）一只LED斷路應用于顯示屏的LED發(fā)光材料有以下幾種形式：①LED發(fā)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(huán)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。②LED點陣模塊由若干晶片構成發(fā)光矩陣，用環(huán)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(fā)光燈（或稱SMDLED）就是LED發(fā)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。

4.1.4發(fā)光二極管的特點及應用1.LED的主要特點：

(1)LED為非相干光，光譜較寬，發(fā)散角大；

(2)LED的發(fā)光顏色非常豐富；紅色：GaP:ZnO或GaAaP

材料橙色、黃色：GaAaP

材料藍色：GaN

材料通過紅、綠、藍三原色的組合，可以實現全色化。

(3)LED的輝度高，即使在日光下，也能視認；

(4)LED的單元體積?。?/p>

(5)壽命長，基本上不需要維修。電壓：LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據產品不同而異，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場所。效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少80%適用性：很小，每個單元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境穩(wěn)定性：10萬小時，光衰為初始的50%響應時間：其白熾燈的響應時間為毫秒級，LED燈的響應時間為納秒級.發(fā)光二極管(LED)特點對環(huán)境污染：無有害金屬汞顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過化學修飾方法，調整材料的能帶結構和帶隙，實現紅黃綠蘭橙多色發(fā)光。如小電流時為紅色的LED，隨著電流的增加，可以依次變?yōu)槌壬S色，最后為綠色價格：LED的價格比較昂貴，較之于白熾燈，幾只LED的價格就可以與一只白熾燈的價格相當，而通常每組信號燈需由上300～500只二極管構成。發(fā)光二極管(LED)特點

2.LED的主要應用:

指示燈：LED正在成為指示燈的主要光源數字顯示用顯示器：點矩陣型和字段型兩種方式平面顯示器：可進行電視畫面顯示光源：電視機、空調等的遙控器的光源干涉儀的光源低速率、短距離光纖通信系統(tǒng)的光源。超高亮度LED的應用

1．信息指示燈

汽車信號指示:汽車指示燈在車的外部主要是方向燈、尾燈和剎車燈；在車的內部主要是各種儀表的照明和顯示。超高亮度LED用于汽車指示燈與傳統(tǒng)的白熾燈相比具有許多優(yōu)點，在汽車工業(yè)中有著廣泛的市場。LED能夠經受較強的機械沖擊和震動。平均工作壽命MTBF比白熾燈泡高出幾個量級，遠遠高出汽車本身的工作壽命，因此LED剎車燈可封裝成一個整體，而不必考慮維修。

交通信號指示:用超高亮度LED取代白熾燈，用于交通信號燈、警示燈、標志燈現已遍及世界各地，市場廣闊，需求量增長很快。交通信號燈每個國家的主管部門都要制定相應的規(guī)范，規(guī)定信號的顏色、最低的照明強度，光束空間分布的圖樣以及對安裝環(huán)境的要求等。

2．大屏幕顯示

大屏幕顯示是超高亮度LED應用的另一巨大市場，包括:圖形、文字、數字的單色、雙色和全色顯示。在表2中列出了LED顯示的各種用途。傳統(tǒng)的大屏幕有源顯示一般采用白熾燈、光纖、陰極射線管等；無源顯示一般采用翻牌的方法。表3列出了幾種顯示的性能比較。3．液晶顯示(LCD)的背照明

在液晶顯示中至少有10%采用有源光作為背照明，光源可使LCD顯示屏的黑暗的環(huán)境下易讀，全色LCD顯示也需要光源。4．固體照燈

全色超高亮度LED的實用化和商品化，使照明技術面臨一場新的革命，由多個超高亮度紅、藍、綠三色LED制成的固體照明燈不僅可以發(fā)出波長連續(xù)可調的各種色光，而且還可以發(fā)出亮度可達幾十到一百燭光的白色成為照明光源。

LED顯示屏的應用涉及社會經濟的許多領域，

主要包括：交易、金融信息顯示1機場航班動態(tài)信息顯示2港口、車站旅客引導信息顯示3體育場館信息顯示4調度指揮中心信息顯示5LED顯示屏的應用涉及社會經濟的許多領域，主要包括：道路交通信息顯示6服務領域的業(yè)務宣傳及信息顯示7演出和集會8廣告媒體新產品9展覽和租賃104.2.1LED數碼顯示器1、LED顯示器的結構

基本的LED數碼管由7個條狀發(fā)光二極管芯片按照一定的方法排列而成，可以實現數字0-9的顯示，其具體結構有反射罩式、條形7段式及單片集成多位數字式等等。4.2發(fā)光二極管顯示器件（1）反射罩式數碼管一般用白色塑料做成帶反射腔的七段式外殼，將單個LED貼在與反射罩的七個反射腔互相對位的印刷電路板上，每個反射腔底部的中心位置就是LED芯片。在裝反射罩前，用壓焊方法在芯片和印刷電路上相應金屬條之間連好φ30μm的硅鋁絲或金屬引線，在反射罩內滴入環(huán)氧樹脂，再把帶有芯片的印刷電路板與反射罩對位粘合，然后固化。

反射罩式數碼管的封裝方式有空封和實封兩種。實封方式采用散射劑和染料的環(huán)氧樹脂，較多地用于一位或雙位器件。空封方式是在上方蓋上濾波片和勻光膜，為提高器件的可靠性，必須在芯片和底板上涂以透明絕緣膠，這還可以提高光效率。這種方式一般用于四位以上的數字顯示（或符號顯示）。（2）條形七段式數碼管屬于混合封裝形式。它是把做好管芯的磷化鎵或磷化鎵圓片，劃成內含一只或數只LED發(fā)光條，然后把同樣的七條粘在日字形“可伐”框上，用壓焊工藝連好內引線，再用環(huán)氧樹脂包封起來。（3）單片集成式多位數字顯示器是在發(fā)光材料基片上（大圓片），利用集成電路工藝制作出大量七段數字顯示圖形，通過劃片把合格芯片選出，對位貼在印刷電路板上，用壓焊工藝引出引線，再在上面蓋上“魚眼透鏡”外殼。它們適用于小型數字儀表中。2、LED數碼顯示器的分類（1）按字高分：筆畫顯示器字高最小有1mm（單片集成式多位數碼管字高一般在2～3mm）。其他類型筆畫顯示器最高可達12.7mm（0.5英寸）甚至達數百mm。（2）按顏色分有紅、橙、黃、綠等數種。（3）按結構分，有反射罩式、單條七段式及單片集成式。（4）從各發(fā)光段電極連接方式分有共陽極和共陰極兩種。（4）符號管、米字管的制作方式與數碼管類似。（5）矩陣管（發(fā)光二極管點陣）也可采用類似于單片集成式多位數字顯示器工藝方法制作。

共陽極（anode）：發(fā)光二極管的所有陽極連在一起，為公共端，接VCC，用陰極來驅動。

共陰極（cathode）：發(fā)光二極管的所有陰極連在一起為公共端，接地，用陽極來驅動。14段LED顯示器段排列方式如圖。經過適當的組合，可顯示數字和26個英文字母的大寫與小寫。字形碼要占雙字節(jié)。14段LED顯示器也分為共陰極和共陽極兩種結構。14段LED顯示器七段LED顯示器4.2.2圖文顯示屏1、特點圖文顯示屏的主要特征是只控制LED點陣的各個發(fā)光器件的通斷，而不控制LED的發(fā)光強弱。LED可以是單色的也可以是雙色的。甚至是多色。圖文顯示屏的外觀可以做成長條形，也可以做成矩形的平面圖文顯示屏。不論顯示圖形還是文字，都是控制與組成這些圖形或文字的各個點所在位置相對應的LED器件發(fā)光。通常事先把需要顯示的圖形文字轉換成點陣圖形，再按照顯示控制的要求以一定的格式形成顯示數據。對于只控制通斷的圖文顯示屏來說，每個LED發(fā)光器件占據數據中的1位（1bit），在需要該LED器件發(fā)光時數據中相應的位填1，否則填0。顯示圖形的數據文件，其格式相對自由，只要能夠滿足顯示控制的要求即可。文字的點陣格式比較規(guī)范，可以采用現行計算機通用的字庫字模，例如漢字就有宋體、仿宋體、楷體、黑體等多種可供選擇的方案。組成一個字的點陣，其大小也可以有16*16、24*24、32*32、48*48等不同規(guī)格。

條屏常用于簡短明確的信息，例如顯示車站、機場的車次、航班信息，或者商廈的歡迎詞，或寫字樓辦公區(qū)的簡短通知等等。平面顯示屏多用來顯示比較復雜的信息，如車站顯示多列列車的到開時刻、機場顯示各航班運行情況以及證券交易所顯示股票行情等等。

圖文顯示屏的顏色，有單色、雙色和多色幾種。最常用的是單色圖文屏。單色屏多使用紅色或橘紅色或橙色LED點陣單元。雙色圖文屏和多色圖文屏，在LED點陣的每一個“點”上布置有兩個或多個不同顏色的LED發(fā)光器件。換句話說，對應于每種顏色都有自己的顯示矩陣。顯示的時候，各顏色的顯示點陣是分開控制的。2、顯示屏的結構組成部分：屏體，計算機，控制器，智能點陣顯示單元，電源。（1）屏體主要部分是顯示點陣和行列驅動電路。如下圖所示，單色和雙色的屏。（2）智能點陣顯示單元該單元是獨立完成顯示任務的小系統(tǒng)，或者是整個圖文顯示屏的某一個局部，可以顯示漢字，線條，簡單圖形，主控用單片機。（3）主控器主控器采用單片機，有擴展的漢字庫，帶掉電保護的數據存儲器，實時日歷時鐘，兩個RS-485通信接口，均嵌入到LED中。（4）計算機將更換的現實內容送到主控器中，4.2.3LED圖像顯示屏圖像顯示屏是具有灰度級顯示功能的系統(tǒng)，它所顯示的圖像畫面更逼真，單色圖像顯示屏就如黑白電視一樣，灰度控制是產生單色的有深淺過渡的畫面。多色圖像顯示屏和彩色電視機一樣，由于每一種基色的灰度級均可單獨控制，因此可以得到從白到黑的各種不同顏色的組合。視頻屏又叫同步屏，它接收的是實時傳輸的視頻信號，如電視、DVD、錄像等，且需對模擬信號進行模數轉換。視頻屏的顯示信號與計算機或其它視頻同步一致。實時、同步、清晰地播放各種信息，可顯示二維、三維動畫、錄像、電視、VCD節(jié)目以及現場實況等。一般情況下一臺計算機控制一塊顯示屏，LED顯示屏上的圖像與控制機上顯示的圖像點點對應。視頻屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強，靜如繪畫作品，動如電影，廣泛應用于體育場館、會展中心、商場、賓館、醫(yī)院、銀行、建筑市場、拍賣行、展覽展示現場及其它公共場所。4.2.4LED顯示器件的顯示原理

LED顯示屏是通過一定的控制方式，用于顯示文字、文本、圖像、圖形和行情等各種信息以及電視、錄像信號并由LED器件陣列組成的顯示屏幕。

圖4.3LED顯示系統(tǒng)原理圖典型的LED顯示系統(tǒng)一般由信號控制系統(tǒng)、掃描和驅動電路以及LED陣列組成,如圖4.3所示。信號控制系統(tǒng)可以是嵌入式LED顯示屏的單片機系統(tǒng)、獨立的微機系統(tǒng)、傳呼接收與控制系統(tǒng)等。其任務是生成或接收LED顯示所需要的數字信號，并控制整個LED顯示系統(tǒng)的各個不同部件按一定的分工和時序協(xié)調工作。信號控制單元控制掃描單元驅動單元LED陣列LED顯示器件的顯示原理

信號控制單元控制掃描單元驅動單元LED陣列信號控制單元：可以由單片機系統(tǒng)、獨立的微機系統(tǒng)、傳呼接收與控制系統(tǒng)等組成。任務：生成或接收LED顯示所需要的數字信號，并控制整個LED顯示系統(tǒng)的各個不同部件按一定的分工和時序協(xié)調工作掃描控制單元：由譯碼器組成，用于循環(huán)選通LED陣列驅動單元：三極管陣列，給LED提供大電流

行掃描電路主要由譯碼器組成，用于循環(huán)選通LED陣列行。列驅動電路多分為三級管陣列，給LED提供大電流。移位寄存器/鎖存器由傳入并出寄存器和鎖存器（或帶所存功能的移位寄存器）構成。待顯示數據就緒后，控制系統(tǒng)首先將第一行數據打入移位寄存器并鎖存，然后由行掃描電路選通LED陣列的第一行，持續(xù)一定時間后，在用同樣方法顯示后續(xù)行，直至完成一幀顯示，如此循環(huán)往復。LED顯示器件的顯示原理顯示數據就緒后，信號控制單元首先將第一行數據傳到掃描控制單元的位移寄存器并鎖存，然后由行掃描電路選通LED陣列的第一行，持續(xù)一定時間后，再用同樣方法顯示后續(xù)行，直至完成一幀顯示。如此循環(huán)，根據視覺暫留，屏幕刷新速率>25F/s以上就沒有閃爍感

大屏幕可采用分區(qū)并行顯示

灰度的實現：通過調制LED的發(fā)光時間與掃描周期的比值（占空比）

色彩的實現：不同基色LED灰度組合便可調配出多種色彩

4.2.5LED顯示器件的掃描驅動電路

LED顯示器件掃描驅動電路實現對顯示屏所要顯示的信息內容的接收、轉換及處理功能。一般地說，顯示屏的控制系統(tǒng)包括了輸入接口電路、信號的控制、轉換和數字化處理電路、輸出接口電路等，涉及的具體技術很多。其關鍵技術包括1.串行傳輸（被廣泛采用）與并行傳輸2.動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存3.校正技術4.輸入接口技術5.自動檢測，遠程控制技術等1.串行傳輸與并行傳輸。

LED顯示屏上數據的傳輸方式主要有串行和并行兩種，目前廣為采用的主要為串行控制技術。這種控制方式的顯示屏的每一個單元內部的不同驅動電路、各級聯單元之間每個時鐘僅傳送一個位(具體實現時每種顏色各一位)的數據。采用這種方式，可采用的驅動IC種類較多，不同顯示單元之間的聯線較少，可減少顯示單元上的數據傳輸驅動元件，從而提高整個系統(tǒng)的可靠性和具體工程實現的容易程度。2.動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存。從系統(tǒng)控制實現顯示信息的刷新原理有動態(tài)掃描技術和靜態(tài)鎖存技術，一般室內顯示屏多采用動態(tài)掃描技術，若干行發(fā)光二極管共用一行驅動寄存器，根據共用一行驅動寄存器的發(fā)光二極管像素數目，具體有1/4、1/16掃描等。室外顯示屏基本上采用的是靜態(tài)鎖存技術，即每一個發(fā)光二極管都對應有一個驅動寄存器。相對于掃描而言，靜態(tài)鎖存控制的驅動寄存器無需時分工作，從而保證了每一個發(fā)光二極管的亮度占空比為100%。3.Υ校正技術(GAMMACORRECTION)。由于LED顯示屏本身不具有CRT的T特性，因此，在全彩色顯示屏的控制技術上，通常對輸入的視頻信號進行Υ校正處理。所謂Υ校正就是對色度曲線的選擇，色度曲線的不同對圖像顏色、亮度、對比及色度有極大影響。在不同情況下適度調整色度曲線可以達到最佳質量畫面。Υ校正一般有模擬校正和數字校正兩種處理方法。目前有些廠家在全彩屏的每一控制板內都嵌入了Υ校正功能，可以靈活選擇所要的色度，其曲線數值在控制板上存儲，且對紅、綠、藍每色的曲線數值分別單獨存儲。4.輸入接口技術。目前在信號輸入接口上可以滿足全數字化信號輸入、模擬信號輸入、全數字化信號和模擬信號二者兼容的輸入以及高清晰度電視信號輸入等多種方式。

全數字化信號輸入方式接受外部全數字化輸入信號，在使用多媒體卡的顯示屏系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)的輸入接口即為全數字化信號輸入方式。多媒體卡將視頻模擬信號及計算機自身的信號轉換成符合控制系統(tǒng)輸入要求的數字信號，這種形式顯示計算機信息時效果很好。在顯示視頻圖像時，如果由于計算機本身及軟件的性能不好，容易出現圖像模糊以及馬賽克等現象。

模擬信號輸入方式只能接受外部模擬輸入信號。這種輸入方式的顯示屏增加了模數轉換電路，將視頻信號或來自計算機顯卡的模擬信號轉換為全數字信號后進行處理。在顯示視頻圖像時效果很好，但顯示計算機信息有時會出現局部拖尾。

全數字化信號和模擬信號二者兼容的輸入方式是優(yōu)勢二種輸入方式的有機結合，能接受模擬輸入信號以及全數字化輸入信號，在顯示視頻圖像和計算機信息時均能達到理想的顯示效果。在此基礎上，增加部分轉換電路，將高清晰度電視信號還原成紅、綠、藍三基色數字信號以及外同步信號，可顯示高清晰度電視(HDTV)的圖像。5.自動檢測、遠程控制技術

LED顯示屏構成復雜，特別是室外顯示屏，供電、環(huán)境亮度、環(huán)境溫度條件等對顯示屏的正常運行都直接影響，在LED顯示屏的控制系統(tǒng)中可根據需要對溫度、亮度、電源等進行自動檢測控制。也可根據需要遠程實現對顯示屏的亮度調節(jié)、色度調節(jié)、圖像水平和垂直位置的調節(jié)、工作方式的轉換等等。繼灰階響應時間，動態(tài)對比度之后，2008年液晶顯示器的焦點技術將轉移到色域上，這一點已經是所有業(yè)內人士的共識。但是目前市場上可以購買到的廣色域產品還非常少，價格也相對較高一些，普通的消費者對于色域還不甚了解。下面介紹各種控制機制●單片機控制單片機控制是LED顯示屏控制中的簡單的一種方式。待顯示信息固化在ROM里或來自傳感器等，由單片機讀取并控制LED顯示。多用于簡單固定文字或監(jiān)控數據顯示的條形屏等。這種控制方式簡單，靈活，成本低。但是，內容和顯示方式的編輯、更改較麻煩，使用不方便。

●微機控制

微機控制LED顯示屏一般都需要專用的接口電路如LED專用顯示卡、LED專用多媒體卡等。此類控制中較多的是VGA（VideoGraphicsArray）同步技術。LED顯示屏的VGA同步控制技術是指LED顯示屏能夠實現跟蹤微機CRT窗口上的顯示信息，是LED顯示屏成為微機的大型顯示終端。一般是對顯示卡的RGB信號輸出進行采樣，或直接從VGA卡上的特征插座上取得RGB的數字信號，處理后用于驅動LED顯示屏電路。這種控制方式充分發(fā)揮了豐富強大的微機軟件功能，而且具有較強的編輯功能，內容和顯示方式的更改、增刪簡單方法，便于顯示數據的保存、管理和打印輸出；但是成本較高，每個顯示屏都要附帶微機系統(tǒng)，對于一些室外、遠距離、分散的應用場合，工程施工和日常維護都有諸多不便?！裰鲝目刂撇捎梦C（上位機）和單片機（下位機）分布管理和控制LED的顯示。上位機負責顯示數據處理與顯示任務分配，有時還要與其他系統(tǒng)進行通信；下位機作為控制器件，接收并執(zhí)行來自上位機的任務，指揮控制LED顯示屏上各部件協(xié)調工作。上位機與下位機一般通過RS232或RS422通信，一臺上位機可以管理、控制多個下位機同時顯示。紅外遙控在LED顯示屏控制板（一般為單片機系統(tǒng)）前端加入紅外遙控接收器編解碼電路，解碼電路先將紅外接收探頭解調后分離出的16位PCM(脈沖編碼調制)串行碼值進行校驗，提取有效的8位數據碼值，提供給控制板驅動LED顯示屏。采用紅外遙控可以實現開關屏幕及文字編輯，無需專用計算機或其它外設配置，遙控距離可達十幾米。這種控制方式常與其它方式結合使用。通信傳輸和網絡控制

根據對信息傳輸顯示的實時性，LED顯示屏的傳輸控制有通信傳輸和視頻傳輸。通信傳輸采用標準的RS-232或RS-485計算機數據串行通訊方式，通過串口按一定的通訊協(xié)議接收來自計算機串口或其它設備串口的信號，經過處理后按一定的規(guī)律傳送到顯示屏上顯示。這種控制方式的顯示屏的功能比較單一，適用于簡單文字、圖形顯示，主要是單色及雙基色顯示屏控制使用，一般情況下直接傳輸距離可達千米。視頻傳輸方式則是把LED顯示屏與多媒體技術結合起來，實現了在LED顯示屏上實時顯示計算機監(jiān)視器上的內容，也可播放錄像及電視節(jié)目，一般用于播放實時信息的顯示屏都采用視頻控制方式，具體傳輸是采用成對的專用長線傳輸接口電路。

●GPRS/GSM無線控制

利用遍布全國的GPRS/GSM基站，通過GPRS/接收模塊遠程接收信號并通過單片機處理對各類遠端顯示屏實施控制。此類技術在城市群顯、銀行IC卡收費、系統(tǒng)掛失、卡號廣播、機動車輛防盜定位報警等方便已有應用。LED顯示原理舉例1、數碼管顯示器2、LED點陣模塊顯示屏1、數碼顯示器（1）驅動電路如果數碼管為共陽極形式，那么它的驅動級應為集電極開路（OC）結構。如果數碼管為共陰極形式，那么它的驅動級應為射極輸出或源極輸出結構（2）驅動方式

控制數碼管驅動級的控制電路（也稱驅動電路）有靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。

靜態(tài)驅動也稱直流驅動。靜態(tài)驅動是指每個數碼管各用一個筆畫譯碼器（如BCD碼二-十進制譯碼器）譯碼驅動。集成電路TC5002內含有射極輸出驅動極，所以采用共陰極數碼管。A、B、C、D端為BCD碼（二---十進制的8421碼）輸入端，BL為數碼管熄滅及顯示狀態(tài)控制端，R為外接電阻。CMOS集成電路CC4511為源極輸出七段鎖存、譯碼驅動電路。

動態(tài)驅動是指所有的數碼管使用一個專門的譯碼驅動器，使各位數碼管逐個輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。由于動態(tài)掃描速度很快顯示效果和靜態(tài)驅動相同。6位LED動態(tài)顯示方法

單片機系統(tǒng)中常使用LED作為顯示器，在需要多位LED顯示時，為了簡化電路，降低成本，常將所有門的選線并聯在一起，由一個8位I/O口控制，實現各部的分時選通。2、LED點陣模塊顯示屏

LED點陣模塊顯示屏是指由發(fā)光二極管排成一個m×n的點陣，每個發(fā)光二極管構成點陣中的一個點。這種顯示器顯示的字形逼真，能顯示字符比較多，但控制比較復雜。適用于顯示漢字圖形和表格，廣泛應用于公共場所的信息發(fā)布。LED點陣的顯示原理

4×4共陰極LED陣列

LED點陣的行線上加載掃描選通信號，列線上為數據輸入，當行線上有一負脈沖選通信號時，列端四位數據中為“1”的發(fā)光二極管導通點亮。顯示采用逐行掃描方式，數據端不斷輸入數據，行掃描按順序逐行選通，掃描一個周期(4次)產生一幀畫面。LED點陣電路組成：這里選擇具有內部程序存儲器的AT89S51單片機作為控制電路，其P0接8×8矩陣式LED的陽極，由于P0口沒有上拉能力，所以采用接8個限流電阻后上接電源提供上拉電流，P2接矩陣式LED的陰極。點陣屏原理上拉就是將不確定的信號通過一個電阻鉗位在高電平，電阻同時起限流作用。下拉同理也是將不確定的信號通過一個電阻鉗位在低電平。上拉是對器件輸入電流，下拉是輸出電流；強弱只是上拉電阻的阻值不同，沒有什么嚴格區(qū)分。為增強輸出引腳的驅動能力，有的單片機管腳上也常使用上拉電阻。1．點陣原理

點陣內部結構及外形如上，8X8點陣共由64個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點上，當對應的某一行置1電平，某一列置0電平，則相應的二極管就亮。如要將第一個點點亮，則9腳接高電平13腳接低電平，則第一個點就亮了；如果要將第一行點亮，則第9腳要接高電平，而（13、3、4、10、6、11、15、16）這些引腳接低電平，那么第一行就會點亮；如要將第一列點亮，則第13腳接低電平，而（9、14、8、12、1、7、2、5）接高電平，那么第一列就會點亮。一般我們使用點陣顯示漢字是用的16*16的點陣宋體字庫，所謂16*16，是每一個漢字在縱、橫各16點的區(qū)域內顯示的。也就是說得用四個8*8點陣組合成一個16*16的點陣。(國家標準漢字庫中的每一個字均由256點陣來表示，即16*16點陣)

如下圖所示，要顯示“你”則相應的點就要點亮，由于我們的點陣在列線上是低電平有效，而在行線上是高電平有效，所以要顯示“你”字的話，它的位代碼信息要取反（因列輸出數據，行選通），即所有列（13~16腳）送(1111011101111111，0xF7，0x7F)，而第一行（9腳）送1信號，然后第一行送0；再送第二行要顯示的數據（13~16腳）送(1111011101111111，0xF7，0x7F)，而第二行（14腳）送1信號。依此類推，只要每行數據顯示時間間隔夠短，利用人眼的視覺暫停作用，這樣送16次數據掃描完16行后就會看到一個“你”字；列輸出數據，行選通掃描第二種送數據的方法是字模信號送到行線上再掃描列線也是同樣的道理（行輸出數據，列選通掃描）。同樣以“你”字來說明，16行（9、14、8、12、1、7、2、5）上送（0000000000000000，0x00，0x00）而第一列（13腳）送、“0”。同理掃描第二列。當行線上送了16次數據而列線掃描了16次后一個“你”字也就顯示出來了。（LED點陣一般不使用按列掃描的顯示方式，因為此種方式會使LED的亮度不夠）○●表示LED滅表示LED亮點陣法顯示漢字可用二進制數表示LED的亮與滅，每行16只LED共需16位二進制數，分為兩個字節(jié)。10H00H10HF8H10H88HFEH88H10H88H00010000000000000001000011111000000100001000100011111110100010000001000010001000………………………...00010010000010100001010000000110000100000000000012H0AH14H06H10H00H圖一漢字字模的產生圖一中第一行可以用10H和00H表示第一行LED的狀態(tài)，這樣全部16行共需32個字節(jié)。這32個十六進制數稱為該漢字的字模，“機”的字?？梢源娣旁诔绦虼鎯ζ髦?/p>

JI：DB010H,000H,010H,0F8H,010H,088H,0FEH,088HDB010H,088H,010H,088H,038H,088H,034H,088HDB054H,088H,050H,088H,091H,008H,011H,00AHDB012H,00AH,012H,00AH,014H,006H,010H,000H假設顯示數字“0”，如下圖所示：因此，形成的列代碼為00H，00H，3EH，41H，41H，3EH，00H，00H；只要把這些代碼分別送到相應的列線上面，即可實現“0”的數字顯示。數字“1”代碼建立如下圖所示：其顯示代碼為00H，00H，00H，00H，21H，7FH，01H，00H數字“2”代碼建立如下圖所示：其顯示代碼為00H，00H，27H，45H，45H，45H，39H，00H數字“3”代碼建立如下圖所示：其顯示代碼為00H，00H，22H，49H，49H，49H，36H，00H數字“4”代碼建立如下圖所示：其顯示代碼為00H，00H，0CH，14H，24H，7FH，04H，00H數字“5”代碼建立如下圖所示：其顯示代碼為00H，00H，72H，51H，51H，51H，4EH，00H數字“6”代碼建立如下圖所示：其顯示代碼為00H，00H，3EH，49H，49H，49H，26H，00H數字“7”代碼建立如下圖所示：其顯示代碼為00H，00H，40H，40H，40H，4FH，70H，00H數字“8”代碼建立如下所示：其顯示代碼為00H，00H，36H，49H，49H，49H，36H，00H數字“9”代碼建立如下所示：其顯示代碼為00H，00H，32H，49H，49H，49H，3EH，00H

要想在8×8的LED點陣上顯示一個數字，因為點陣的公共端是連接在一起的，就像我們在前面講過的數碼管的動態(tài)顯示類似，是不能同時將這些LED進行點亮的。只能采用按行或者是按列進行控制。那么，怎么樣去控制LED顯示一個字符的呢？送顯示代碼過程簡單如下：送第一列線代碼到P0端口，同時置第一行線為“0”，其它行線為“1”，延時2ms左右，送第二列線代碼到P0端口，同時置第二行線為“0”，其它行線為“1”，延時2ms左右，如此下去，直到送完最后一列代碼，又從頭開始送。

4.2.6LED顯示器件的技術指標一、虛擬像素顯示的定義：

顯示單元中每一點的紅、綠、藍顯示組成部分均勻分布，以配合像素的混色效果；虛顯示點的表征顏色由相鄰的紅、綠、藍像素混色構成。

虛擬像素的點是分散的，實像素的點是凝聚的。虛擬像素的發(fā)光點在燈管間，實像素的發(fā)光點在燈管上。

二、如何計算實像素點對應的LED管的數量？

當R、G、B以2、1、1分布時，一個像素點有兩個紅管、一個綠管和一個藍管組成。

當R、G、B以1、2、1分布時，一個像素點有一個紅管、二個綠管和一個藍管組成。

所以，實像素LED管的數量計算就是像素點數乘以（2+1+1）或乘以（1+2+1）。

三、虛擬象素的實現方法：

按2紅1綠1藍配出的燈板，如果是實像素、3×5點陣；虛擬效果將成為5×9點陣。換算關系為：單行或單列時：M=2N-1，M：虛擬點；N：實點。整體大屏的顯示效果是實像素的顯示效果的四倍：n是行