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钜盛电子:详解LED显示屏基础知识和特性用途

发布时间:2019-10-25 17:44:05


LED显示屏是一种平板显示器,由一个个小的LED模块面板组成,用来显示文字、图像、视频、录像信号等各种信息的设备。

1.背景介绍:

LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关 ,灯球刚开始全是蓝光的,后面再加上荧光粉,根据用户的不同需要,调节出不同的光色,广泛使用的有红、绿、蓝、黄四种。由于LED工作电压低(仅 1.2~4.0V),能主动发光且有一定亮度 ,亮度又能用电压(或电流)调节,本身又耐冲击、抗振动、寿命长(10 万小时),所以在大型的显示设备中,尚无其他的显示方式与LED显示方式匹敌。

把红色和绿色的LED晶片或灯管放在一起作为一个像素制作的显示屏称为三色或双基色屏,把红、绿、蓝三种LED晶片或灯管放在一起作为一个像素的显示屏叫三基色屏或全彩屏。如果只有一种色就叫做单色或单基色屏,制作室内 LED 屏的像素尺寸一般是1.5-12 毫米,常常采用把几种能产生不同基色的LED管芯封装成一体,室外LED 屏的像素尺寸多为6-41.5毫米,每个像素由若干个各种单色LED组成。

无论用LED制作单色、双色或三色屏,欲显示图象需要构成像素的每个LED的发光亮度都必须能调节,其调节的精细程度就是显示屏的灰度等级。灰度等级越高,显示的图像就越细腻,色彩也越丰富,相应的显示控制系统也越复杂。一般 256 级灰度的图像,颜色过渡已十分柔和,而16级灰度的彩色图像,颜色过渡界线十分明显。所以,彩色LED屏当前都要求做成256级到4096级灰度的。

2.优势分析:

1)面积延展性,LCD面积大了难以实现无缝拼接,LED显示屏可任意延展,并实现无缝拼接。

2LCD等离子屏光通量衰减很快,一般运行一年半左右时间,就需要更换,但LED显示屏同等运行条件下至少五年没问题。

3LED刷屏机可运用互动技术,增强刷屏机作为广告媒介与广告受众之间的互动,如定制触摸屏、实现云技术播控管理等。

4)在显示效果方面,LED显示屏的高亮度、较广的观看角度和良好的色彩还原能力也优于LCD屏。LED刷屏机一般用于机场、商场、酒店、高铁、地铁、影院、展会、写字楼等,目标客户消费能力强,具有巨大的广告价值。

3.参数介绍

LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展,是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是:亮度高、工作电压低、功耗小、大型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔,正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性,可靠性、全色化方向发展。LED显示屏广泛应用在体育场馆、商业应用、银行、证劵、邮政、码头、商场、车站、邮政、电讯、机关、监控、学校、餐厅、酒店、娱乐、等不同户外场所的广告宣传。

LED显示屏性能超群:

1)发光亮度强,在可视距离内阳光直射屏幕表面时,显示内容清晰可见. 超级灰度控制 具有1024-4096级灰度控制,显示颜色16.7M以上,色彩清晰逼真,立体感强。

2)静态扫描技术,采用静态锁存扫描方式,大功率驱动,充分保证发光亮度。

3)自动亮度调节,具有自动亮度调节功能,可在不同亮度环境下获得最佳播放效果。

4)全面采用进口大规模集成电路,可靠性大大提高,便于调试维护。

5)先进的数字化视频处理,技术分布式扫描,BSV液晶拼接技术高清显示,模块化设计/恒流静态驱动,亮度自动调节,超高亮纯色象素,影像画面清晰、无抖动和重影,杜绝失真。视频、动画、图表、文字、图片等各种信息显示、联网显示、远程控制。

6)一般LED的发光寿命很长,生产厂家一般都标明为100,000小时以上,实际还应注意LED的亮度衰减周期,如大部分用于汽车尾灯的UR红管点亮十几至几十小时后,亮度就只有原来的一半了。亮度衰减周期与LED生产的材料工艺有很大关系,一般在经济条件许可的情况下应选用亮度衰减较缓慢的四元素LED

7)白色是红绿蓝三色按亮度比例混合而成,当光线中绿色的亮度为69%,红色的亮度为21%,蓝色的亮度为10%时,混色后人眼感觉到的是纯白色。但LED红绿蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因无法达到全色谱的效果,而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光,称为配色。

8)当为全彩色LED显示屏进行配色前,为了达到最佳亮度和最低的成本,应尽量选择三原色发光强度成大致为3:6:1比例的LED器件组成像素。

4.分类介绍

1)按使用环境分为户内 , 户外及半户外:

户内屏面积一般从不到1平米到十几平米, 室内LED显示屏在室内环境下使用,此类显示屏亮度适中、视角大、混色距离近、重量轻、密度高,适合较近距离观看。

户外屏面积一般从几平米到几十甚至上百平米,点密度较稀(多为2500-1000点每平米), 发光亮度在5500-8500cd/平米(朝向不同,亮度要求不同),可在阳光直射条件下使用,观看距离在几十米以外,屏体具有良好的防风抗雨及防雷能力。

半户外屏介于户外及户内两者之间, 具有较高的发光亮度, 可在非阳光直射户外下使用,屏体有一定的密封,一般在屋檐下或橱窗内。

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, 在某些特殊场合也可用黄绿色 ( 例如殡仪馆 )

双基色LED显示屏由红色和绿色LED灯组成,256级灰度的双基色显示屏可显示65,536种颜色(双色屏可显示红、绿、黄3种颜色)。

全彩色LED显示屏由红色、绿色和蓝色LED灯组成,可显示白平衡和16,777,216种颜色。

3)按控制或使用方式分同步和异步:

同步方式是指 LED显示屏的工作方式基本等同于电脑的监视器, 它以至少 30 / 秒的更新速率点点对应地实监视器上的图时映射电脑像 , 通常具有多灰度的颜色显示能力,可达到多媒体的宣传广告效果。

异步方式是指LED屏具有存储及自动播放的能力,在 PC 机上编辑好的文字及无灰度图片通过串口或其他网络接口传入 LED , 然后由 LED 屏脱机自动播放,一般没有多灰度显示能力,主要用于显示文字信息,可以多屏联网。

4)按像素密度或像素直径划分:

P1.58 400689/平米

P1.9 277000/平米

P2.0 250000/平米

P2.5 160000/平米

P3 111111/平米

P4 62500/平米

P5 40000/平米

P6 27777/平米

P7.62 17222/平米

P8 15625/平米

P10 10000 /平米

户外屏的像素直径及像素点数:

P10 10000/平米

P12.5 6400/平米

P16 3906/平米

P20 2500/平米

P25 1600 /平米

P31.25 1024 /平米

按显示性能可分为:

视频显示屏:一般为全彩色显示屏

文本显示屏:一般为单基色显示屏

图文显示屏:一般为双基色显示屏

行情显示屏:一般为数码管或单基色显示屏;

LED视频显示屏:显示器件是由许多发光二极管组成,可以显示视频、动画等各种视频文件。

常规型LED显示屏:采用钢结构将显示屏固定安装于一个位置。主要常见的有户外大型单立柱LED广告屏,以及车站里安装在墙壁上用来播放车次信息的单、双色LED显示屏等。

租赁型LED显示屏:在设计时,研发部就考虑到该屏经常会用于安装与拆卸,所以左右箱体采用带定位功能的快速锁连接,定位精准,整个箱体安装10秒之内完成。租赁屏主要用于舞台演出、婚庆场所以及大型春晚。

5.特点分析

1.亮度高:户外LED显示屏的亮度大于8000mcd/㎡,是唯一能够在户外全天候使用的大型显示终端;户内LED显示屏的亮度大于2000mcd/㎡。

2.寿命长:LED寿命长达100,000小时(十年)以上,该参数一般都指设计寿命,亮度暗了也算;

3.视角大:室内视角可大于160度,户外视角可大于120度。视角的大小取决于LED发光二极管的形状。

4.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;

5.易与计算机接口,支持软件丰富。

6.实际作用

1.起到商品宣传,吸引顾客的作用。

2.起到店面装饰,提高企业档次的作用。

3.起到照明,标新立异的作用。

4.起到普及知识的作用。(可用于播放企业产品的小信息,相关行业的知识)

5.起到公告板的作用。(促销,招聘信息发布)

6.起到烘托气氛的作用。通过显示屏幕可播放上级领导及各种贵宾莅临参观、指导的欢迎词,各种重大节日的庆祝词等。

7.起到警示作用,经常用于道路交通LED导航指示等。

不可否认,商家树立广告牌的最终目的就是宣传商品信息,吸引目标顾客,尽最大可能地赚取最大的利润。而LED广告牌正是为了实现这个目的成为企业宣传的头项选择。

7.技术指标

1)像素失控率

像素失控率是指显示屏的最小成像单元(像素)工作不正常(失控)所占的比例。而像素失控有两种模式:一是盲点,也就是瞎点,在需要亮的时候它不亮,称之为瞎点;二是常亮点,在需要不亮的时候它反而一直在亮着,称之为常亮点。一般地,像素的组成有2R1G1B2颗红灯、1颗绿灯和1颗蓝灯,下述同理)、1R1G1B2R1G3R6G等等,而失控一般不会是同一个像素里的红、绿、蓝灯同时全部失控,但只要其中一颗灯失控,我们即认为此像素失控。为简单起见,我们按LED显示屏的各基色(即红、绿、蓝)分别进行失控像素的统计和计算,取其中的最大值作为显示屏的像素失控率。

失控的像素数占全屏像素总数之比,我们称之为“整屏像素失控率”。另外,为避免失控像素集中于某一个区域,我们提出“区域像素失控率”,也就是在100×100像素区域内,失控的像素数与区域像素总数(即10000)之比。此指标对《LED显示屏通用规范》SJ/T11141-2003中“失控的像素是呈离散分布”要求进行了量化,方便直观。

国内的LED显示屏在出厂前均会进行老化(烤机),对失控像素的LED灯都会维修更换,“整屏像素失控率”控制在1/104之内、“区域像素失控率”控制在3/104之内是没问题的,甚至有的个别厂家的企业标准要求出厂前不允许出现失控像素,但这势必会增加生产厂家的制造维修成本和延长出货时间。在不同的应用场合下,像素失控率的实际要求可以有较大的差别,一般来说,LED显示屏用于视频播放,指标要求控制在1/104之内是可以接受,也是可以达到的;若用于简单的字符信息发布,指标要求控制在12/104之内是合理的。

2)灰度等级

灰度也就是所谓的色阶或灰阶,是指亮度的明暗程度。对于数字化的显示技术而言,灰度是显示色彩数的决定因素。一般而言灰度越高,显示的色彩越丰富,画面也越细腻,更易表现丰富的细节。

灰度等级主要取决于系统的A/D转换位数。当然系统的视频处理芯片、存储器以及传输系统都要提供相应位数的支持才行。目前国内LED显示屏主要采用8位处理系统,也即25628)级灰度。简单理解就是从黑到白共有256种亮度变化。采用RGB三原色即可构成256×256×256=16777216种颜色。即通常所说的16兆色。国际品牌显示屏主要采用10位处理系统,即1024级灰度,RGB三原色可构成10.7亿色。

灰度虽然是决定色彩数的决定因素,但并不是说无限制越大越好。因为首先人眼的分辨率是有限的,再者系统处理位数的提高会牵涉到系统视频处理、存储、传输、扫描等各个环节的变化,成本剧增,性价比反而下降。一般来说民用或商用级产品可以采用8位系统,广播级产品可以采用10位系统。

3)亮度鉴别等级

亮度鉴别等级是指人眼能够分辨的图像从最黑到最白之间的亮度等级。前面提到显示屏的灰度等级有的很高,可以达到256级甚至1024级。但是由于人眼对亮度的敏感性有限,并不能完全识别这些灰度等级。也就是说可能很多相邻等级的灰度人眼看上去是一样的。而且眼睛分辨能力每人各不相同。对于显示屏,人眼识别的等级自然是越多越好,因为显示的图像毕竟是给人看的。人眼能分辨的亮度等级越多,意味着显示屏的色空间越大,显示丰富色彩的潜力也就越大。亮度鉴别等级可以用专用的软件来测试,一般显示屏能够达20级以上就算是比较好的等级了。

4)驱动方式

常见的驱动方式一般有恒压驱动和恒流驱动,恒压驱动就是以恒定的电压输入进行驱动、点亮屏幕。这种方式很少见。恒流驱动就是用恒定的电流提供驱动、点亮大屏。常见的是1/81/41/16扫描方式。这些所谓的扫描方式是指相近的几个同色的灯用一个驱动芯片来进行驱动控制。当然驱动芯片越多亮度、刷新率越高,那么造价也是越高的。一般1/8是不错的选择。

8. 安装方式

镶嵌式安装:适用于面积较小室内屏。由于安装空间较小,为了不占用空间,根据屏体面积大小在墙体上挖出同样大小的面积,把led显示屏嵌入墙体中。要求墙体为实心墙体。采用前维护的方式,成本较高。

挂式安装:多适用于车站led电子显示屏等大型场所起到指示标牌作用。要求屏体面积较小(10平方米以下),要求必须要有合适安装的地点,如上方有横梁或过梁处,且屏体一般情况下要加后盖。

壁挂式安装:多适用于室内led显示屏的安装,面积较小(10平方米以下),墙体要求是实墙体,空心砖或简易隔挡墙均不适合此安装方式。

屋顶式安装:主要适用于户外广告led电子显示屏,安装地点主要是建筑物的屋顶,随着建筑物高度的增加要考虑的防风级别也要随着增加。

立柱式安装:多用于户外广告led显示屏的安装,视野开阔、周围比较空旷的地方,如广场、停车场等。根据屏体面积的大小又可以分为单立柱和双立柱式的安装。

选购要点:

环境亮度对于屏体的亮度要求

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):>5500CD/M2

4)户外(坐北朝南):>8000CD/M2

考虑用户场地所能允许的屏体面积的因素:

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。

9.用户需要的播放效果

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

10.显示屏的尺寸设计所要考虑的因素

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)或像素大小(户外屏);

4)显示屏一般的长宽比例;

5)图文屏:根据显示的内容确定;

6)视频屏:一般为43或接近43;理想的比例为169

如何辨别LED屏的好坏:

1平整度:LED显示屏的表面平整度要在±1mm以内,以保证显示图像不发生扭曲,局部凸起或凹进会导致显示屏的可视角度出现死角。车载LED显示屏厂家介绍平整度的好坏主要由生产工艺决定。

2亮度及可视角度:室内全彩屏的亮度要在8002000cd/m2,室外全彩屏的亮度要在50007500cd/m2,才能保证显示屏的正常工作,否则会因为亮度太低或太高看不清所显示的图像。亮度的大小主要由LED管芯晶体尺寸大小来决定。可视角度的大小直接决定显示屏受众的多少,故而角度越大越好。而其大小主要由管芯的封装方式来决定。

3白平衡效果:白平衡效果是显示屏最重要的指标之一,色彩学上当红绿蓝三原色的比例为14.60.16时才会显示出纯正的白色,如果实际比例有一点偏差则会出现白平衡的偏差,一般要注意白色是否有偏蓝色,偏黄绿色现象。车载LED显示屏厂家介绍白平衡的好坏主要有显示屏的控制系统来决定,管芯对色彩的还原性也有影响。

4有无色块色差:色块是指相邻模组之间存在较明显的色差,颜色的过渡以模块为单位了,引起色块现象主要是由控制系统较差,灰度等级不高,扫描频率较低造成的。

5色彩的还原性:色彩的还原性是指显示屏对色彩的还原性,既显示屏显示的色彩要与播放源的色彩保持高度一致,这样才能保证图像的真实感。

6有无马赛克、死点现象:马赛克是指显示屏上出现单元模组的颜色不均匀的效果,常亮或常黑的小四方块,即模组坏死现象,其主要原因为显示屏所采用的接插件质量不过关。死点指显示屏上出现的常亮或常黑的单个点,死点的多少主要由管芯的好坏来决定。


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