LED显示屏最硬核的产品培训知识

LED基础知识

1 ：什么是LED？

LED是发光二极管的英文缩写（Light emitting diode）,显示屏行业所说的“LED”，特指能发出可见光波段的LED

2：什么是像素？

LED显示屏的最小发光像素，同普通电脑显示器中说的“像素”含义相同；

3：什么是像素距(点间距) ？

由一个像素点中心到另一个像素点中心的距离； 

4：什么是LED显示模块？

由若干个显示像素组成的，结构上独立、能组成LED显示屏的最小单元。典型有“8×8”、“5×7”、“5×8”等，通过特定的电路及结构能组装成模组；

5：什么是DIP?

DIP是Double In-line Package的缩写，双列直插式组装；

6：什么是SMT?什么是SMD?

SMT就是表面组装技术（Surface Mounted Technology的缩写），是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺；SMD是表面组装器件（Surface mounted device的缩写）

7：什么是LED显示模组？

由电路及安装结构确定的、具有显示功能、能通过简单拼装实现显示屏功能的基本单

8：什么是LED显示屏？

通过一定的控制方式，由LED器件阵列组成的显示屏幕；

9：什么是插灯模组？ 优点和缺点是什么？

是指DIP封装的灯将灯脚穿过PCB板，通过焊接将锡灌满在灯孔内，由这种工艺做成的模组就是插灯模组；优点是视角大，亮度高，散热好；缺点是像素密度小；

10：什么是表贴模组？优点和缺点是什么？

表贴也叫做SMT，将SMT封装的灯通过焊接工艺焊接在PCB板的表面，灯脚不用穿过PCB板，由这种工艺做成的模组叫做表贴模组；优点是：视角大,显示图象柔和，像素密度大，适合室内观看；缺点是亮度不够高，灯管自身散热不够好；

11：什么是亚表贴模组？优点和缺点是什么？

亚表贴是介于DIP和SMT之间的一种产品，其LED灯的封装表面和SMT一样，但是它的正负级引脚和DIP的一样，生产时也是穿过PCB来焊接的，其优点是：亮度高，显示效果好，缺点是：工艺复杂，维修困难；

12：什么是3合1？其优点和缺点是什么？

是指将R、G、B三种不同颜色的LED晶片封装在同一个胶体内；优点是：生产简单，显示效果好，缺点是：分光分色难，成本高；

13：什么是3并1？其优点和缺点是什么？

3并1是由我们公司在同行业内首先创新并开始使用的，是指将R、G、B三种独立封装的SMT灯按照一定的间距垂直并列在一起，这样不但具有3合1所有的各个优点，还能解决3合1的各种缺点；

14：什么是双基色，伪彩、全彩显示屏？

通过不同颜色的发光二极管能够组成不同的显示屏，双基色是由红、绿或黄绿两种颜色组成、伪彩是由红色、黄绿、蓝色三种不同颜色组成、全彩是由红色、纯绿、纯蓝三种不同颜色组成；

15：发光强度(光度)的含义是什么?

发光强度（光度，I）定义为:点光源在某一方向上的发光强度，即是发光体在单位时间内所射出的光量，也简称为光度，常用单位为烛光（cd，坎德拉），一个国际烛光的定义为以鲸鱼油脂制成的蜡烛每小时燃烧120格冷（grain）所发出的光度，一格冷等于0.0648克

16：发光强度(光度)的单位是什么?

发光强度常用单位为烛光（cd，坎德拉），国际标准烛光（lcd）的定义为理想黑体在铂凝固点温度（1769℃）时，垂直于黑体（其表面积为1m2）方向上的60万分之一的光度，所谓理想黑体是指物体的放射率等于1，物体所吸收的能量可以全部放射出去，使温度一直保持均匀固定，国际标准烛光（candela）与旧标准烛光（candle）的互换关系为1candela=0.981candle

17：什么叫做光通量?光通量的单位是什么?

光通量（φ）的定义是：点光源或非点光源在单位时间内所发出的能量,其中可产生视觉者（人能感觉出来的辐射通量）即称为光通量。光通量的单位为流明（简写lm），1流明（lumen或lm）定义为一国际标准烛光的光源在单位立体弧角内所通过的光通量，由于整个球面面积为4πR2，所以一流明光通量等于一烛光所发出光通量的1/4π，或者说球面有4π,因此按照流明的定义可知一个cd的点光源会辐射4π流明，即φ（流明）=4πI（烛光），假定△Ω为很小的立体弧角，在△Ω立体角内光通量△φ，则有△φ=△ΩI

18：一英尺烛光的含义是什么?

一英尺烛光是指距离一烛光的光源（点光源或非点光源）一英尺远而与光线正交的面上的光照度，简写为1ftc（1 lm/ft2，流明/英尺2），即每平方英尺内所接收的光通量为1流明时的照度，并且1ftc=10.76 lux

19：一米烛光的含义是什么?

一米烛光是指距离一烛光的光源（点光源或非点光源）一米远而与光线正交的面上的光照度，称为勒克斯（lux，也有写成lx），即每平方公尺内所接收的光通量为1流明时的照度（流明/米2）

20：1 lux的含义是什么？

每平方公尺内所接收的光通量为1流明时的照度

21：照度的含义是什么?

照度（E）的定义为：被照物体单位受照面积上所接受的光通量，或者说受光照射的物体在单位时间内每单位面积上所接受的光度，单位以米烛光或英尺烛光（ftc）表示

22：照度与光度、距离之间有什么关系?

照度与光度、距离间的关系是：E(照度)=I(光度)/r2(距离平方)

23：被照体的照度大小与哪些因素有关?

被照体的照度与光源的发光强度及被照体和光源之间的距离有关，而与被照体的颜色、表面性质及表面积大小无关

24：光效（流明/瓦、lm/w）的含义？

光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率（瓦）的比值，称为该光源的光效

25：什么是色温？

当光源所发出的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时黑体的温度就为色温

26：什么是发光亮度？

LED显示屏单位面积所发出的光强度，单位是cd/㎡，简单说就是一平方米显示屏发出的光强度；

27：什么是亮度等级？

整屏亮度在最低到最高亮度之间的手动或自动调节的级数

28：什么是灰度等级？

在同一亮度等级下，显示屏从最暗到最亮之间的技术处理级数；

29：什么是对比度？

是画面黑与白的比值，也就是从黑到白的渐变层次。比值越大，从黑到白的渐变层次就越多，从而色彩表现越丰富。在投影机行业有2种对比度测试方法，一种是全开/全关对比度测试方式，即测试投影机输出的全白屏幕与全黑屏幕亮度比值。另一种是ANSI对比度，它采用ANSI标准测试方法测试对比度，ANSI对比度测试方法采用16点黑白相间色块，8个白色区域亮度平均值和8个黑色区域亮度平均值之间的比值即为ANSI对比度。这两种测量方法得到的对比度值差异非常大，这也是不同厂商的产品在标称对比度上差异大的一个重要原因。在一定的环境照度下，LED显示屏个基色在最大亮度和最大灰度等级时

30：什么是PCB？

PCB是（Printed Circuit Board的缩写）印刷电路板；

31：什么是BOM?

BOM是（Bill of material的缩写）物料清单；

32：什么是白平衡？什么是白平衡调节？

我们所说的白平衡，就是指白色的平衡，即R、G、B三种颜色的亮度3：6：1比例的平衡；R、G、B三种颜色的亮度比例及白色坐标的调节，称为白平衡调节；

33：什么是对比度？

在一定的环境照度下，LED显示屏最大亮度和背景亮度的比值；

34：什么是换帧频率？

单位时间内显示屏画面信息更新的次数；

35：什么是刷新频率？

显示画面被显示屏重复显示的次数；

36：什么是波长?

波长（λ）：波动传播过程中相邻的两个期中，对应点的距离或相邻的两个波峰或波谷间的距离，常用单位为mm

37：什么是分辩率

分辨率的概念简单说就是指屏幕上水平和方向垂直方向所显示的点数

38：什么是视角？什么是可视角？什么是最佳视角？

视角是观察方向的亮度下降到LED显示屏法线方向亮度的1/2时，同一个平面两个观察方向与法线方向所成的夹角。分为水平和垂直视角；可视角是刚好能看到显示屏上图像内容的方向，与显示屏法线所成的夹角；最佳视角是能刚好完整地看到显示屏上的内容，且不偏色，图像内容最清晰的方向与法线所成的夹角；

39：什么是最佳视距？

是能刚好完整地看到显示屏上的内容，且不偏色，图像内容最清晰的位置相对于屏体的垂直距离；

40：什么是失控点？分几种？

发光状态与控制要求不相符的像素点；失控点分为：盲点（亦称死点）、常亮点（或暗点）、闪点三种；

41：什么是静态驱动？什么是扫描驱动？两者的区别是什么？

从驱动IC的输出脚到像素点之间实行“点对点”的控制叫做静态驱动； 从驱动IC的输出脚到像素点之间实行“点对列”的控制叫做扫描驱动，它需要行控制电路；从驱动板上可以很清楚的看出：静态驱动不需要行控制电路，成本较高、但显示效果好、稳定性好、亮度损失较小等；扫描驱动它需要行控制电路，但成本低，显示效果差、稳定性较差、亮度损失较大等；

42：什么是恒流驱动？什么是恒压驱动？

恒流是指在驱动IC允许的工作环境内，恒定的输出设计时规定的电流值；恒压是指在驱动IC允许的工作环境内，恒定的输出设计时规定的电压值；

43：什么是非线性校正？

如果电脑输出的数字信号不加校正的显示在LED显示屏上会出现色彩失真，所以在系统控制电路内，将原来电脑输出的信号经过一个非线性函数计算得出的显示屏所需要的信号，由于前后信号之间属于非线性关系，所以，我们常常叫它作非线性校正；

44：什么是额定工作电压？什么是工作电压？什么是供电电压？

额定工作电压是指用电器正常工作时的电压；工作电压是指用电器在额定的电压范围内、正常工作时的电压值；供电电压分交流和直流供电电压，我们的显示屏交流供电电压都是AC220V~240V,直流供电电压都是5V；

45：什么是色彩失真？

是指同一个物体在自然界和在显示屏上显示，两者对于人眼感官视觉的差别；

46：什么是同步系统,什么是异步系统?

同步和异步是相对于电脑所言的，所谓同步系统，是指显示屏所显示的内容和电脑显示器同步显示的LED显示屏控制系统；异步系统是指，将计算机编辑好的显示数据事先存储在显示屏控制系统内，计算机关机后不会影响LED显示屏的正常显示，这样的控制系统就是异步系统；

47：什么是盲点检测技术?

通过上位机软件和底层硬件，能将显示屏上的盲点（LED开路及短路）检测出来，并形成报告告诉LED屏体管理者，这么一种技术就叫做盲点检测技术；

48：什么是电源检测?

通过上位机软件和底层硬件，能将显示屏上的各个供电电源的工作情况检测出来，并形成报告告诉LED屏体管理者，这么一种技术就叫做电源检测术技

49：什么是亮度检测? 什么是亮度调节?

亮度检测中的亮度是指LED显示屏所在的环境亮度，通过光传感器，将显示屏目前所处于的环境亮度检测出来，这种检测方式叫做亮度检测；亮度调节中说的亮度是指LED显示屏所发出的光亮度，检测出的数据反馈到LED显示屏控制系统或控制电脑，然后根据这个数据调节调节显示屏的亮度，叫做亮度调节

50：什么是实像素? 什么是虚拟像素？虚拟像素分几种？什么是像素共享?

实像素是指显示屏上的物理像素点数和实际显示的像素点数是1：1的关系，显示屏实际有多少点，只能显示多少点的图像信息；虚拟像素就是指显示屏上的物理像素点数和实际显示的像素点数是1：N（N=2、4）的关系，它能显示的图像像素比显示屏的实际像素多2倍或者4倍；虚拟像素按照虚拟的控制方式可分为：软件虚拟和硬件虚拟； 按照倍数关系分为：2倍虚拟和4倍虚拟，按照一个模组上的排灯方式分为：1R1G1B虚拟和2R1G1GB虚拟;  

51：什么是远程控制？在什么情况下使用？

所谓远程并不一定是远距离。远程控制包括主控制端和被控制端在一个局域网内，而空间距离并不远；及主控制端和被控制端在比较远的空间距离内两种；客户要求或者根据客户控制位置超出光纤直接控制的距离，那么就用远程控制；

52：什么是光纤传输？什么是网线传输？

光纤传输是将电信号转换成光信号利用透明的玻璃纤维传输；网线传输是利用金属导线直接电信号进行传输；

53：什么情况下用网线？什么情况下用光纤？

当显示屏和控制电脑的距离小于100M时，用网线传输；当两者间的距离小于500M大于100M时，用多模光纤，当距离大于500M以上时，用单模光纤；

54：什么是局域网控制？什么是互联网控制？

在局域网内部通过一台电脑控制另一台电脑或者连接到它上的外部设备，这种控制方式叫做局域网控制；主控制器通过访问被控制器在Interner网络中的IP地址，达到控制的目的，叫做互联网控制

55：什么是DVI?什么是VGA?

DVI是Digital Video Interface的缩写，即数字视频接口。它是现在国际通用的一种数字视频信号接口 ；VGA的英文全称是Video Graphic Array，即显示绘图阵列。它是R、G、B三种模拟输出得视频信号接口；

56：什么是数字信号？什么是数字电路？

数字信号指信号幅度的取值是离散的，幅值表示被限制在0和1两个有限个数值之内；处理和控制这种信号的电路叫做数字电路；

57：什么是模拟信号？什么是模拟电路？

模拟信号指在时间上信号幅度的取值是连续的；处理和控制这种信号的电路就叫做模拟电路；

58：什么是PCI插槽?

PCI插槽是基于PCI局部总线（Pedpherd Component Interconnect，周边元件扩展接口）的扩展插槽,PCI插槽是主板的主要扩展插槽，通过插接不同的扩展卡可以获得目前电脑能实现的几乎所有外接功能;

59：什么是AGP插槽?

加速图形接口.AGP是一种接口规范，可以使3D图形在普通个人电脑上以更快的速度显示。AGP是一种设计用来更快，更平稳地传送3D图形的接口。它使用普通个人电脑的主内存来刷新显示器显示的图像，支持纹理贴图，零缓冲和阿尔法混合等3D图形技术。

60：什么是GPRS?什么是GSM？什么是CDMA?

GPRS是通用分组无线业务(GeneralPacketRadioService),是在现有GSM系统上发展起来的一种新的承载业务,主要用于无线电通信；GSM是1992年欧洲标准化委员会统一推出的“GlobalSystemForMobileCommunication”标准（全球移动通信系统）的缩写，它采用数字通信技术、统一的网络标准，使通信质量得以保证，并可以开发出更多的新业务供用户使用。码分多址(Code Division Multiple Access),基于扩频技术的一种崭新而成熟的无线通信技术；

61：GPRS技术对显示屏的用处在那里？

在基于移动通信的GPRS数据网络上，将我们LED显示屏的数据通过GPRS收发模块进行数据通信，可以实现远程异地的点对点的小量数据传输！达到远程控制的目的；

62：什么是RS-232通讯、什么是RS-485通讯、什么是RS-422通讯? 各有什么好处？

RS-232;RS-485;RS422都是计算机的一种串行通信接口标准

RS-232 标准（协议）的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RS（recommeded standard）代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改

RS-232 接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片, 传输速率较低, 传输距离有限,一般在20M以内。

RS-485通信距离为几十米到上千米，采用平衡发送和差分接收，RS-485用于多点互连时非常方便。

RS422总线,RS485和RS422电路原理基本相同，都是以差动方式发送和接受，不需要数字地线。差动工作是同速率条件下传输距离远的根本原因，这正是二者与RS232的根本区别，因为RS232是单端输入输出，双工工作时至少需要数字地线 。发送线和接受线三条线（异步传输），还可以加其它控制线完成同步等功能。

RS422通过两对双绞线可以全双工工作收发互不影响，而RS485只能半双工工作，发收不能同时进行，但它只需要一对双绞线。

RS422和RS485在19kpbs下能传输1200米。用新型收发器线路上可连接台设备。

63：什么是ARM系统？对于LED行业而言，它有什么用处？

ARM（Advanced RISC Machines），ARM公司是专门从事基于RISC（精简指令集计算机）技术芯片设计开发的公司，既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。以含有这种技术的CPU为核心，构建成的信号控制处理系统，就叫做ARM系统。用ARM技术做成的LED专用控制系统，能够实现异步控制，通信方式可以有：对等网、局域网、互联网、和串口通信。它几乎包含所有的PC接口；

64：什么是USB接口？

     USB的英文缩写是UniversalSerialBus,翻译成中文就是“通用串行总线”，也称通用串联接口，它能支持热插拔，能最多连接127个PC外部设备；有USB1.0和USB2.0两种接口标准。

LED的各种特性

在某些半导体材料的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结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。

　　LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关，目前广泛使用的有红、绿、蓝三种。由于LED工作电压低（仅1.5-3V），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，目前尚无其他的显示方式与LED显示方式匹敌。

   LED电子显示屏是利用化合物材料制成pn结的光电器件。它具备pn结结型器件的电学特性：I-V特性、C-V特性和光学特性：光谱响应特性、发光光强指向特性、时间特性以及热学特性。

    1、LED电学特性

    1.1 I-V特性表征LED芯片pn结制备性能主要参数。LED的I-V特性具有非线性、整流性质：单向导电性，即外加正偏压表现低接触电阻，反之为高接触电阻。

如左图：

 

    (1) 正向死区：（图oa或oa′段）a点对于V0 为开启电压，当V＜Va，外加电场尚克服不了因载流子扩散而形成势垒电场，此时R很大；开启电压对于不同LED其值不同，GaAs为1V，红色GaAsP为1.2V，GaP为1.8V，GaN为2.5V。

    （2）正向工作区：电流IF与外加电压呈指数关系

    IF = IS (e qVF/KT –1) -------------------------IS 为反向饱和电流 。

    V＞0时，V＞VF的正向工作区IF 随VF指数上升 IF = IS e qVF/KT

    （3）反向死区 ：V＜0时pn结加反偏压

  V= - VR 时，反向漏电流IR（V= -5V）时，GaP为0V，GaN为10uA。

    （4）反向击穿区 V＜- VR ，VR 称为反向击穿电压；VR 电压对应IR为反向漏电流。当反向偏压一直增加使V＜- VR时，则出现IR突然增加而出现击穿现象。由于所用化合物材料种类不同，各种LED的反向击穿电压VR也不同。

 

1.2 C-V特性

    鉴于LED的芯片有9×9mil (250×250um)，10×10mil，11×11mil (280×280um)，12×12mil (300×300um)，故pn结面积大小不一，使其结电容（零偏压）C≈n+pf左右。

    C-V特性呈二次函数关系（如图2）。由1MHZ交流信号用C-V特性测试仪测得。

    1.3 最大允许功耗PF mA

    当流过LED的电流为IF、管压降为UF则功率消耗为P=UF×IF

    LED工作时，外加偏压、偏流一定促使载流子复合发出光，还有一部分变为热，使结温升高。若结温为Tj、外部环境温度为Ta，则当Tj＞Ta时，内部热量借助管座向外传热，散逸热量（功率），可表示为P = KT（Tj – Ta）。

   1.4 响应时间

    响应时间表征某一显示器跟踪外部信息变化的快慢。现有几种显示LCD（液晶显示）约10-3~10-5S，CRT、PDP、LED都达到10-6~10-7S（us级）。

    ① 响应时间从使用角度来看，就是LED点亮与熄灭所延迟的时间，即图中tr 、tf 。图中t0值很小，可忽略。

 

② 响应时间主要取决于载流子寿命、器件的结电容及电路阻抗。

    LED的点亮时间——上升时间tr是指接通电源使发光亮度达到正常的10%开始，一直到发光亮度达到正常值的90%所经历的时间。

    LED 熄灭时间——下降时间tf是指正常发光减弱至原来的10%所经历的时间。

不同材料制得的LED响应时间各不相同；如GaAs、GaAsP、GaAlAs其响应时间＜10-9S，GaP为10-7 S。因此它们可用在10~100MHZ高频系统。

2 LED光学特性

发光二极管有红外（非可见）与可见光两个系列，前者可用辐射度，后者可用光度学来量度其光学特性。

2.1 发光法向光强及其角分布Iθ

2.1.1 发光强度（法向光强）是表征发光器件发光强弱的重要性能。LED大量应用要求是圆柱、圆球封装，由于凸透镜的作用，故都具有很强指向性：位于法向方向光强最大，其与水平面交角为90°。当偏离正法向不同θ角度，光强也随之变化。发光强度随着不同封装形状而强度依赖角方向。

2.1.2 发光强度的角分布Iθ是描述LED发光在空间各个方向上光强分布。它主要取决于封装的工艺（包括支架、模粒头、环氧树脂中添加散射剂与否）

⑴ 为获得高指向性的角分布（如下图）

 

① LED管芯位置离模粒头远些；

② 使用圆锥状（子弹头）的模粒头；

③ 封装的环氧树脂中勿加散射剂。

采取上述措施可使LED 2θ1/2 = 6°左右，大大提高了指向性。

⑵ 当前几种常用封装的散射角（2θ1/2角）圆形LED：5°、10°、30°、45°

2.2 发光峰值波长及其光谱分布

⑴ LED发光强度或光功率输出随着波长变化而不同，绘成一条分布曲线——光谱分布曲线。当此曲线确定之后，器件的有关主波长、纯度等相关色度学参数亦随之而定。

LED的光谱分布与制备所用化合物半导体种类、性质及pn结结构（外延层厚度、掺杂杂质）等有关，而与器件的几何形状、封装方式无关。

下图绘出几种由不同化合物半导体及掺杂制得LED光谱响应曲线。其中LED 光谱分布曲线。其中

 

① 是蓝色InGaN/GaN发光二极管，发光谱峰λp = 460～465nm；

② 是绿色GaP:N的LED，发光谱峰λp = 550nm；

③ 是红色GaP:Zn-O的LED，发光谱峰λp = 680～700nm；

④ 是红外LED使用GaAs材料，发光谱峰λp = 910nm；

⑤ 是Si光电二极管，通常作光电接收用。

由图可见，无论什么材料制成的LED，都有一个相对光强度最强处（光输出最大），与之相对应有一个波长，此波长叫峰值波长，用λp表示。只有单色光才有λp波长。

⑵ 谱线宽度：在LED谱线的峰值两侧±△λ处，存在两个光强等于峰值（最大光强度）一半的点，此两点分别对应λp-△λ，λp+△λ之间宽度叫谱线宽度，也称半功率宽度或半高宽度。半高宽度反映谱线宽窄，即LED单色性的参数，LED半宽小于40 nm。

⑶ 主波长：有的LED发光不单是单一色，即不仅有一个峰值波长；甚至有多个峰值，并非单色光。为此描述LED色度特性而引入主波长。主波长就是人眼所能观察到的，由LED发出主要单色光的波长。单色性越好，则λp也就是主波长。如GaP材料可发出多个峰值波长，而主波长只有一个，它会随着LED长期工作，结温升高而主波长偏向长波。

2.3 光通量

光通量F是表征LED总光输出的辐射能量，它标志器件的性能优劣。F为LED向各个方向发光的能量之和，它与工作电流直接有关。随着电流增加，LED光通量随之增大。可见光LED的光通量单位为流明（lm）。

LED向外辐射的功率——光通量与芯片材料、封装工艺水平及外加恒流源大小有关。目前单色LED的光通量最大约1 lm，白光LED的F≈1.5~1.8 lm（小芯片），对于1mm×1mm的功率级芯片制成白光LED，其F=18 lm。

2.4 发光效率和视觉灵敏度

① LED效率有内部效率（pn结附近由电能转化成光能的效率）与外部效率（辐射到外部的效率）。前者只是用来分析和评价芯片优劣的特性。

LED光电最重要的特性是用辐射出光能量（发光量）与输入电能之比，即发光效率。

② 视觉灵敏度是使用照明与光度学中一些参量。人的视觉灵敏度在λ = 555nm处有一个最大值680 lm/w。若视觉灵敏度记为Kλ，则发光能量P与可见光通量F之间关系为 P=∫Pλdλ ； F=∫KλPλdλ

③ 发光效率——量子效率η=发射的光子数/pn结载流子数=（e/hcI）∫λPλdλ

若输入能量为W=UI，则发光能量效率ηP=P/W

若光子能量hc=ev,则η≈ηP ，则总光通F=（F/P）P=KηPW 式中K= F/P

④ 流明效率：LED的光通量F/外加耗电功率W=KηP

它是评价具有外封装LED特性，LED的流明效率高指在同样外加电流下辐射可见光的能量较大，故也叫可见光发光效率。

以下列出几种常见LED流明效率（可见光发光效率）：

 

LED发光颜色 λp（nm） 材料可见光发光效率（lm/w） 外量子效率

最高值 平均值

    红光 700660650 GaP:Zn-OGaAlAsGaAsP 2.40.270.38 120.50.5 1~30.30.2

    黄光 590 GaP:N-N 0.45 0.1

    绿光 555 GaP:N 4.2 0.7 0.015~0.15

    蓝光 465 GaN 10

    白光 谱带 GaN+YAG 小芯片1.6，大芯片18

品质优良的LED要求向外辐射的光能量大，向外发出的光尽可能多，即外部效率要高。事实上，LED向外发光仅是内部发光的一部分，总的发光效率应为η=ηiηcηe ，式中ηi向为p、n结区少子注入效率，ηc为在势垒区少子与多子复合效率，ηe为外部出光（光取出效率）效率。

由于LED材料折射率很高ηi≈3.6。当芯片发出光在晶体材料与空气界面时（无环氧封装）若垂直入射，被空气反射，反射率为（n1-1）2/（n1+1）2=0.32，反射出的占32%，鉴于晶体本身对光有相当一部分的吸收，于是大大降低了外部出光效率。

为了进一步提高外部出光效率ηe可采取以下措施：① 用折射率较高的透明材料（环氧树脂n=1.55并不理想）覆盖在芯片表面；② 把芯片晶体表面加工成半球形；  ③ 用Eg大的化合物半导体作衬底以减少晶体内光吸收。有人曾经用n=2.4~2.6的低熔点玻璃[成分As-S(Se)-Br(I)]且热塑性大的作封帽，可使红外GaAs、GaAsP、GaAlAs的LED效率提高4~6倍。

2.5发光亮度

亮度是LED发光性能又一重要参数，具有很强方向性。其正法线方向的亮度BO=IO/A，指定某方向上发光体表面亮度等于发光体表面上单位投射面积在单位立体角内所辐射的光通量，单位为cd/㎡ 或Nit。

 

若光源表面是理想漫反射面，亮度BO与方向无关为常数。晴朗的蓝天和荧光灯的表面亮度约为7000Nit（尼特），从地面看太阳表面亮度约为14×108Nit。

LED亮度与外加电流密度有关，一般的LED，JO（电流密度）增加BO也近似增大。另外，亮度还与环境温度有关，环境温度升高，ηc（复合效率）下降，BO减小。当环境温度不变，电流增大足以引起pn结结温升高，温升后，亮度呈饱和状态。

2.6寿命

老化：LED发光亮度随着长时间工作而出现光强或光亮度衰减现象。器件老化程度与外加恒流源的大小有关，可描述为Bt=BO e-t/τ，Bt为t时间后的亮度，BO为初始亮度。

通常把亮度降到Bt=1/2BO所经历的时间t称为二极管的寿命。测定t要花很长的时间，通常以推算求得寿命。测量方法：给LED通以一定恒流源，点燃103 ~104 小时后，先后测得BO ，Bt=1000~10000，代入Bt=BO e-t/τ求出τ；再把Bt=1/2BO代入，可求出寿命t。

 

长期以来总认为LED寿命为106小时，这是指单个LED在IF=20mA下。随着功率型LED开发应用，国外学者认为以LED的光衰减百分比数值作为寿命的依据。如LED的光衰减为原来35%，寿命＞6000h。

3 热学特性

LED的光学参数与pn结结温有很大的关系。一般工作在小电流IF＜10mA，或者10~20 mA长时间连续点亮LED温升不明显。若环境温度较高，LED的主波长或λp 就会向长波长漂移，BO也会下降，尤其是点阵、大显示屏的温升对LED的可靠性、稳定性影响应专门设计散射通风装置。

LED的主波长随温度关系可表示为λp（ T′）=λ0（T0）+△Tg×0.1nm/℃

由式可知，每当结温升高10℃，则波长向长波漂移1nm，且发光的均匀性、一致性变差。这对于作为照明用的灯具光源要求小型化、密集排列以提高单位面积上的光强、光亮度的设计尤其应注意用散热好的灯具外壳或专门通用设备、确保LED长期工作。

 

红色和绿色的LED放在一起作为一个象素制作的显示屏叫双色屏或彩色屏；把红、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屏的象素尺寸一般是2-10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屏的象素尺寸多为12-26毫米，每个象素由若干个各种单色LED组成，常见的成品称象素筒，双色象素筒一般由3红2绿组成，三色象素筒用2红1绿1兰组成。

　　无论用LED制作单色、双色或三色屏，欲显示图象需要构成象素的每个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级灰度的。

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。

LED全彩显示屏的全套配光方案，包括投产晶片的K-factor管理、封装工艺的控制、白平衡的调节以及LED 光学Lens的设计，代表着业界先进的配光解决理念。关键词：LED显示屏，白平衡，光学Lens设计中国大陆的LED显示屏产业最早起步于1987年前后，经过十来年的共同发展，现已初具规模。目前，LED显示屏的生产厂家越来越多，其中不乏一些优秀的企业，他们共同繁荣了这个新兴的高科技产业。二十一世纪是个平板显示的时代，LED显示屏作为平板显示的主流产品之一，也必将会有更大的前景。

LED显示屏是一种由计算机技术、信息处理技术、电子技术、光学及色度学等高新技术相结合的电子显示器，一般地说，LED显示屏又分为单色屏，双色屏及全彩屏。所谓单色屏，顾名思义，显示器是由单一的某种颜色的LED组成。把红色和绿色LED作为一个像素的显示屏叫双色屏或彩色屏。把红、绿、兰三种LED放在一起作为一个像素的显示屏叫三色屏或全彩屏。伴随绿色晶片亮度不断地提升，全彩屏正以一种前所未有的速度在普及和推广。特别是北京申奥的成功，它提出"绿色奥运"的号召，使得LED全彩屏的市场前景更为诱人。LED全彩屏又分为室内屏（Indoor）和户外屏（Outdoor），我们先介绍几个全彩屏的常用术语。

点(Pixel)：像素点的简称，一般由R/G/B三种颜色的LED组成。按组成的方式不同，又分为1R/1G/1B、2R/1G/1B、2R/2G/1B等不同的组合方式，它是全彩屏的基本成像单位。点间距（Pitch）：显示屏各像素的中心点之间的距离，一般用mm表示,它决定了一个全彩屏的像素数量。灰度等级(Gray Scale)：显示屏亮度调节的精细度就叫做显示屏的灰度等级,一般地说,灰度等级越高,显示颜色就越丰富。LED改变颜色的驱动方式一般有两种，一种是改变LED的电流。一般来说，LED 的工作电流最好设定在20mA以下，以保证LED的抗衰减性。另外一种是利用人眼的视觉惰性，用脉冲调制来实现灰度控制。人对像素平均亮度的感觉可取决于它的衰/灭（占空比），即周期性地改变占空比，只要这个周期足够短，人眼就感觉不出它的衰/灭。一般地说，室内屏的点间距（Pitch）为2-12mm，其中2-8mm的室内屏一般使用TOP型的贴片方式或现在发展起来的亚表贴方式。户外屏的点间距（Pitch）为14-26mm，以现在绿色LED亮度水平，Pitch为20mm的显示屏是其中最主流的产品。

LED配光方法

先了解下面这张CIE1931色度图

 

 

何谓三刺激值

色彩匹配函数提供了将任何光谱曲线转为三个数码（称为ＸＹZ三刺激值）的手段。三刺激值提供了对色彩的独特定义。它代表的是，在特定光源下匹配特定色彩，标准观察者所需的红、绿、蓝三种锥体细胞的反应量。这样就很有必要用数学的方法来确定色彩匹配函数以及计算三刺激值，而在日常的色彩量度中我们并不关注这些。

从下图可以简单说明三刺激值是如何被计算出来的。图中显示的是反射光谱上的每个速增波长都有一个与之关联的照明体的能量输出，并且有相应的红、绿、蓝锥体细胞回应所需的刺激值。在整个光谱内每隔10nm或5nm确定一组这样的数值，并对获得的结果汇总。三个结果乘以一个恒定的系数（取决于特定的照明体），从而产生XYZ刺激值。三刺激值是随后所有色度计算的基础。以上是一个相对简单的解释，实际的计算相当复杂。

: y' _3 J) @( a1 K( b2 i8 h6 B# W; m弄清三刺激值是如何被计算出来的，可以理解具有不同光谱反射的两个色彩为什么可以进行匹配。相同的光谱反射曲线总是产生相同的三刺激值，但三刺激值相同也可能光谱反射不同，就像同色异谱那样。

 

 

它包括投产晶片的K-factor管理、封装工艺的控制、白平衡的调配及LED Lens的光学设计等等。现分别陈述如下:

晶片的K-factor管理HERO光电对每一批量产产品的晶片都进行了严格地控制。我们为每一产品都建立了自己的档案，从这份档案中我们可以清楚知道某一生产令的投产晶片资料，而且会把所有的分级数据存档分析，这样我们就有了公司所有产品的K-factor明细，从而也从源头开始就把产品列入控制，我们就能根据客户的具体需求，精确地计算出我们所需要晶片的规格。特别是生产全彩显示屏用的产品，我们对晶片的控制特别严格，不仅仅是达到客户的亮度要求就够了，我们要站在客户的角度上，实实在在地为他们解决白平衡调节中所遇到的困难，除了要达到客户的波长要求和亮度要求外，以下两点细节要特别引起注意，

1、是成品的亮度要成正态分布，不能出现亮度不连续的现象，对波长的要求也一样，而且要特别注意晶片投料时一定要把所投晶片的波长平均值明细以及每板晶片的数量列出，要在电脑上进行分析，也可以作一个直方图，以明确晶片的波长分布是否成正态分布。如果以上细节不注意，显示屏制造商在调白平衡时，由于LED的亮度和波长不成正态分布，调整起来就特别不容易。

2、封装工艺的控制全彩显示屏用LED的封装工艺有自己的特点。我们首先要做的是控制原物料，因为户外全彩屏的使用环境恶劣，不是长期在高温下工作就是长期在低温下工作，而且长期受雨水的腐蚀，如LED的信赖度不是很好，很容易出现瞎点的现象，所以我们很注意对原物料品质的控制。公司有一整套物料检查的先进设备，可以帮助我们严格地控制原物料。我们全彩屏LED产品上，都是使用具有高导热、导电性能的优质铜支架，这样可以大大地降低LED的热阻。另外，我们对支架的镀层也作了特别规定，以保证我们的品质需求。为了提高成品的亮度，我们还对支架碗杯作了亚光处理。在环氧树脂的选择上，我们针对显示屏的工作特点，特别选用了能够抗UV的高Tg胶水。在烘烤工艺上，我们使用的是缓冷缓热的烘烤工艺，这种烘烤工艺经我们大量的实验，可以提高胶水的Tg点，而且最为关键的是它可以有效地降低胶水的内应力，这就大大地提高了产品的信赖性。

3、白平衡设计我们根据客户的需求，总结出一套自己的计算方式。客户只要将你所需要的亮度和显示屏的点间距告诉我们，我们就可以全方位地为客户服务，为客户的显示屏作一个完美的配光方案。为方便下面的介绍，我先介绍几个术语及定义。白平衡：将三种颜色调配到一种设想的白色的过程。调配可分两个内容：颜色和亮度。

1：设定固定条件：温度、电压、选用电源线。

2：设定颜色目标及范围（公差），一般是指目标颜色的X，Y值。

3：进行白色亮度调节。混合色的总亮度等于组成混合色的各种颜色的亮度总合称为亮度相加定律。颜色外观相同的光，不管它们的光谱成份是否一样，在颜色混合中具有相同的效果，就是说，凡是在视觉上相同的颜色都是等效的，由此定律可导出颜色的代替律。颜色匹配方程若以（C）代表被匹配颜色的单位，（R）（G）（B）代表产生混合色的红、绿、蓝三原色的单位，R、G、B、C分别代表红、绿、蓝和被匹配颜色的数量，当达到匹配时： C（C）≡R（R）≡G（G）≡B（B） ≡表示视觉上相等，R、G、B为代表量，可以为负值。

我们先介绍一个重心定律给大家，图中B为颜色1，G为颜色2，R为颜色3，C为G+R的混合色，W为B+C的混合色，这其实就是一个白平衡的示意图，我们可以把C作为绿色和红色的混合色，从图中可以看出，它大约位于黄色的区域，C再和蓝色混合，它可以通过我们的白色区间，是可以混出白光的。 其中B=X1+Y1+Z1C=X2+Y2+Z2 X1、Y1、Z1；X2、Y2、Z2为蓝光和混合色C的三刺激值。重心定律就是： CM/BM=B/C=（X1+Y1+Z1）/（X2+Y2+Z2） 也就是CM的距离与C成反比，即混合色中C所占的比重越大，CM的距离越短，这就和白灯制作时大家的经验一样，荧光粉的量越多，光色越偏黄（即CM越短）。下面给大家介绍我们的计算方法：

1. 首先要将面光源转为点光源，得出W点的亮度值，我们知道面光源的单位是Nit，即cd/㎡，而我们LED的亮度是mcd，我们注意将单位转mcd。用显示屏的总亮度除以每平方米的点数即可。

2. 寻找R、G两种颜色配色后的座标（已知R、G、B、W四点座标计算BW直线的延长线的交点可得出C点座标）。

3. 根据重心定律可计算出C点的IV值（已知W点的IV值）。

4. 根据补色原理，可以得出B、G、R的IV值。

5. 根据所需的IV值计算所需用的电流值（前提是已知20mA的IV值，且近似认为IV与电流成正比）。说明：

6.该方法可计算R/G/B各需要的LED数。

7.可近似的计算在使用过程中R/G/B所需要的电流值，这里的电流只能是近似值，有以下原因：

 ① IV与电流不一定完全成正比关系。

② 所知道的LED的IV、WD为一平均值。故在调白平衡时，还要根据实际情况，略作调整，不能完全照此数值来进行调节。

也许你认为上述方法过于专业和繁琐，那我们还有一种比较简便的方法供你参考，为解说方便，我们以举例的方式来介绍。我们知道，混合一种白光的R/G/B大致比例为3：6：1，我们根据这个知识就很方便地计算出每种颜色LED所需的亮度值。比如有一客户需要一块Pitch为16mm，亮度为5000Nit的户外全彩屏，那么我们应该怎样来计算我们的LED每种颜色到底需要多高亮度。

1.先计算每一平方米的Pixel数量=1㎡/（16mm X16mm X10-6）=3906 pcs/㎡

2.每一Pixel的亮度=5000Nit/3906 pcs/㎡=1.28cd/㎡

3.如果像素组成方式为1：1：1时，则可按以下方法计算 Red=1.28 X 30% X 1000=384mcd Green=1.28 X 60% X 1000=768mcd Blue=1.28 X 10% X 1000=128mcd这样我们很快就知道了答案，很方便是吗？但以上计算方法只能很粗略地计算，而且有一点要特别注意，由于LED装上屏后，要封上一层黑胶，这会降低LED的亮度，再加上各种不同的LED在老化后都有不同程度的衰减，根据我们多年的经验，为使显示屏达到在阳光下图像清晰所必需的5000Nit，最好将设计值提高30%，即为6500Nit比较安全。

Lens的光学设计LED是一个十分精密的光学系统，碗杯、晶片和Lens的搭配要十分得当才是一个好的光学设计。一般地说，我们原来大部份封装厂都没有很重视这一点，这也是我们的显示屏技术赶不上欧美等发达国家的一个很重要的原因。我们经过大量的分析，发现红色晶片和双垫极的绿、蓝色晶片，在晶片的材质、各结构层的厚薄、折射率以及它们裸晶光斑都有很大的差异，且它们的物理尺寸也相差太大，要想使R/G/B三种颜色的LED亮度变化在左右各90度的范围内保持高度一致，须使用不同的光学Lens。我公司投入力量研制出了两幅光学Lens（模条），一幅为红色晶片专用，另一幅为绿、蓝色专用。这样我们就成功地解决了这个多年的难题。下面我们将LED的R/G/B三色配光图与市面常见LED的R/G/B三色配光图作一比较，以便大家更明确。上两幅图是使用我公司自行研制光学透镜的LED产品的配光效果，分别为水平和垂直方向的亮度、角度变化曲线。下两幅图是目前市面常见LED产品的配光效果。从图中可以看出，市面LED产品在50度角度左右可能会偏红，要调整到比较理想的效果比较困难。我公司自行研制的产品考虑到了客户的这种需求，在左右90度范围内的红绿蓝三种颜色的配光曲线平滑，一致性好，达到理想水平，这就为显示屏的白平衡调节提供了强有力的支持。以上是我公司在LED封装及配光、配色方面的一些经验，借此机会与大家分享。愿我们与各LED显示屏企业共同齐心协力，为提高我国LED显示屏的整体技术水平而共同努力。

LED显示屏的基本构成

 

简单地讲LED显示屏就是由若干个可组合拼接的显示单元(单元显示板或单元显示箱体)构成屏体，再加上一套适当的控制器(主控板或控制系统)。所以多种规格的显示板(或单元箱体)配合不同控制技术的控制器就可以组成许多种LED显示屏，以满足不同环境，不同显示要求的需要。仔细分解一个LED显示屏，它由以下一些要素构成(以较为复杂的同步视频屏为例):

① 金属结构框架

　　户内屏一般由铝合金(角铝或铝方管)构成内框架，搭载显示板等各种电路板以及开关电源，外边框采用茶色铝合金方管，或铝合金包不锈钢，或钣金一体化制成。

户外屏框架根据屏体大小及承重能力一般为角钢或工字钢构成，外框可采用铝塑板进行装饰。

② 显示单元

　　是显示屏的主体部分，由发光材料及驱动电路构成。户内屏就是各种规格的单元显示板，户外屏就是单元箱体。

③ 扫描控制板

　　该电路板的功能是数据缓冲，产生各种扫描信号以及占空比灰度控制信号。

④ 开关电源

　　将220V交流电变为各种直流电提供给各种电路。

⑤ 双绞线传输电缆

　　主控仪产生的显示数据及各种控制信号由双绞线电缆传输至屏体。

⑥ 主控制仪

　　将输入的RGB数字视频信号缓冲，灰度变换，重新组织，并产生各种控制信号。

⑦ 专用显示卡及多媒体卡

　　除具有电脑显示卡的基本功能外还同时输出数字RGB信号及行，场，消隐等信号给主控仪。多媒体除以上功能外还可将输入的模拟Video信号变为数字RGB信号(即视频采集)。

⑧ 电脑及其外设

⑨ 其他信息源

　　电视机，DVD/VCD机,摄录像机及切换矩阵等。

 

显示屏的外观以及箱体的检验标准

一、外观检验

    检测方法：目测，手感

    1．颜色与样板相符合（正常视力在自然光或日光灯下观测无明显色差），同批产品无色差（注：色差包括颜色和光泽度）；涂层表面光滑、平整、均匀，表面不得有如下缺陷：不干返粘、颗粒、漏底、麻点、发花、起皱、机械损伤；

    2．涂层附着力：应无任何脱落现象（含交叉处）

    3．丝印外观：丝印内容应清晰、完整、颜色均匀，无毛边、缺损、拖尾、污染现象；所有丝印的具体内容、位置，图案及字体大小，由相应图纸来详细描述，生产厂家严格按图纸设计要求丝印。

二、箱体检验

    检测方法：实测检测工具：游标卡尺、卷尺、水平尺。

    要求：检验人员必须严格按照设计人员图纸对显示屏箱体来料进行逐一检验，检查是否有少、漏加工零件，如有此问题，应及时反映到主管或采购那里。

    1、组孔的冲制及焊接成型后应保证正面的平整度，四周面板不得有翘曲、变形，平面度误差小于1MM；箱体正面面板定位孔尺寸严格控制，孔径大小及孔距误差小于0.1MM；组孔轴线的X、Y方向应分别在同一直线上，且直线应分别垂直于箱体边缘，垂直度小于1MM。

    2、箱体外形尺寸偏差不大于0.5MM，两对角线相差不大于1MM。

    3、箱体各焊接处焊接必须牢固，无虚焊、漏焊等现象，焊接点必须磨平，焊缝处需做刮灰处理，处理工艺必须严格标准。焊缝处必须打磨密封防水，光滑平整无锐角。

    4、检查毛刺是否去除，锐角是否倒钝，不允许有刮手、刺手现象。

    5、各螺母及螺母柱必须经回牙处理，保证螺丝能顺利锁进。

    6、检验箱体整体装配要求是否按图纸如实加工，各配件（如锁、铰链）须采用现有标准件，装配时必须保证其机械强度和密封性能。

7、箱体在装模组时，生产部门注意箱体外圈螺丝需用M4内六角螺丝。

全彩LED大屏幕的设计

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60％。

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。

常见问题解答

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/㎡

（2） 半室内：>2000CD/㎡

（3） 户外（坐南朝北）：>4000CD/㎡

（4） 户外（坐北朝南）：>8000CD/㎡

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：3：6：1vGD-

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灯管，以使在色度图中的色三角形面积尽可能在近舌形谱色曲线，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？

计算方法如下：（以两红、一绿、一蓝为例）

红色LED 灯亮度：亮度（CD）/M2÷点数/M2×0.3÷2

绿色LED 灯亮度：亮度（CD）/M2÷点数/M2×0.6

蓝色LED 灯亮度：亮度（CD）/M2÷点数/M2×0.1

例如：每平米2500 点密度，2R1G1B，每平米亮度要求为5000 CD/㎡，则：

红色LED 灯亮度为：5000÷2500×0.3÷2=0.3

绿色LED 灯亮度为：5000÷2500×0.6÷2=1.2

蓝色LED 灯亮度为：5000÷2500×0.1=0.2

每像素点的亮度为：0.3×2+1.2+0.2=2.0 CD

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？

能。笔记本电脑的显卡是内置的，无法实现与控制系统的连接，目前京东方有一款笔记本现在带DVI接口，可以实现笔记本控制。

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？

不一定。户外屏安装结构要求严格，普通贴片LED 无法适应户外的恶劣环境；

户外屏亮度要求较高，目前普通贴片LED 无法达到户外屏的亮度要求。采用特殊工艺的贴片LED是可以做成户外屏。

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

双色屏：1280×768

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。

显示屏常规数据计算

 

 

 

3．最大实际功耗计算=总点数*像素组成*最大限制电流*供电电压

例:已知为静态实像素共有400个点,求此屏最大实际功耗

代入公式后=400*3*0.02*5 =120(W)

各种电路大限制电流：静态0.02A；1/2duty－0.03A；1/4duty－0.04A；1/8duty－0.05A；1/16duty－0.06A

 

求得X=4,Y=12÷4

Y=3(m)

5．单R灯亮计算=(所需亮度÷1㎡点数)*1000*0.3÷2 (备注 R:G:B=3:6:1)

   单G灯亮计算=(所需亮度÷1㎡点数)*1000*0.6

   单B灯亮计算=(所需亮度÷1㎡点数)*1000*0.1

例:已知为PH20mm所需亮度5000cd/㎡,求R.G.B单灯亮度

代入公式G=(5000÷2500)*1000*0.6

G=2*1000*0.6

G=1200(mcd)

代入公式R=(5000÷2500)*1000*0.3÷0.2

R=300(mcd)

代入公式B=(5000÷2500)*1000*0.1

         B=200(mcd)

6．电阻=电压÷电流(电压=电阻*电流;电流=电压÷电阻, 且电阻单位:Ω;电压单位V;电流单位A)

   例:已知电流为0.02A,电压为5V,求电阻

      R=5÷0.02

      R=250(Ω)

HERO公司模组常规则列表

(1).Indoor

P4:32x16pixel  128x64mm  1/8duty  1R1G1B(3合1)

P5:32x16pixel  160x80mm  1/8duty 1R1G1B(3合1)

P6:32x16pixel  192x96mm  1/8duty 1R1G1B(3合1或3并1)

P7.62:32x16pixel 243.84x121.92mm 1/8duty 1R1G1B(3合1或3并1)

P8:32x16pixel  256x128mm  1/8duty 2R1G1B(3合1或3并1)

P10:32x16pixel  320x160mm  1/4duty或static 1R1G1B或2R1G1B(3合1或3并1)

P12:16x16pixel  192x192mm  1/4duty或static 1R1G1B或2R1G1B(3合1或3并1)

(2).outdoor

P10:16x16pixel  160x160mm  1/4duty 1R1G1B

P12:16x8pixel  192x96mm  1/2duty或虚拟1/2duty 2R1G1B

P14:16x16pixel  224x224mm  静态或虚拟静态 2R1G1B

P16:16x8pixel  256x128mm  静态或虚拟静态 2R1G1B

P18:16x8pixel  288x144mm  静态或虚拟静态 2R1G1B

P20:16x8pixel  320x160mm  静态或虚拟静态 2R1G1B

P22:8x8pixel  176x176mm  静态或虚拟静态 2R1G1B

P25:8x8pixel  200x200mm  静态或虚拟静态 2R1G1B

P31.25:8x4pixel  250x125mm  静态 4R2G1B

P32:8x4pixel  256x128mm  静态 4R2G1B

如何识别好LED显示屏

随着LED显示屏的应用与普及，LED显示屏市场以一种前所未有的态势迅猛发展。这几年LED大屏幕的需求猛增，造成各种大小工厂雨后春笋般增长，刹那间各家都说自家好，客户难辨好丑，而且大都以价格为导向。但俗话说买家不如卖家精，大体上指买家如何精明去压价、去要求卖家，却还难以精明过卖家，让卖家占了便宜。结果就象五十万的宝马没买却买了三十万的捷达。

    然而，做为一名有诚信的制造厂商，应该把行业内的重要资讯事先告诉买家，以供他们选择，不搞信息不对称。

    LED全彩大屏幕经过这几年的发展，粗看似乎已为成熟产业，其实，无论是国内还是国外的厂商，仍是任重道远，特别是户外大屏幕，绝大部分产品经过两年的运行之后，就很难维持在用户的期望值之内了。

    为什么会这样呢？

    这里首先有一个大误区，大部分人认为屏幕的主要材料LED、IC寿命均达到10万小时，按365天/年，24小时/天运行，使用寿命有11年多，所以大部分客户只关心用知名的LED和IC。其实这两样只是必要条件，而不是充分条件,因为红、绿、蓝三种灯管的合理使用，对显示屏更加重要，对于不同颜色的灯管，要使其工作在最佳状态，对于一个好的显示屏会更加重要。IC的合理调节，也有助于克服PCB的不合理布线问题。就好象一台汽车有了好的发动机和电路控制，不一定就能成为一台好的汽车。这里面的关键因素是这样的：

    由于LED、IC属于半导体器件，它们对环境的使用条件要求挑剔，最好在室温25℃左右，其工作机理最好。但事实上一块户外大屏会应用在不同温度环境下，夏天可能在60℃以上，冬天可能在-20℃以下。当厂家生产产品时是以25℃为测试条件，把不同的产品分档分类，可事实运行的条件为60℃或者-20℃，这时LED、IC工作效率及表现不一致，可能原来属于一档的就会变成多档了，亮度就不一致，屏体也自然变花了。这是因为在不同的温度条件下，红、绿、蓝三种灯的亮度衰减和下降是不同的，在25℃时，其白平衡是正常的，但在60℃时，三种颜色的LED的亮度都有所下降，而且其衰减值不一致，所以会产生整屏亮度下降和偏色的现象，整屏的质量就会下降。而IC呢？IC的工作温度范围是在-40℃—85℃。由于外界温度过高而导致箱体内温度升高，如果箱内温度超过85℃，IC则会因为温度过高而导致工作不稳定，或温漂不同而产生通道间电流或片间差异过大而导致花屏。

    同时，电源也十分重要，由于电源在不同的温度条件下，其工作稳定性、输出电压值和带负载能力也会有所不同，由于它担负着后勤保障作用，所以它的保障能力直接影响到屏的质量。

    箱体设计对于显示屏也很重要，一方面是它的电路保护作用，另一方面是安全作用，同时还有防尘、防水作用。但更重要的是通风散热的热回路系统设计是否良好，随着开机时间的延长和外界温度的升高，元器件的热漂移也会增加，从而导致图像质量变差。

    以上这些因素都是相互关联的，都会影响到显示屏的质量和寿命。所以客户在选屏时，也要全面观察分析，作出正确判断。

温度对于大屏的影响还不仅如此，假定客户购买了一块宽10米高6米（60平方米）的大屏，虽然总面积不大，但内部组成是各个单元箱，各单元箱之间的温度不一定均衡，箱体内温度也会受空气对流影响而温度不一致，导致单元箱体之间，或单元箱体内部的温度不一样，带来半导体器件工作效率不一致，从而表现为LED灯的发光亮度不一致，看起来“花”屏。

 

影响LED显示屏质量的材料因素

如果是工作电压不够，或工作电压太低会出现灯不亮或亮度不够，如果供应商问题,可能为漏电，你可以采用QT2测试IR曲线，以波长确定亮度用无铅生产， LED是不是要求用无铅的， LED在过波锋炉时能承受的时间和温度是有限的。 世界一流的LED也只能承受3秒到5秒的高温冲击， 波锋浸锡温度还不能超过260度。

    而经常灯不亮和亮度不够的情况其一可能是VF, IR高引起的, 另一种亮度不够的情况是个别灯处在亮度级别的下限或不同级别所致了. 以上不良主要看你们生产时有没有受高低温, 瞬间大电流的冲击,静电打击了。

    一般材料规格上都会有说明的。其实不止LED，采用无铅焊之前应进行试产和可*性评估，以确保所有材料都能承受无铅焊的高温。

    亮度是有一个光谱的范围，一般供应商不一样，色彩、光谱都有区别。

    LED灯生产厂家为了节约成本，一般提供的光谱范围比较大。上限值的LED灯和下限值的LED灯有明显的差别。对这中情况，一般而言较难控制。

    由于LED灯比较脆弱，因此，过WAVE一般容易坏，但是换成无铅作业，其温度应该提高很多，所以是否因为温度的原因，也是可能的，即，温度提高导致了LED灯无法承受。对此两种情况，主要找供应商来解决。  

受环境因素影响而损坏

    安装在路边或桥梁上的灯具会受到不同震动影响，震动源来自过往的车辆，特别是过往的重载车辆。当灯具中某个元器件或某处与外部振动源发生共振，会产生对元器件或电路的破坏。根据以往的工作实践和经历，像图（１４）中原来焊接牢固的ＬＥＤ引线和图（１５）中连接牢固的导线发生脱焊分离，多数是由共振引起的。由于此灯具中的所有ＬＥＤ及电阻是串连工作的，所以电路中只要有一处开路，灯就不能正常工作。

受恶劣环境（如太阳暴晒、风吹雨打、振动等）的长期影响，以及人为因素影响，会使LED灯具原有封闭结构遭受不同程度的损坏，雨水和灰尘渗漏又会使内部电路遭受损坏。如雨水和灰尘在电的作用下对铜箔的腐蚀；产生的潮湿对电阻和ＬＥＤ引线的锈蚀等。人为作用导致的损坏  

当灯具放在人们能触及到的地方时，常常会受到某些人有意无意的按压、摇晃、敲打或者由搬运中的物体碰撞而损坏。

产品使用的安全性问题

    以上所分析的各种不利因素都会对LED产品的使用造成一定程度的损坏，反过来受到损坏的LED产品又会影响周围的环境。这就会对公共环境造成一种潜在的安全性问题。

    火灾隐患　当受损的铜箔线在通过大电流时，当连接导线焊点松动虚接时都将产生局部的高热，严重时会将线路板烤糊使其发生炭化。

    炭化后的电路板会通过更大的电流而发热，如此恶性循环的最后结果，就是炭化电路板起火燃烧，是LED灯具内部电路起火引燃了管壁的结果。

    如果此类情况发生在节日人流如潮的时候；如果此类情况发生在室内；如果周围有其它易燃物品；如果没有被及时发现；其后果都将不堪设想。

    触电或电击的危险　由于设计不当，如果安装螺钉一端顶在有电的电路板铜箔上，而另一端露在管壁外，见图（２３）。当LED灯具安装在人们能触及到的地方时，如果有人触及到螺钉帽时就会受到电击；雨天就更危险。如果LED灯具管壁破损没有被及时更换，当有人触及到内部电路就有触电的危险。因为它不同于以往的灯具，仅仅是灯泡的螺口带电，它的印刷电路板条两侧就相当于裸露的220伏电源线，多数人还没有建立起保护意识或意识到这种危险性。因此，安装这种220伏电压的LED灯具时，还是尽量放在人们不易触及到的地方。

    松动跌落或损失跌落的危险　LED灯具多数是用来做夜景装饰照明，常常安装在立交桥、过街天桥、沿街建筑物的屋顶或外墙壁上，这些位置下面是人们经常通过的地方。由于用量比较大，发生跌落情况的几率就会大。随着时间推移，材料会逐渐发生老化破损，在外力作用下，如桥体的振动、大风、冰雹都会增加老化破损部分跌落。应当引起足够重视和防范；加强对此类灯具的定期检查和维护。

总之，LED本身的长寿命不是先天的，它也需要好的设计、好的材料、好的生产工艺。同样，由LED和其它元器件组成的产品也需要好的设计、好的元器件和材料、好的生产工艺。才能使之达到真正的长寿命、低功耗、少维护的目的。用LED灯美化环境的同时，不要忘记不良产品对环境安全性的影响，并且，还应加强对LED灯的产品质量检测。

 

正确理解以下的主要性能指标

1 最大亮度

    去年年底讨论的行业《标准》中，对于“最大亮度”这个重要性能没有给出明确的特性要求，这是符合ＧＢ／Ｔ１．２－２００２的。在《标准化工作导则第２部分：标准中规范性技术要素内容的确定方法》的”５．４．３由供方确定的数值“中提及：“如果允许产品存在多样化，则产品的某些特性值可不必做出规定（尽管这些特性对产品的性能有明显的影响）”。因为ＬＥＤ显示屏的使用环境千差万别，照度（也就是一般人所说的环境亮度）不一样，所以”对于大多数复杂产品，只要标准中规定了相应的试验方法，则由供方提供一份性能数据（产品信息）一览表比标准中给出具体的性能要求更好”。这些都是符合国际标准的，但这样也就造成了在竞投标中不切实际的互相攀比，用户对此又不了解，致使许多标书中要求的“最大亮度”往往远远高于实际需要。因此，建议为了引导用户正确理解ＬＥＤ显示屏的“最大亮度”这个性能指标，行业有必要给出一个指导：在某些场合，在不同照度的使用环境下，ＬＥＤ显示屏的亮度达到什么值就可以满足要求。

2 基色主波长误差

    将基色主波长误差指标，从“基色波长误差”改到“基色主波长误差”，更能说明这个指标反映的是ＬＥＤ显示屏的一个什么特性。颜色的主波长相当于人眼观测到的颜色的色调，是一个心理量，是颜色相互区分的一种属性。而这个行业标准规定的性能要求，从字面上，用户是无法了解到它是反映ＬＥＤ显示屏颜色均匀性的一个指标。因此，是引导用户先弄明白这个术语，而后再理解这个指标？还是首先从客户的角度来认识和了解ＬＥＤ显示屏，再给出用户能明白的浅显易懂的性能特性？就象前面提到的ＧＢ／Ｔ１．２－２００２（标准化工作导则第２部分标准中规范性技术要素内容的确定方法》中关于产品标准制定的其中一个原则即“性能原则”：“只要可能，要求应由性能特性来表达，而不用设计和描述特性来表达，这种方法给技术发展留有最大的余地”。“基色主波长误差”就是这样一个设计要求，要是以“颜色均匀性”代替，就不存在限定什么波长的ＬＥＤ。对用户来说，只要你保证ＬＥＤ显示屏的颜色是均匀的，而不必考虑你是用什么技术手段来实现的，给技术发展留有尽可能大的余地，这样对行业的发展大大有利。

3 占空比

    就象上面所说的“性能原则”“只要可能，要求应由性能特性来表达，而不用设计和描述特性来表达，这种方法给技术发展留有最大的余地”。我们认为，“占空比”纯属一个设计技术的要求，不应该做为ＬＥＤ显示屏产品标准的一项性能指标；大家很明白，有哪个用户会在意显示屏的驱动占空比，他们在乎的是显示屏的效果，而不是我们的技术实现；我们何必自己制造这种技术壁垒，限制行业的技术发展呢？

4 刷新频率

    从《标准》的测量方法来看，似乎忽略了用户真正关心的问题，它也没有很好考虑到各个厂家所用的驱动ＩＣ、驱动电路和方式不一，造成测试的困难。譬如深圳体育场的全彩屏招标，在专家的样品测试中，这个指标的测试就带来许多问题。“刷新频率”一帧画面显示所需时间的倒数，把显示屏当做一个发光光源，那就是光源的闪烁频率。我们可以用类似“光感频率计”的仪器直接测试显示屏的光源闪烁频率，来反映这个指标。我们做过这方面的测试利用示波器测量任一种颜色的ＬＥＤ驱动电流波形来确定“刷新频率”，在白场下测得２００Ｈｚ；在３级灰度等低灰度级下，所测频率高达十几ｋＨｚ，而用ＰＲ－６５０光谱仪测量；无论在白场，还是在２００、１００、５０级等灰度等级下，所测光源闪烁频率均为２００Ｈｚ。