【文章內容簡介】 551 8*8 64 紅 全彩色 140 25 500 1。 9 160 628 綠 120 30 500 3。 8 180 468 藍 220 50 500 1。 9 110 550 通過上表 1 可知 ,彩色 LED 點陣顯示器以三變色發(fā)光二 級管作為彩色像素 ,可發(fā)出紅、綠、橙（復合光）三種顏色，像素密度相當于單色點陣的 3倍，能獲得近似的彩色效果，如果構成彩色智能顯示屏。典型 BFJ— OR/G 型每條行線和各條列線之間，分別接一只紅色、綠色發(fā)光二級管。 發(fā)光二極管的檢測 一、 普通發(fā)光二極管的檢測 .用萬用表檢測。利用具有 10kΩ擋的指針式萬用表可以大致判斷發(fā)光二極管的好壞。正常時，二極管正向電阻阻值為幾十至 200kΩ,反向電阻的值為 ∝ 。如果正向電阻值為 0 或為 ∞，反向電阻值很小或為 0，則易損壞。這種檢測方法，不能實地看到發(fā)光管的發(fā)光情 況，因為 10kΩ擋不能向 LED 提供較大正向電流。 如果有兩塊指針萬用表（最好同型號）可以較好地檢查發(fā)光二極管的發(fā)光情況。用一根導線將其中一塊萬用表的 “+”接線柱與另一塊表的 “”接線柱連接。余下的 “”筆接被測發(fā)光管的正極（ P 區(qū)），余下的 “+”筆接被測發(fā)光管的負極（ N 區(qū)）。兩塊萬用表均置 10Ω 擋。正常情況下，接通后就能正常發(fā)光。若亮度很低，甚至不發(fā)光，可將兩塊萬用表均撥至 1Ω若，若仍很暗，甚至不發(fā)光，則說明該發(fā)光二極管性能不良或損壞。應注意，不能一開始測量就將兩塊萬用表置于 1Ω，以免電流過大，損 壞發(fā)光二極管。 .外接電源測量。用 3V穩(wěn)壓源或兩節(jié)串聯(lián)的干電池及萬用表（指針式或數(shù)東華理工大學畢業(yè)設計（論文） LED 顯示屏工作原理 9 字式皆可）可以較準確測量發(fā)光二極管的光、電特性。為此可按圖 10 所示連接電路即可。如果測得 VF 在 ～ 3V之間，且發(fā)光亮度正常，可以說明發(fā)光正常。如果測得 VF=0 或 VF≌ 3V，且不發(fā)光，說明發(fā)光管已壞。 二、 紅外發(fā)光二極管的檢測 由于紅外發(fā)光二極管，它發(fā)射 1～ 3μm的紅外光，人眼看不到。通常單只紅外發(fā)光二極管發(fā)射功率只有數(shù) mW，不同型號的紅外 LED 發(fā)光強度角分布也不相同。紅外 LED 的正向壓降一般為 ～ 。正 是由于其發(fā)射的紅外光人眼看不見，所以利用上述可見光 LED 的檢測法只能判定其 PN 結正、反向電學特性是否正常，而無法判定其發(fā)光情況正常否。為此，最好準備一只光敏器件（如2CR、 2DR 型硅光電池）作接收器。用萬用表測光電池兩端電壓的變化情況。來判斷紅外 LED 加上適當正向電流后是否發(fā)射紅外光。 LED 顯示屏相關技術 一、顯示顏色、亮度和視角 基礎半導體工業(yè)的迅猛發(fā)展，帶動了發(fā)光二極管制造材料以及制作工藝的改進，在顏色與亮度方面都有了質的飛躍，高亮度、藍色及純綠色發(fā)光二極管已產(chǎn)業(yè)化并得到應用。首先要按照 亮度指標選擇 LED或者顯示模塊，其次是根據(jù)選擇的產(chǎn)品紅、綠、藍顏色的亮度來確定哪一種顏色為基準，一般是將亮度比例低的一種作為亮度基準，當基準的一種已經(jīng)達到最大亮度時，調整另外一種（雙色）或兩種（全彩）。顯示屏幕是雙色時，大多數(shù)情況下以綠色為基準，調整紅色二極管的工作電流。一般是降低工作電流，平衡顏色黃色為調整標準，這樣就要減小整個顯示屏幕的亮度。顯示屏的顏色調整至最佳平衡狀態(tài)，則會使屏的亮度降低。如果顯示屏幕為了達到亮度要求，將每一種顏色都達到 最大的亮度，那么就失去了顏色的平衡 ,例如 :雙色屏幕的黃顏色偏紅 ,或者偏綠。 目前 LED顯示屏從顏色上能滿足室內外不同環(huán)境下的單色、雙基色、全彩色顯示要求，四元素的 紅色 LED器件及高亮度藍色、純綠色在室外顯示屏中得到普遍應用。在顯示屏制作上采用 SMD表貼技術的 LED器件，可以獲得更好的視角和亮度，目前已在高密度、全彩色室內顯示屏中得到應用，但相對成本比較高，隨著器件成本的降低，未來會有比較大的市場潛力。 二、灰度控制技術 LED顯示屏在進行圖文顯示時，對同一基色采用級差間隔亮度，實現(xiàn)顏色的組合，一般可做到 16級、 64級、 256級灰度。為使顯示效果更符合人眼的視覺特性，出 現(xiàn)了非線性級差調灰技術，即在低亮度區(qū)級差小，增加級數(shù)，逐步到高亮度區(qū)時增大級差，形成視覺效果上的“級差一致性”。目前 LED顯示屏灰度控制一東華理工大學畢業(yè)設計（論文） LED 顯示屏工作原理 10 般都在 256級，通過采用非線性調灰技術，顯示屏的顯示效果比較理想。實際上、受數(shù)據(jù)、圖像的信號源的制約，單純追求大數(shù)量級的灰度控制，在使用中的實際價值是值得商討的。 三、驅動電路 LED正向導通電壓的典型值 ~，驅動電流為 20mA。如果只是用一個固定的正向電壓驅動 LED，可能會產(chǎn)生變化范圍較大的正向電流，例如用 6只 LED，相應的正向電流差別較大： 10mA~44mA，取決于具體的 LED特性曲線。為保證可靠性，驅動 LED的電流必須低于 LED額定值的要求，典型最大值一般為 30mA，但是，當環(huán)境溫度升高時所允許的額定電流會降低，例如，當溫度達到 50℃時電流需限制在 20mA以內。 在實際運用中，負載常采用通過串并聯(lián)形成的 LED陣列，這會使輸出電流隨輸入電壓和環(huán)境溫度等因素而發(fā)生的變化更加顯著，并且陣列形式或 LED個數(shù)變化，限流電阻也應該相應變化。 LED顯示屏廣泛使用的驅動電路是基于通用型集成電路來設計的，原理比較簡單，價格便宜，產(chǎn)品的技術開放性比較強。通用 IC設計的驅動電路在室內外單色、雙基色顯示屏方面應用成熟，目前仍然是主流的驅動電路。近年恒流驅動 IC 的發(fā)展較快并受到重視和廣泛應用。恒流驅動技術根據(jù) LED器件的發(fā)光與驅動電流高度相關的特點，大大提高了 LED顯示的均勻性，同時，減少了顯示驅動電路的阻容元件，降低了故障點，使 LED顯示屏更可靠、亮麗。 LED顯示屏專用的 IC一直受到關注。一些 IC制造商相繼推出一些用于 LED顯示的專用 IC驅動芯片，如 TI公司推出的 LED Driver 等，這類芯片對原來通用驅動IC的集成度進行了提高，使顯示屏的驅動電路設計簡捷方 便，功能上也有所提高，經(jīng)過研制開發(fā)設計適合發(fā)展需要的大規(guī)模或超大規(guī)模專用 LED驅動電路，這類專用 IC相對復雜，功能較強。 LED專用驅動 IC簡化了顯示屏系統(tǒng)設計的復雜程度，在一定程度上增強了顯示屏的功能，提高了整體的穩(wěn)定性，具有積極的意義。 屏體部分結構與功能 屏體部分主要是 LED 和行列驅動電路構成。不論是圖形還是文字，都是控制與組成這些圖形或文字的各個點所在的位置相對應的 LED 器件發(fā)光。根據(jù)屏幕所需的平面面積大小，選擇一定數(shù)量的 LED。像數(shù)碼管一類的 LED 顯示器件只在需要發(fā)光的七段位置上布置 LED 器件，其它位置都是空白的，因此相對價格比較便宜。但是，由于數(shù)碼管顯示的信息有限，只有 09（或再擴展到 A F）幾個字符，這些字符的變化是靠組合 7段 LED 的發(fā)光與否實現(xiàn)的。由于段數(shù)不多，組東華理工大學畢業(yè)設計（論文） LED 顯示屏工作原理 11 合形成的字符也不多。 而用點陣方式構成圖形或文字，是非常靈活的，可以根據(jù)需要任意組合和變化，只要設計好合適的數(shù)據(jù)文件，每個 LED 發(fā)光器件占據(jù)數(shù)據(jù)中的一位，通過對點陣上全部的 LED 進行控制，在需要該 LED 器件發(fā)光時數(shù)據(jù)中相應的 1，否則填 0，這樣依照所需顯示的圖形文字，按顯示屏的各行各列逐點填寫顯示數(shù)據(jù)，就可以構成 一個顯示數(shù)據(jù)文件，得到滿意的顯示效果。 由于文字的顯示點陣格式比較規(guī)范，可以采用現(xiàn)行計算機通用的字庫字模，如漢字的宋體、楷體和黑體等多種可供選擇的方案；其大小也可以有 16*124*2 32*3 48*48 等不同規(guī)格 。圖文顯示屏的顏色，有單色、雙色和多色幾種。本系統(tǒng)根據(jù)實際應用環(huán)境采用的是雙色 LED 屏，具體設計方案將在后面加以敘述。對于雙色圖文屏和多色圖文屏來說，在 LED 點陣的每一個“點”上布置兩個或多個不同顏色的 LED 發(fā)光器件，對應于每種顏色都有自己的顯示矩陣。顯示的時候，各個顏色的顯示點陣是 分開控制的。事先設計好各種顏色的顯示數(shù)據(jù)，顯示時分別送到各自的顯示點陣，即可實現(xiàn)預期的效果。每一種顏色的控制方法和單色的完全相同 [3]。 在顯示效果方面，完全可以通過掃描驅動方式實現(xiàn)可以感知的靜止不動的效果 靜態(tài)顯示模式；通過隨時間變化不斷控制刷新顯示數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)各種動態(tài)顯示模式，如閃爍、平移、旋轉、縮放等，但這里對顯示的數(shù)據(jù)進行的刷新并不意味著一定要重新編寫顯示數(shù)據(jù)，可以通過一定的算法從原來的顯示數(shù)據(jù)直接生成。 下圖做示的為 LED 共陰極的內部電路，圖中 為綠色發(fā)光二極管，為紅色發(fā)光二極管。兩種二極管封 裝在一起，通過對選通信號的選擇控制來控制二極管的亮滅。 東華理工大學畢業(yè)設計（論文） LED 顯示屏工作原理 12 271916133691224 23 21 20 18 17 15 14 1 2 4 5 7 8 10 11 圖 1 LED 共陰極的內部電路 控制器結構與功能 由 M 行 N 列組成的 M*N 圖文顯示屏其 LED 發(fā)光器件數(shù)量相當大，不宜使用靜態(tài)顯示驅動電路，而采用多行的同名列共用一套列驅動器?？刂齐娐坟撠熡行虻倪x通各行，在選通每一行之前還要把該行各列的數(shù)據(jù)準備好。這一行上的 LED發(fā)光器件就可以根據(jù)列數(shù)據(jù)進行顯示。這種時序控制電路，可以由布線邏輯完成，但考慮顯示數(shù)據(jù)的存儲和設計的靈活性及通用性，一般都采用單片機實現(xiàn)。 東華理工大學畢業(yè)設計（論文） LED 顯示屏工作原理 13 圖 2單片機功能框圖 點陣 LED 顯示器的組成原理及控制方式 字點陣顯示原理 利用 16179。 16點陣可以顯示 8912 個國標一、二級漢字、西文、數(shù)字和字符，常見的漢字均可用 32 個字節(jié)點陣的 16進制碼表示。若把圖全部摸黑，上述 16組 編碼均可改成 F，就以全亮方式顯示，由此可檢查屏幕上所有 LED 的質量好壞。 我們以 UCDOS 中文宋體字庫為例，每一個字由 16行 16 列的點陣組成顯示。即國標漢字庫中的每一個字均由 256 點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個象素，而把每一個字的字形理解為一幅 圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在 256 象素范圍內的任何圖形。如查用 8位的 AT89C52 單片機控制，由于單片機的總線為 8位，一個字需要拆分為 2 個部分，如圖 3所示。 圖 為了弄清楚漢字的點陣組成規(guī)律，首先通過列掃描方法獲取漢字的代碼。漢單片機系統(tǒng) 行掃描電路及控制 列掃描電路及控制 行驅動 列驅動 16*16 點陣 接口 東華理工大學畢業(yè)設計（論文） LED 顯示屏工作原理 14 字可拆分為上部和下部，上部由 8179。 16 點陣 組成，下部也由 8179。 16 點陣組成。本例通過列掃描方法首先顯示左上角的第一列的上半部分，即第 0 列的 P00～ P07口，方向為 P00 到 P07，顯示漢字“大”時， P05 點亮，由上往下排列，為： 滅， 滅， 滅 滅， 滅， 亮， 滅， 滅。即二進制00000100，轉換為十六進制為 04h。上半部第一列完成后，繼續(xù)掃描下半部的第一列，為了接線的方便，我們仍設計成由上往下掃描，即從 P27 向 P20 方向掃描，從圖 3可以看到，這一列全部為不亮，即為 00000000，十六進制則為 00h。依照這個方法轉向第二列、第三列，?，直至第十六列的掃描，一共掃描 32個 8位，可以得出漢字“大”的掃描代碼為： 04H,00H,04H,02H,04H， 02H,04H,04H 04H,08H,04H,30H,05H,0C0H,0FEH,00H 05H,80H,04H,60H,04H,10H,04H,08H 04H,04H,0CH,06H,04H,04H,00H,00H 由這個原理可以看出，無論顯示何種字體或圖像，都可以用這個方法來分析出他的掃描代碼從而顯示在屏幕上。 上述方法雖然能夠讓我們弄清楚漢字點陣 代碼的獲取過程，但是依靠人工方法獲取漢字代碼是一件非常繁瑣的事情。為此，我們經(jīng)常采用字庫軟件查找字符代碼，軟件打開后輸入漢字，點“檢取”，十六進制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動生成，把我們所需要的豎排數(shù)據(jù)復制到程序中即可，如圖 4所示。 圖 可見，漢字點陣顯示一般有點掃描、行掃描和列掃描 3種。為了符合 視覺暫留要求，點掃描方法的掃描頻率必須大于 16179。 64=1024Hz，周期小于 1ms即可。行掃描和列掃描方法的掃描頻率必須大于 16179。 8=128Hz，周期小于 ms 即可，但是一次驅動一列或一行 (8 顆 LED)時需外加驅動電路提高電流，否則 LED 亮度東華理工大學畢業(yè)設計（論文） LED 顯示屏工作原理 15