【正文】 LED 與 LCD 相比較最突出的特點是亮度高、成本低且屏幕尺寸可根據(jù)現(xiàn)場情況用標(biāo)準(zhǔn) LED 單元板拼制。我們顯示的大屏就是由 36 個這樣的 8*8 點陣模塊組成的。首先從暫存器 R0R7 依次輸出為 11110001，譯碼器在掃描，就可在點陣式 LED 顯示 5，由此可以看出，有要顯示的字符換成 LED 點陣所需要行、列信息，是在譯碼器、暫存器和記數(shù)器的正確配合下自動完成的。圖 中顯示的 5 為例，圖中采用一個 8 分頻的記數(shù)器對時鐘記數(shù)，每當(dāng)記數(shù)器從 0 到 7 時。 8*8 點陣式 LED 原理 本設(shè)計原理基于 8*8 的點陣式彩色 LED 顯示原理， (如圖 24)現(xiàn)在介紹一下 8*8點陣式 LED 顯示原理。圖 23(c)為七段 LED 內(nèi)段的排列。圖 23(b)為共陽極接法，公共陽極接 +5V 電源，當(dāng)各段陰極上的電平為“ 0”時，該段就點亮，電平為“ 1”時，該段就熄滅。此外不少七段顯示器在下角帶有一個圓形的 LED作小數(shù)點用，這樣一共有八段，恰好適用于 8 位的并行系統(tǒng)。 七段 LED 顯示器 最常用的一種顯示器是由七段條形的 LED 組成，如下圖 23 所示。但系統(tǒng)的成本也要提高 ,在應(yīng)用中要給予重視。這對一般的生產(chǎn)單位是要考慮的問題。采用 ZQL9701 芯片將使系統(tǒng)的顯示灰度達(dá)到 256 級。采用 ZQL9701 芯片將會使單元的控制、驅(qū)動更為簡單 ,高度的集成化也使系統(tǒng)的穩(wěn)定性更為可靠。 3． 高度集成專用芯片的應(yīng)用 隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展 ,以及大型電子顯示屏應(yīng)用的日益廣泛 ,一種高度集成的 LED 顯示屏控制驅(qū)動專用芯片出現(xiàn)了 ,例如 :ZQL9701 芯片。但這種方式將增加控制邏輯的投入 ,也就是說每個鎖存器都要有一個獨立的鎖存控制時鐘。只要設(shè)計時對控制信號的級聯(lián)驅(qū)動加以注意就可以了。但設(shè)計難度的加大僅僅是一次性的 ,而生產(chǎn)和調(diào)試的難度是可以提高生產(chǎn)的手段和使用先進的儀器設(shè)備加以克服的。由此增加了單元的印刷線路板的設(shè)計難度。關(guān)于在并行控制驅(qū)動方式下的行控制驅(qū)動的設(shè)計可參照串行控制驅(qū)動方式設(shè)計。這一設(shè)計方案的特點是設(shè)計線路簡潔 ,控制方便快速。在并行控制驅(qū)動方式下 ,我們可以選用 74LS374 這樣一類鎖存芯片 ,采用首尾相連的方式將控制、驅(qū)動一并形成。在同樣的數(shù)據(jù)處理量的前提下 ,對處理速度要求的降低 ,就意味著對系統(tǒng)投入的降低。 第 13 頁 2． 并行控制驅(qū)動方式 并行控制驅(qū)動方式就是顯示的數(shù)據(jù)是通過并行 (8 位 ) 方式送入點 (列 ) 驅(qū)動電路。在應(yīng)用串行控制驅(qū)動系統(tǒng)時 ,盡管串行移位芯片具有級聯(lián)功能 ,但設(shè)計時要考慮時鐘信號、 STR 信號、行控制信號的級聯(lián)驅(qū)動問題。譯碼方式是應(yīng)用三條行控制線控制一個三 — 八譯碼器 (如 74LS138 等 ) ,八選一順序控制八條行線。由于行的組成是幾個模塊并聯(lián)形成的 ,因此驅(qū)動的功率要求是比較大的。同時 ,串行移位并行功率輸出的芯片 (6B59 9094) 自身具有級聯(lián)功能 ,為單元的級聯(lián)提供了支持。 例如使用 2803 驅(qū)動芯片。串行控制驅(qū)動方式可選用的芯片有 : MC40974LS59 74HC59 6B59 9094 等等。同時也減少了印刷電路板的布線密度 ,從而為生產(chǎn)和調(diào)試帶來了有利的一面。 . 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 9 J u n 2 0 0 5 S h e e t o f F i l e : C : \ D O C U M E N T S A N D S E T T I N G S \ A D M I N I S T R A T O R \ 桌面 \ E X A M P L E S \ M y D e s i g n . d d bD r a w n B y : +5 圖 22 共陽極連接 LED 的驅(qū)動方式 1． 串行控制驅(qū)動方式 所謂串行控制驅(qū)動方式就是顯示的數(shù)據(jù)是通過串行方式送入點 (列 ) 驅(qū)動電路。發(fā)光效率和顏色取決于制造的材料，一般常用紅色，偶爾也用黃色或綠色。工作電流通常在 10—20mA 左右，故電路中需串聯(lián)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮琛?LED 的優(yōu)點就是價格低，壽命長，對電壓電流的要求底及顯示信息大。隨著電流密度的加大，老化變快，壽命變短。隨著工作時間的加長，亮度下降的現(xiàn)象叫老化。 （六） 壽命 ：發(fā)光二極管的壽命定義為亮度降低到原有亮度一半時所經(jīng)歷的時間。既指器件啟亮與熄滅時間的延遲。 （四）發(fā)光強度與電流的關(guān)系 ：發(fā)光強度是單位面積發(fā)光強度的量度，在輻射發(fā)光在 P 區(qū)下，發(fā)光強度與電子擴散電流成正比。描述光譜分布的兩個主要參數(shù)峰值波長和半強度寬度。它直接決定發(fā)光二極管的發(fā)光顏色，并影響它的流明效率。 2. 光學(xué)效率：即外量子效率與內(nèi)量子效率的比。如 GaP 摻 Zn 與氧時可發(fā)出紅光，而 GaP 摻 Zn 與氮時則發(fā)出綠光。當(dāng) PN 結(jié)加上正向電壓時，結(jié)區(qū)勢壘降低， P 區(qū)的空穴載流子 p 向 N 區(qū)擴散， N 區(qū)的電子 n 向 P 區(qū)擴散， p 與 n 在 PN 結(jié)區(qū)相遇復(fù)合釋放能量而發(fā)光。 LED 基本原理和特性參數(shù) LED 的基本原理 LED 是一種注人式電致發(fā)光器件，它由 P 型和 N 型半導(dǎo)體組合而成。為了再現(xiàn)真實圖像色彩，在 LED電子顯示屏的配光上應(yīng)滿足下面一些要求： 1．紅、綠、藍(lán)三色的波長應(yīng)分別為： 660nm、 525nm、 470nm左右； 2．采用 4 管單元配白光為佳（多管單元也可以，取決于光強）； 3．紅、綠、藍(lán)三色的灰度級為 256 級； 4．必須采用針對 LED 像 素管的非線性校正。第一、在保證光頻純正的前提下，要求紅、綠、藍(lán)光強之比必須接近 3： 6： 1；第二、由于人們視覺對紅色的敏感性，要 求紅色發(fā)光源在空間上要分散分布；第三、由于人們視覺對紅、綠、藍(lán)三種顏色光強的不同的非線性曲線響應(yīng)，要求不同光強的白光對紅、綠、藍(lán)要進行類似電視機里的γ校正；第四、人的視覺對色差的分辨能力有限。紅、綠、藍(lán)的純正度直接影響圖像色彩再現(xiàn)的視覺效果。 第 10 頁 5． 按像素密度或像素直徑劃分 由于室內(nèi)屏采用的 LED點陣模塊規(guī)格比較統(tǒng)一所以通常按照模塊的像素直徑劃分主要有： ∮ 62500像素 /平米 ∮ 44000像素 /平米 ∮ 17200像素 /平米 室外屏的像素直徑及像素間距目前沒有十分統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，按每平米像素數(shù)量大約有 1024點， 1600點 ,2048點 ,2500點 ,4096點等多種規(guī)格。 4． 按控制或使用方式分同步和異步 (或通訊 ) 同步方式是指 LED顯示屏的工作方式基本等同于電腦的監(jiān)視器，它以至少 30場 /秒的更 新速率點點對應(yīng)地實時映射電腦監(jiān)視器上的圖像 ,通常具有多灰度的顏色顯示能力，可達(dá)到多媒體的宣傳廣告效果。三基色屏分為全彩色 (full color),由紅色，黃綠色 (波長 570nm)，藍(lán)色構(gòu)成及真彩色 (nature color),由紅色，純綠色 (波長 525nm),藍(lán)色構(gòu)成。 3． 按顏色分為單色、雙基色和三基色 單色是指顯 示屏只有一種顏色的發(fā)光材料，多為單紅色，在某些特殊場合也可用黃綠色 (例如殯儀館 )。發(fā)光點直徑較大，比如Φ 10mm、Φ 12mm、Φ 16mm、Φ 19mm、Φ 21mm、Φ 26mm等等。 室外屏面積一般從幾平米到幾十甚至上百平米，點密度較稀 (多為 10004000點每平米 ),發(fā)光 亮度在 30006000cd/平米 (朝向不同，亮度要求不同 )，可在陽光直射條件下使用，觀看距離在幾十米以外，屏體具有良好的防風(fēng)抗雨及防雷能力。 2． 按使用環(huán)境分為室內(nèi) 、室外和半室外 室內(nèi)屏面積一般在十幾平米以下，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。 第 9 頁 第 2 章 LED 基本設(shè)計原理 LED 顯示屏分類 1． 按顯示器件分類 LED數(shù)碼顯示屏：顯 示器件為 7段碼數(shù)碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。為了再現(xiàn)真實圖像色彩，在 LED電子顯示屏的配光上應(yīng)滿足下面一些要求： 1． 紅、綠、藍(lán)三色的波長應(yīng)分別為： 660nm、 525nm、 470nm左右； 2． 采用 4 管單元配白光為佳（多管單元也可以，取決于光強）； 3． 紅、綠、藍(lán)三色的灰度級為 256 級； 4． 必須采用針對 LED 像素管的非線性校正。第一、在保證光頻純正的前提下，要求紅、綠、藍(lán)光強之比必須接近 3： 6： 1；第二、由于人們視覺對紅色的敏感性，要求紅色發(fā)光源在空間上要分散分布；第三、由于人們視覺對紅、綠、藍(lán)三種顏色光強的不同的非線性曲線響應(yīng)，要求不同光強的白光對紅、綠、藍(lán)要進行類似電視機里的γ校正；第四、人的視覺對色差的分辨能力有限。紅、綠、藍(lán)的純正度直接影響圖像色彩再現(xiàn)的視覺效果。 5． 按像素密度或像素直徑劃分 由于室內(nèi)屏采用的 LED點陣模塊規(guī)格比較統(tǒng)一所以通常按照模塊的像素直徑劃分主要有： ∮ 62500像素 /平米 ∮ 44000像素 /平米 ∮ 17200像素 /平米 室外屏的像素直徑及像素間距目前沒有十分統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，按每平米像素數(shù)量大約有 1024點， 1600點 ,2048點 ,2500點 ,4096點等多種規(guī)格。 4． 按控制或使用方式分同步和異步 (或通訊 ) 同步方式是指 LED顯示屏的工作方式基本等同于電腦的監(jiān)視器，它以至少 30場 /秒的更新速率點點對應(yīng)地實時映射電腦監(jiān)視器上的圖像 ,通常具有多灰度的顏色顯示能力，可達(dá)到多媒體的宣傳廣告效果。三基色屏分為全彩色 (full color),由紅色，黃綠色 (波長 570nm)，藍(lán)色構(gòu)成及真彩色 (nature color),由紅色，純綠色 (波長 525nm),藍(lán)色構(gòu)成。 3． 按顏色分為單色、雙基色和三基色 單色是指顯示屏只有一種顏色的發(fā)光材料，多為單紅色，在某些特殊場合也可用黃綠色 (例如殯儀館 )。發(fā)光點直徑較大，比如Φ 10mm、Φ 12mm、Φ 16mm、Φ 19mm、Φ 21mm、Φ 26mm等等。 室外屏面積一般從幾平米到幾十甚至上百平米，點密度較稀 (多為 10004000點每平米 ),發(fā)光亮度在 30006000cd/平米 (朝向不同，亮度要求不同 )，可在陽光直射條件下使用，觀看距離在幾十米以外，屏體具有良好的防風(fēng)抗雨及防雷能力。 2． 按使用環(huán)境分為室內(nèi) 、室外 和半室外 第 7 頁 室內(nèi)屏面積一般在十幾平米以下，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。 LED 顯示屏分類 1． 按顯示器件分類 LED數(shù)碼顯示屏：顯示器件為 7段碼數(shù)碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。因此，利用LED器件制造大型平板顯示屏系統(tǒng)成為 LED器件應(yīng)用的重要領(lǐng)域，進而推動了大型顯示屏系統(tǒng)發(fā)展并形成一種產(chǎn)業(yè)。 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。 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。而藍(lán)色和純綠色 LED的開發(fā)已經(jīng)達(dá)到了實用階段。利用不同的材料可以制造不同色彩的 LED像素點。在 當(dāng)前的技術(shù)水平下， 256級灰度的圖像，顏色過渡已十分柔和，圖像還原效果比較令人滿意。 LED顯示屏如果想要顯示圖象，則需要構(gòu)成像素的每個 LED的發(fā)光亮度都必須能調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)的精細(xì)程度就是顯示屏的灰度等級。 把紅色和綠第 6 頁 色的 LED放在一起作為一個像 素制作的顯示屏叫雙基色屏或偽彩色屏；把紅、綠、藍(lán)三種 LED管放在一起作為一個像素的顯示屏叫三基色屏或全彩屏。 LED 特點 LED的發(fā)光顏色和發(fā)光效率與制作 LED的材料和工藝有關(guān)，目前廣泛使用的有紅、綠、藍(lán)三種。大型 LED 顯示屏越來越普遍的用于公共和政治目的的視頻直播，如在我國建國 50 周年大慶、世界各地的新千年慶典等重大節(jié)日中，大型 LED 顯示屏在播放實況和廣告信息發(fā)布方面發(fā)揮了卓越的作用。除單一大型戶內(nèi)、戶外 LED 顯示屏做為廣告媒體外，集群LED 顯示屏廣告系統(tǒng)、列車 LED 顯示屏廣告發(fā)布系統(tǒng)等也已得到采用并正在推廣。 7. 郵政、電信、商場購物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示。 6. 調(diào)度 指揮中心信息顯示。 5. 道路交通信息顯示。 4. 體育場館信息顯示。 3. 港口、車站旅客引導(dǎo)信息顯示。 2. 機場航班動態(tài)信息顯示。隨著 LED 材料技術(shù)和工藝的提升， LED 顯示屏以突出的優(yōu)勢成為平板顯示的主流產(chǎn)品之一，并在社會經(jīng)濟的許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，主要包括： 1. 證券交易、金融信息顯示。從長遠(yuǎn)來看，普通照明是 LED 照明工具最大的市場，為了讓 LED 燈早日進入千家萬戶，需要把低成本、大功率、高亮度白光 LED 及其照明系統(tǒng)的開發(fā)放到更加突出的位置，抓緊進行部署。但汽車領(lǐng)域的準(zhǔn)入和門檻較高，在我國還需要一個過程。我國有 3 億家庭，家居照明如果普遍采用 LED照明工具，這個市場將會非常巨大