LED显示屏培训资料文档格式.docx
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LED路灯08年有可能大量投入到道路照明；
LED普通照明概念将更清晰等等。
2007年度国内LED产量、芯片产量及芯片国产率
种类LED产量（亿只）芯片产量（亿只）芯片国产率（%）
四元LED30012040
GaNLED2609035
普亮LED26017064
合计82038046
我国LED封装市场规模及增长率变化
我国LED封装产量变化（数据来源：
CSA）
LED显示屏
1、按使用环境分为户内/户外及半户外
户内显示屏：
面积一般从不到1平米到十几平米,点密度较高，在非阳光直射或灯光照明环境使用，观看距离在几米以外，屏体不具备密封防水能力。
户外显示屏：
面积一般从几平米到几十甚至上百平米，点密度较稀（多为1000-4000点每平米）,发光亮度在3000-6000cd/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。
半户外显示屏：
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、按颜色分为单基色、双基色、三基色（全彩）
单基色屏：
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）。
双基色屏：
一般由红色和黄绿色发光材料构成。
三基色屏：
分为全彩色（fullcolor）,由红色，黄绿色（波长570nm），蓝色构成及真彩色（naturecolor）,由红色，纯绿色（波长525nm）,蓝色构成。
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场/秒的更新速率点点对应地实时映射电脑监视器上的图像,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屏,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
由于户内屏采用的LED点阵模块规格比较统一所以通常按照模块的像素直径划分主要有：
∮3.0mm60000像素/平米∮3.75mm44100像素/平米∮5.0mm17200像素/平米
户外屏以像素间距的标准，按每平米像素数量大约有P10，P12，P20，P16，P25等多种规格。
LED显示屏基础知识及其分类方式
一、LED的定义
LED是发光二极管英文LightEmittingDiode的简称。
具有高亮度、视觉远大、图像清晰、色彩鲜艳、稳定性好、功耗低、光效高、寿命长等优点。
二、LED显示屏的种类
1、按显示颜色可分为单基色（红色或绿色）、双基色（红色、绿色）、三基色（红色、绿色、蓝色）。
2、按显示性能可分为图文屏、同步屏、行情显示屏（包括证券屏、利率汇率屏、工厂看板、安全牌等）
3、按发光材料分：
①模块（用于室内屏）：
按发光点直径可分为Ф3.0mm、Ф3.75mm、Ф4.8mm、Ф5.0mm等。
②模块及像素管（用于室外屏）：
按点间距可分为PH8mm、PH10mm、PH16mm、PH20mm等
③数码管（用于行情显示屏）：
按点间距可分为1.2英寸、1.5英寸、1.8英寸、2.3英寸、3.0英寸、4.0英寸等。
4、按使用环境分：
可分为室内屏、室外屏以及半户外屏。
三、LED显示屏的作用及应用
1、LED显示屏用显示文字、图象、动画、行情及电视、录像等。
具有多种编辑和播放功能。
2、LED显示屏广泛应用于金融、税务、电力、交通、电信、医疗、卫生系统及政府机关、体育场管、工矿企业等各行各业。
四、LED显示屏的构成
由LED显示屏屏体＋控制系统＋相关软件＋外围设备＋框架结构及装饰施工。
LED基础知识大放送
[2008年8月6日]
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LED是取自LightEmittingDiode三个字的缩写，中文译为“发光二极管”，顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件具有二极管的特性。
目前不同的发光二极管可以发出从红外到蓝间不同波长的光线，目前发出紫色乃至紫外光的发光二极管也已经诞生。
除此之外还有在蓝光LED上涂上荧光粉，将蓝光转化成白光的白光LED。
LED的色彩与工艺：
制造LED的材料不同，可以产生具有不同能量的光子，借此可以控制LED所发出光的波长，也就是光谱或颜色。
历史上第一个LED所使用的材料是砷（As）化镓（Ga）,其正向PN结压降（VF，可以理解为点亮或工作电压）为1.424V，发出的光线为红外光谱。
另一种常用的LED材料为磷（P）化镓（Ga），其正向PN结压降为2.261V，发出的光线为绿光。
基于这两种材料，早期LED工业运用GaAs1-xPx材枓结构，理论上可以生产从红外光一直到绿光范围内任何波长的LED，下标X代表磷元素取代砷元素的百分比。
一般通过PN结压降可以确定LED的波长颜色。
其中典型的有GaAs0.6P0.4的红光LED，GaAs0.35P0.65的橙光LED，GaAs0.14P0.86的黃光LED等。
由于制造采用了鎵、砷、磷三种元素，所以俗称这些LED为三元素发光管。
而GaN（氮化镓）的蓝光LED、GaP的绿光LED和GaAs红外光LED，被称为二元素发光管。
而目前最新的工艺是用混合铝（Al）、钙（Ca）、铟（In）和氮（N）四种元素的AlGaInN的四元素材料制造的四元素LED，可以涵盖所有可见光以及部份紫外光的光谱范围。
发光强度：
发光强度的衡量单位有照度单位（勒克司Lux）、光通量单位（流明Lumen）、发光强度单位（烛光Candlepower）
1CD（烛光）指完全辐射的物体，在白金凝固点温度下，每六十分之一平方厘米面积的发光强度。
（以前指直径为2.2厘米，质量为75.5克的鲸油烛，每小时燃烧7.78克，火焰高度为4.5厘米，沿水平方向的发光强度）
1L（流明）指1CD烛光照射在距离为1厘米，面积为1平方厘米的平面上的光通量。
1Lux（勒克司）指1L的光通量均匀地分布在1平方米面积上的照度。
一般主动发光体采用发光强度单位烛光CD，如白炽灯、LED等；
反射或穿透型的物体采用光通量单位流明L，如LCD投影机等；
而照度单位勒克司Lux，一般用于摄影等领域。
三种衡量单位在数值上是等效的，但需要从不同的角度去理解。
比如：
如果说一部LCD投影机的亮度（光通量）为1600流明，其投影到全反射屏幕的尺寸为60英寸（1平方米），则其照度为1600勒克司，假设其出光口距光源1厘米，出光口面积为1平方厘米，则出光口的发光强度为1600CD。
而真正的LCD投影机由于光传播的损耗、反射或透光膜的损耗和光线分布不均匀，亮度将大打折扣，一般有50％的效率就很好了。
实际使用中，光强计算常常采用比较容易测绘的数据单位或变向使用。
对于LED显示屏这种主动发光体一般采用CD／平方米作为发光强度单位，并配合观察角度为辅助参数，其等效于屏体表面的照度单位勒克司；
将此数值与屏体有效显示面积相乘，得到整个屏体的在最佳视角上的发光强度，假设屏体中每个像素的发光强度在相应空间内恒定，则此数值可被认为也是整个屏体的光通量。
一般室外LED显示屏须达到4000CD／平方米以上的亮度才可在日光下有比较理想的显示效果。
普通室内LED，最大亮度在700～2000CD／平方米左右。
单个LED的发光强度以CD为单位，同时配有视角参数，发光强度与LED的色彩没有关系。
单管的发光强度从几个mCD到五千mCD不等。
LED生产厂商所给出的发光强度指LED在20mA电流下点亮，最佳视角上及中心位置上发光强度最大的点。
封装LED时顶部透镜的形状和LED芯片距顶部透镜的位置决定了LED视角和光强分布。
一般来说相同的LED视角越大，最大发光强度越小，但在整个立体半球面上累计的光通量不变。
当多个LED较紧密规则排放，其发光球面相互叠加，导致整个发光平面发光强度分布比较均匀。
在计算显示屏发光强度时，需根据LED视角和LED的排放密度，将厂商提供的最大点发光强度值乘以30％～90％不等，作为单管平均发光强度。
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。
配色、白平衡：
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。
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。
白平衡要求三种原色在相同的调灰值下合成的仍旧为纯正的白色。
原色、基色：
原色指能合成各种颜色的基本颜色。
色光中的原色为红、绿、蓝，下图为光谱表，表中的三个顶点为理想的原色波长。
如果原色有偏差，则可合成颜色的区域会减小，光谱表中的三角形会缩小，从视觉角度来看，色彩不仅会有偏差，丰富程度减少。
LED发出的红、绿、蓝光线根据其不同波长特性和大致分为紫红、纯红、橙红、橙、橙黄、黄、黄绿、纯绿、翠绿、蓝绿、纯蓝、蓝紫等，橙红、黄绿、蓝紫色较纯红、纯绿、纯蓝价格上便宜很多。
三个原色中绿色最为重要，因为绿色占据了白色中69％的亮度，且处于色彩横向排列表的中心。
因此在权衡颜色的纯度和价格两者之间的关系时，绿色是着重考虑的对象。
LED基本知识
半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。
事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。
一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用
（一）LED发光原理
发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。
此外，在一定条件下，它还具有发光特性。
在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。
进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。
假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。
除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。
发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。
由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即
λ≈1240/Eg（mm）
式中Eg的单位为电子伏特（eV）。
若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。
比红光波长长的光为红外光。
现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
（二）LED的特性
1．极限参数的意义
（1）允许功耗Pm:
允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。
超过此值，LED发热、损坏。
（2）最大正向直流电流IFm：
允许加的最大的正向直流电流。
超过此值可损坏二极管。
（3）最大反向电压VRm：
所允许加的最大反向电压。
超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。
（4）工作环境topm:
发光二极管可正常工作的环境温度范围。
低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。
2．电参数的意义
（1）光谱分布和峰值波长：
某一个发光二极管所发之光并非单一波长，其波长大体按图2所示。
由图可见，该发光管所发之光中某一波长λ0的光强最大，该波长为峰值波长。
（2）发光强度IV：
发光二极管的发光强度通常是指法线（对圆柱形发光管是指其轴线）方向上的发光强度。
若在该方向上辐射强度为（1/683）W/sr时，则发光1坎德拉（符号为cd）。
由于一般LED的发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉（mcd）作单位。
（3）光谱半宽度Δλ:
它表示发光管的光谱纯度.是指图3中1/2峰值光强所对应两波长之间隔.
（4）半值角θ1/2和视角：
θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向（法向）的夹角。
半值角的2倍为视角（或称半功率角）。
图3给出的二只不同型号发光二极管发光强度角分布的情况。
中垂线（法线）AO的坐标为相对发光强度（即发光强度与最大发光强度的之比）。
显然，法线方向上的相对发光强度为1，离开法线方向的角度越大，相对发光强度越小。
由此图可以得到半值角或视角值。
（5）正向工作电流If：
它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。
在实际使用中应根据需要选择IF在0.6·
IFm以下。
（6）正向工作电压VF：
参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。
一般是在IF=20mA时测得的。
发光二极管正向工作电压VF在1.4～3V。
在外界温度升高时，VF将下降。
（7）V-I特性：
发光二极管的电压与电流的关系可用图4表示。
在正向电压正小于某一值（叫阈值）时，电流极小，不发光。
当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，发光。
由V-I曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。
正向的发光管反向漏电流IR
（三）LED的分类
1．按发光管发光颜色分
按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。
另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。
根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。
散射型发光二极管和达于做指示灯用。
2．按发光管出光面特征分按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。
圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。
国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1；
把φ5mm的记作T-1（3/4）；
把φ4.4mm的记作T-1（1/4）。
由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。
从发光强度角分布图来分有三类：
（1）高指向性。
一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。
半值角为5°
～20°
或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。
（2）标准型。
通常作指示灯用，其半值角为20°
～45°
。
（3）散射型。
这是视角较大的指示灯，半值角为45°
～90°
或更大，散射剂的量较大。
3．按发光二极管的结构分
按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。
4．按发光强度和工作电流分
按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED（发光强度100mcd）；
把发光强度在10～100mcd间的叫高亮度发光二极管。
一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同）。
除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。
（四）LED的应用
由于发光二极管的颜色、尺寸、形状、发光强度及透明情况等不同，所以使用发光二极管时应根据实际需要进行恰当选择。
由于发光二极管具有最大正向电流IFm、最大反向电压VRm的限制，使用时，应保证不超过此值。
为安全起见，实际电流IF应在0.6IFm以下；
应让可能出现的反向电压VRRm。
LED被广泛用于种电子仪器和电子设备中，可作为电源指示灯、电平指示或微光源之用。
红外发光管常被用于电视机、录像机等的遥控器中。
（1）利用高亮度或超高亮度发光二极管制作微型手电的电路如图5所示。
图中电阻R限流电阻，其值应保证电源电压最高时应使LED的电流小于最大允许电流IFm。
（2）图6（a）、（b）、（c）分别为直流电源、整流电源及交流电源指示电路。
图（a）中的电阻≈（E-VF）/IF；
图（b）中的R≈（1.4Vi-VF）/IF;
图（c）中的R≈Vi/IF式中，Vi——交流电压有效值。
（3）单LED电平指示电路。
在放大器、振荡器或脉冲数字电路的输出端，可用LED表示输出信号是否正常，如图7所示。
R为限流电阻。
只有当输出电压大于LED的阈值电压时，LED才可能发光。
（4）单LED可充作低压稳压管用。
由于LED正向导通后，电流随电压变化非常快，具有普通稳压管稳压特性。
发光二极管的稳定电压在1.4～3V间，应根据需要进行选择VF，如图8所示。
（5）电平表。
目前，在音响设备中大量使用LED电平表。
它是利用多只发光管指示输出信号电平的，即发光的LED数目不同，则表示输出电平的变化。
图9是由5只发光二极管构成的电平表。
当输入信号电平很低时，全不发光。
输入信号电平增大时，首先LED1亮，再增大LED2亮……。
（五）发光二极管的检测
1．普通发光二极管的检测
（1）用万用表检测。
利用具有×
10kΩ挡的指针式万用表可以大致判断发光二极管的好坏。
正常时，二极管正向电阻阻值为几十至200kΩ,反向电阻的值为∝。
如果正向电阻值为0或为∞，反向电阻值很小或为0，则易损坏。
这种检测方法，不能实地看到发光管的发光情况，因为×
10kΩ挡不能向LED提供较大正向电流。
如果有两块指针万用表（最好同型号）可以较好地检查发光二极管的发光情况。
用一根导线将其中一块万用表的“+”接线柱与另一块表的“-”接线柱连接。
余下的“-”笔接被测发光管的正极（P区），余下的“+”笔接被测发光管的负极（N区）。
两块万用表均置×
10Ω挡。
正常情况下，接通后就能正常发光。
若亮度很低，甚至不发光，可将两块万用表均拨至×
1Ω若，若仍很暗，甚至不发光，则说明该发光二极管性能不良或损坏。
应注意，不能一开始测量就将两块万用表置于×
1Ω，以免电流过大，损坏发光二极管。
（2）外接电源测量。
用3V稳压源或两节串联的干电池及万用表（指针式或数字式皆可）可以较准确测量发光二极管的光、电特性。
为此可按图10所示连接电路即可。
如果测得VF在1.4～3V之间，且发光亮度正常，可以说明发光正常。
如果测得VF=0或VF≈3V，且不发光，说明发光管已坏。
2．红外发光二极管的检测
由于红外发光二极管，它发射1～3μm的红外光，人眼看不到。
通常单只红外发光二极管发射功率只有数mW，不同型号的红外LED发光强度角分布也不相同。
红外LED的正向压降一般为1.3～2.5V。
正是由于其发射的红外光人眼看不见，所以利用上述可见光LED的检测法只能判定其PN结正、反向电学特性是否正常，而无法判定其发光情况正常否。
为此，最好准备一只光敏器件（如2CR、2DR型硅光电池）作接收器。
用万用表测光电池两端电压的变化情况。
来判断红外LED加上适当正向电流后是否发射红外光。
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
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