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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(R、G、B)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。
把红色和绿色的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显示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显示屏的象素尺寸多为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显示屏当前都要求做成256级灰度的。
1.2应用于显示屏的LED发光材料有以下几种形式:
①LED发光灯(或称单灯)一般由单个LED晶片,反光碗,金属阳极,金属阴极构成,外包具有透光聚光能力的环氧树脂外壳。
可用一个或多个(不同颜色的)单灯构成一个基本像素,由于亮度高,多用于户外显示屏。
②LED点阵模块由若干晶片构成发光矩阵,用环氧树脂封装于塑料壳内。
适合行列扫描驱动,容易构成高密度的显示屏,多用于户内显示屏。
③贴片式LED发光灯(或称SMDLED)就是LED发光灯的贴焊形式的封装,可用于户内全彩色显示屏,可实现单点维护,有效克服马赛克现象。
第2章LED显示屏分类
2.1LED显示屏分类多种多样,大体按照如下几种方式分类:
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,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。
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。
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显示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显示屏,然后由LED显示屏脱机自动播放,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
∮3.75mm44000像素/平米∮5.0mm17000像素/平米
户外屏的像素直径及像素间距目前没有十分统一的标准,按每平米像素数量大约有1024点,1600点,2000点,2500点,4096点等多种规格。
⑤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;
第3章LED显示屏特点
全面了解LED显示屏特点,是为了选择高性价比LED显示屏,与其它大屏幕终端显示器相比,LED显示屏主要有以下特点。
亮度高:
色彩丰富鲜艳,户外显示屏的亮度大于8000mcd/m2,是目前唯一能够在户外全天候使用的大型;
寿命长:
LED寿命长达100,000小时(十年)以上;
视角大:
室内视角可大于160度,户外视角可大于120度;
结构模块化:
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;
易与计算机接口,支持软件丰富,操作方便灵活,画面清晰稳定。
显示屏联网:
利用一台微机可以同时控制多个显示屏显示不同的内容,显示屏也可脱机工作。
既可以显示文字又可以显示图形图像,字体字型变化丰富。
注:
常见大型显示终端对比
屏幕类型
优点
缺点
电视墙
全彩色、面积大
画面有分隔感、亮度低不能在户外用、色差大、造价高
PDP
全彩色、画面细腻
面积不大、亮度低、寿命短
投影机
亮度低不能在户外用、画面受光不均。
第4章基本概念
LED:
LightEmittingDiode(发光二极管)的缩写。
单点直径(Singledotdiameter)指一个像素点的直径,单位通常为mm。
象素(PIXEL):
指每单个或多个发光管组成的发光点。
是画面上可以被独立控制的最小单元PIXEL是pictureelement的缩写,在三基色显示屏上,象素由三部分组成:
红,绿,篮,每一部分由一个或几个LED组成,理论上,分别调节红,绿,蓝的亮度,可以表现出任意颜色。
间距(PITCH)相邻象素的中心距离。
间距越小,可视距离越短。
分辨率(Resolution)
通常用于数字显示设备,表示总的象素数量,一般写成宽X高的形式,如800X600。
可视角度(ViewingAngle)
当观察者面对LED时可以看到LED的最大亮度,当观察者向左或右移动时,看到的亮度会减少,当亮度减到最大亮度的一半时,此时所处的角度加上向反方向移动得到的角度之和,称水平可视角度,垂直可视角度用同样方式测量。
LED的视角厂家会给出参数。
亮度(Brightness)
亮度在任何显示设备中都是最重要的参数。
亮度的主单位叫烛光(candela),用CD表示,单个LED的亮度通常用millicandelas,MCD,即千分之一CD,把一个平方米的LED亮度加在一起,就得到单位面积亮度,用尼特(NITS)表示,1NITS=1CD/m2。
红绿蓝三色的亮度必须平衡才能准确的还原真实色彩,换句话说,LED的白色必须是白色,而不是粉红色。
如果红绿蓝都处于最高亮度,混合出的色彩通常不是白色,为了得到白色(通常称为6500K色温),红绿蓝中须有一个或两个的亮度调低,为了获取正确的白色,必须反复测量调整亮度,这个过程称白平衡。
可视距离(ViewingDistance)
对于各种显示器件来说,最佳的观察距离应该是人眼无法分辨出象素的最小距离,,这个距离大约是点间距的3400倍。
电视和电脑的观测距离通常要小于这个要求,但可接受的距离不能小于点间距的1700倍。
灰度等级(GreyLevels)
也称色彩深度,指不同亮度的数量,红绿蓝有各自的灰度,在全彩色系统中一般是256级灰度,可以产生256X256X256=16,777,216种颜色,在PC中称为24位色,在LED显示系统中称为8位系统。
LED显示屏能表现的色彩数量取决于RGB三色的灰度等级,在标准的全彩显示屏中为256级灰度,对于体育场馆的LED全彩系统,256灰度是不够的,无法准确的恢复还原色彩。
刷新率(RefreshRate)
显示屏画面更新的速率,通常用赫兹表示(Hz)。
与帧频是不同的。
帧频(FrameRate)
显示屏每秒显示的图像帧的数量,通常取决于输入的信号(25fpsforPAL,30fpsforNTSC)
场频(Field)
PAL和NTSC的一半帧,因为PAL和NTSC是隔行扫描,每次刷新只显示半帧图像。
高级概念
纯绿(Puregreen)和真绿(truegreen)过去30年,各种颜色LED被相继开发出来,首先是红色,黄色,黄绿色,蓝色LED和纯绿LED在90年代相继被日亚工程师发明。
至此,制造LED全彩色显示屏成为可能。
播放视频的LED显示屏必须用纯绿,如果用黄绿来做,颜色肯定不真实,如果一个象素里绿管的数量很多,比红管和蓝管的数量多,那肯定是黄绿管,因为黄绿的亮度不够,必须用多个,但黄绿LED价格低廉。
该种显示屏俗称伪彩屏。
GAMMA矫正(gammacorrection)
这是一种通过变换函数来减少灰度数量,从而产生一个更接近真实环境的色彩和对比度,全彩屏实际表现的颜色受到很多限制,当夜晚时,必须降低屏体亮度,此时能够显示的色彩就会减少,因此,数字RGB显示的色彩肯定少于16M色,为了解决这个问题,需要更高层次的灰度,1Bill色的系统(红绿蓝各1024级色)可以表现更真实的色彩,因为从256级灰度扩大到1024级,极大的丰富了可表现的色彩数目。
虚拟象素技术(VirtualResolution)
也称共享象素或动态象素,将4倍于物理象素的象素快速的按奇偶列和奇偶行分4次送到物理象素上显示,其效果相当于将间距缩小一半,其成本与传统做法基本相比,基本没增加,但可以做到原来4倍的分辨率。
一致性(Uniformity)
整个画面的质量很大程度上取决于LED的一致性。
一致性的问题是LED固有的问题,当LED生产时。
他们的亮度,视角,还有其它的特性实际上都不统一,这些参数分布在某一范围,制造商工艺控制的越好,这个范围越小,选用优质厂商提供的LED可以减少调试的工作量,人眼对颜色和亮度的敏感度相当高,对于LED之间的差别很容易察觉,特别在高亮的显示系统中,这种差别更大,设计者必须采用各种技术来消除这种差别,增加一致性。
色差(ColourShift)
LED显示屏由红绿蓝三色组合来产生各种颜色,但这三种颜色由不同材料做成,视角是有差异的,不同LED的光谱分布都是变化的,这些能被观测的差异称为色差。
当偏过一定角度观察LED时,其颜色发生改变,人眼判断真实画面的色彩的能力(比如电影画面)比观测计算机产生的画面要好。
单元板规格(Cellboardsize)
指单元板的尺寸,通常用单元板长乘以宽的表达式表示,以毫米为单位。
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单元板的解析度(Cellboardpixels):
指一块单元板有多少个像素,通常用单元板像素的行数乘以列数的表达式
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