1.1.1 LED显示技术及构成
1. LED显示技术及LED显示屏发展阶段
（1） LED显示技术。LED显示屏（LEDpanel）由多个LED组成，LED显示屏是靠 LED的亮灭来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息。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（1.5〜3V）,能主动发光且有一定亮度，亮度又能用电流调节， 本身又耐冲击、抗振动、寿命长（10万h）,所以在大型显示设备中得以广泛应用。
把红色和绿色的LED放在一起作为一个像素制作的LED显示屏称为双色屏或彩色 屏；把红、绿、蓝三种LED放在一起作为一个像素的LED显示屏称为三色屏或全彩屏。 室内LED显示屏的像素尺寸一般为2〜10mm,室外LED显示屏的像素尺寸多为12〜 26mm,每个像素由若干个各种单色LED组成，常见的成品称像素筒，双色像素筒一般 由3红、2绿组成，三色像素筒用2红、1绿、1蓝组成。
无论是单色、双色或三色的LED显示屏，欲显示图像需要构成像素的每个LED的 发光亮度都必须能够调节，其调节的精细程度就是LED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，颜色过渡己十分柔和，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显示屏都要求做成256级灰度的。应用于LED显示屏的LED有以下几 种形式。
1） LED （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，多用于室外LED显示屏。
2） LED点阵模块。由若干LED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LED显示屏，多用于室内LED显示屏。
3） 贴片式LED （或称SMDLED）O LED釆用贴焊式封装，可用于室内全彩色LED
显示屏，可实现单点维护，可有效克服马赛克现象。
LED显示屏中每一 LED都有与之对应的亮度控制电路，该电路在计算机的控制下， 可对LED显示屏中每一 LED的亮度进行调节，以实现在LED显示屏上显示所期望的图 像或文字。
LED显示屏是20世纪80年代后期在全球迅速发展起来的新型显示设备，以可靠性 高、亮度高、使用寿命长、环境适应能力强、性价比高、功耗小、耐冲击、性能稳定等 特点，迅速成长为平板显示的主流产品。我国LED显示屏产业起步于20世纪90年代初， 发展迅速；进入21世纪以来，LED显示屏产业面临良好的市场发展机遇；一方面，需 求不断扩大，电子政务、政务公开、公众信息展示等需求旺盛；另一方面，技术的进步 为LED显示屏市场扩展和开创新的应用领域提供了创新技术支持。
LED显示屏的最大特点是其制造不受面积限制，可达几十甚至几百平方米以上，可应用于室内、室外的各种公共场合显示文字、图形、图像、动画、视频图像等各种信息， 具有较强的广告渲染力和震撼力。其高亮度、全彩化、便捷快速的错误检测及LED亮度 的自由调节是市场的发展趋势。
(2) LED显示屏发展阶段。随着电子工业的快速发展，在20世纪60年代，显示技 术得到迅速发展，人们研究岀pdp激光显示等离子显示板、LCD液晶显示器、LED等多 种显示技术。由于半导体的制作和加工工艺逐步成熟和完善，LED己日趋在固体显示器 中占主导地位。LED之所以受到广泛重视并得到迅速发展，是因为它本身有很多优点。 例如：亮度高、工作电压低、功耗小、易于集成、驱动简单、寿命长、耐冲击且性能稳 定，其发展前景极为广阔。目前正朝着更高亮度、更高耐气候性和发光密度、发光均匀 性、全色化发展。
LED显示屏是20世纪80年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，它利 用LED构成的点阵模块或像素单元组成LED显示屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环 境适应能力强、性价比高、使用成本低等特点，在短短的十来年中，迅速成长为平板显 示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。LED显示屏发展经历了三个阶段。
1) 1990年以前为LED显示屏的成长形成时期。一方面，受LED材料器件的限制， LED显示屏的应用领域没有广泛展开，另一方面，LED显示屏控制技术基本上是通信控 制方式，客观上影响了显示效果。这一时期的LED显示屏在国外应用较广，国内很少， 产品以红、绿双基色为主，控制方式为通信控制，灰度等级为单点4级调灰，产品的成 本比较高。
2) 1990〜1995年，这一阶段是LED显示屏迅速发展的时期。进入20世纪90年代， 全球信息产业高速增长，信息技术各个领域不断突破，LED显示屏在LED材料和控制 技术方面也不断出现新的成果。蓝色LED晶片研制成功，全彩色LED显示屏进入市场； 随着电子计算机及微电子领域的技术发展，在LED显示屏控制技术领域出现了视频控制 技术，LED显示屏灰度等级实现16级灰度和64级灰度，LED显示屏的动态显示效果大 大提高。这一阶段，LED显示屏在我国发展速度非常迅速，从初期的几家企业、年产值 几千万元发展到几十家企业、年产值几亿元，产品应用领域涉及金融证券、体育、机场、 铁路、车站、公路交通、商业广告、邮政、电信等诸多领域，特别是1993年证券股票业 的发展更引发了 LED显示屏市场的大幅增长。LED显示屏在平板显示领域的主流产品 局面基本形成，LED显示屏产业成为新兴的高科技产业。
3） 1995年以来，LED显示屏的发展进入一个总体稳步提高、产业格局调整完善时 期。在此期间LED显示屏产业内部竞争加剧，产品价格大幅回落，应用领域更为广阔， 产品在质量、标准化等方面出现了一系列新的问题，有关部门对LED显示屏的发展予以 重视并进行了适当的规范和引导，目前这方面的工作正在逐步深化。
（3）大屏幕LED显示屏发展阶段。
1） 第一代单色LED显示屏。以单红色为基色，显示文字及简单图案为主，主要用 于通知、通告及客流引导系统。
2） 第二代双基色多灰度LED显示屏。以红色及黄绿色为基色，因没有蓝色，只能 称其为伪彩色，可以显示多灰度图像及视频，目前在国内广泛应用于电信、银行、税务、 医院、政府机构等场合，主要显示标语、公益广告及形象宣传信息。
3） 第三代全彩色多灰度LED显示屏。以红色、蓝色及黄绿色为基色，可以显示较 为真实的图像，目前正在逐渐替代上一代产品。
4） 第四代真彩色多灰度LED显示屏。以红色、蓝色及纯绿色为基色，可以真实再 现自然界的一切色彩（在色坐标上甚至超过了自然色彩范围）。可以显示各种视频图像及 彩色广告，其艳丽的色彩，鲜亮的高亮度，细腻的对比度，应用于宣传广告领域具有极 好的视觉震撼力。
真彩色5mm户内大屏幕属于上述第四代产品，它具有高亮度，不受环境亮度影响， 厚度薄，占用场地小，色彩鲜艳丰富，视角宽，可以在宽敞的厅堂环境应用，没有拼接 图像损失。
2. LED显示屏构成
LED显示屏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）。所以基于多种规格的显示板（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，它由以下部分构成（以较为复杂的同 步视频屏为例）。
（1） 屏体。室内屏体一般由铝合金（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，外边框釆用铝合金方管，或铝合金包不锈钢，或银金一体化制 成。室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，外框可釆用铝塑板 进行装饰。
（2） 显示单元。显示单元是LED显示屏的主体部分，由发光材料及驱动电路构成。 室内屏为各种规格的单元显示板，室外屏为单元箱体。
（3） 主控制器。主控制器将输入的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。
(4) 扫描控制板。扫描控制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。
(5) 开关电源。将220V交流电变换为各种直流电提供给LED显示屏的各种电路。
(6) 传输电缆(双绞线传输电缆和光纤)。主控制器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(主要用在单双基色LED显示屏)，全彩屏一般都用单模光 纤传输。
(7) 专用显示卡及多媒体卡(视频卡)。专用显示卡除了具有计算机显 示卡的基本功能外，还同时输出数字RGB信号及行、场、消隐等信号给主控制器。多 媒体卡除了以上功能外还可将输入的模拟信号变为数字RGB信号(即视频釆集)。
(8) 计算机及其外设。
(9) 其他信号源及其外接装置。包括计算机、电视机、DVD、VCD、摄录像机等。
1.1.2 LED显示屏特点
1. LED图文显示屏特点
LED显示屏具有以下特点。
(1) 亮度高。色彩丰富鲜艳，户外LED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显示设备。
(2) 寿命长。LED寿命长达100 000h (十年)以上。
(3) 视角大。室内LED显示屏的视角可大于160° ,户外LED显示屏的视角可大于 120° o
(4) 结构模块化。LED显示屏的屏幕面积可大可小，小至不到一平方米，大则可达 几百、上千平方米；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。
(5) LED显示屏联网。利用一台联网的计算机，可以同时控制多个LED显示屏显 示不同的内容°
(6) LED显示屏也可脱机工作，LED显示屏既可以显示文字又可以显示图形图像， 字体字型变化丰富。
2. LED视频显示屏特点
(1) 画面清晰。根据人的视觉特点和LED显示特性，采用先进的非线性扫描技术(y 校正)，使LED视频显示屏显示画面的各个层次得到完整的反映，细微变化可清晰呈现， 极大提高画面质量，对于像素较少的LED视频显示屏，该项技术尤其重要。LED视频 显示屏基于非线性级差显示技术(即在低亮度区级差小，增加级数，逐步到高亮度区时 增大级差)造成视觉效果上的“级差一致性”，这样便具有更佳的视觉效果。
(2) 兼容性好。LED视频显示屏能兼容计算机中SVGA模式，可连接多种视频设备。
(3) 计算机图像同屏显示，屏幕映射位置可调，用专业控制软件。
(4) 高灰度技术。LED视频显示屏的灰度等级高、画面细腻。
（5） 恒流降噪声技术。LED视频显示屏的驱动芯片采用先进的5902系统，该系统 基于恒流降噪声技术将电源等其他噪声源给LED视频显示屏造成的影响降低到最低 程度。
（6） 亮度调整技术。为了适应不同环境，让LED视频显示屏达到最佳的显示效果， LED视频显示屏专门设计了亮度32级自动、手动调节装置。保证整个LED视频显示屏 在各种环境下都能达到最佳的显示效果。
（7） 强对流式排热系统。LED视频显示屏工作时屏体发出的热量较高，为了保证 LED视频显示屏在稳定的状态下运行，考虑到所有的流动气流，釆用强对流的排热系统， 使系统更加稳定可靠。
（8） 媒体网络化。信息时代的到来，基于媒体网络化的系统解决方案把LED视频显 示屏作为网络的终端形成标准化的接口，可以对标准视频信号、音频信号、网络其他设 备进行直接接入，兼容性强。
（9） 完善的配电系统。配电系统具有远程控制功能，具有过流、短路、断电等多种 保护功能，可自动处理各种应急情况。具有定时自动开关屏功能，可实现无人留守，具 有多路输出和延时上电功能。智能化电源可实现风扇的自动开启和关闭，过热自动保护， 并能自动恢复，无须人维护。
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