LED显示屏技术及相关参数
LED发光技术的原理是某些半导体材料在通以电流的情况下会发出特定波长的光，这种电到光的转换效率非常高，对所用材料进行不同的化学处理，就可以得到各种亮度和视角的LED。
LED显示屏是将LED模块或像素管按照实际需要大小拼装排列成矩阵，配以专用显示电路，直流稳压电源，软件，框架及外装饰等，即构成一台LED显示屏。
一、LED显示屏概述
什么是LED？
在某些半导体材料的 PN 结中， 注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。 PN 结加反向电压， 少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称 LED 。
LED的特点
LED是发光二极管的简称（Light Emetting Diodeo）。由于它具有亮度高、响应速度快、低电压、功耗小、耐震动、耐冲击、寿命长等优点，使其成为室内外信息显示终端的主要发光器件。
LED与LED显示屏
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（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 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 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 屏当前都要求做成 256 级灰度的。
应用于显示屏的 LED 发光材料有以下几种形式
① LED 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。
② LED 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 SMD LED) 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。
二、LED显示屏分类
LED 显示屏分类多种多样，大体按照如下几种方式分类：
（1）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。
（2） 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 (full color), 由红色，黄绿色 ( 波长 570nm) ， 蓝色构成及真彩色 (nature color), 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 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： ∮ 3.0mm 60000 像素 / 平米 ∮3.75mm 44000 像素 / 平米 ∮ 5.0mm 17000 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；
三、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；n
寿命长：LED寿命长达100,000小时（十年）以上；n
视角大：室内视角可大于160度，户外视角可大于120度；n
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。n
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。
四、显示屏大小的计算方式。
1．室内显示屏的计算方式。
1）给出屏的具体数据（长、宽，面积）。
a.例子：所做屏的规格是Φ5(指像素的直径)屏，屏长5.8米，宽2.6米。
b.首先，清楚Φ5屏的技术参数单元板规格为488×244mm，单元板解析度64×32
c.计算所用单元板的块数。
屏长或宽用的板数＝预做屏长或宽÷单元板的长或宽
屏长用的板数：5.8米×1000÷488=11.89≈12
屏宽用的板数：2.6米×1000÷244=10.65≈11
d.计算实际的屏的大小。
实际屏长或宽用＝单元板的长或宽×屏长或宽用的块数
实际屏长：488×12=5856mm 即5.856米
实际屏宽：244×11=2684mm 即2.684米
e.屏的面积：5.856×2.684=15.72(平方米)
注：通常清况屏体外边框尺寸在屏体尺寸基础上每边各加5-10cm。
f.屏的分辨率=屏用的板数×单元板的解板度
屏的分辨率=（12×64）×（11×32）
（2）只给出屏的面积，没有长宽。
a. 例子：做一个面积为9㎡的屏，屏的规格是Φ5(指像素的直径)。
b. 如果只给出了面积，长宽我们要自己算。可以按长、宽4：3或16：9的比例去算。这样画面效果好。(这里以4：3为例)
c. 理论屏屏长为：长=（面积÷12）的平方根×4
宽=（面积÷12）的平方根×3
即：长=3.46m
宽=2.60m
d. 长宽已经求出来了，下边的计算见（1）中的例子。
2．室外显示屏的计算方式。
（1）给出屏的具体数据（长、宽，面积）。
a.例子：要做P20的户外全彩屏长约10米，宽约6米
b.首先清楚，单元箱体的规格 (箱体长宽) 为1280×960mm，解析度为64×48
c.计算箱体的个数。
屏长或宽用的箱数＝预做屏长或宽÷单元箱的长或宽
屏长用的箱体数：10米×1000÷1280=7.8123≈8
屏宽用的箱体数：6米×1000÷960=6.25≈6
d. 计算实际的屏的大小。
实际屏长或宽用＝箱体的(规格)长或宽×屏长或宽用的箱体个数
实际屏长：1280×8=10240mm 即10.24米
实际屏宽：960×6=5760mm 即5.76米
e. 屏的面积：10.24×5.76=158.9824≈158.98(平方米)
f. 屏的分辨率=箱体的解析度长宽×箱体的长宽个箱=（64×10）×（48×6）
（2）只给出屏的面积，没有长宽。
a.例子：如果做一个P20的户外全彩屏面积大约为50平方米。
b. 如果只给出了面积，长宽我们要自己算。可以按长、宽4：3或16：9的比例去算。这样画面效果好。(这里以4：3为例)
c. 理论屏屏长为：长=（面积÷12）的平方根×4
宽=（面积÷12）的平方根×3
即：长=8.16m
宽=6.12m
五、控制 LED 亮度的方法：
有两种控制 LED 亮度的方法。一种是改变流过 LED 的电流，一般 LED 管允许连续工作电流在 20 毫安左右，除了红色 LED 有饱和现象外， 其他 LED 亮度基本上与流过的电流成比例；另一种方法是利用人眼的视觉惰性，用脉宽调制方法来实现灰度控制， 也就是周期性改变光脉冲宽度（即占空比），只要这个重复点亮的周期足够短（即刷新频率足够高）， 人眼是感觉不到发光象素在抖动。由于脉宽调制更适合于数字控制， 所以在普遍采用微机来提供 LED 显示内容的今天，几乎所有的 LED 屏都是采用脉宽调制来控制灰度等级的。
LED 的控制系统通是扫描板上集中控制各象素点灰度， 扫描板将来自控制箱的各行象素的亮度值进行分解（即脉宽调制），然后将各行LED的开通信号以脉冲形式 （点亮为 1 ，不亮为 0 ）按行用串行方式传输到相应的 LED 上，控制其是否点亮。这种方式使用器件较少，但串行传输的数据量较大，因为在一个重复点亮的周期内，每个象素在 16 级灰度下需要 16 个脉冲，在 256 级灰度下需要 256 个脉冲，由于器件工作频率限制， 一般只能使 LED 屏做到 16 级灰度。
另一种方法是扫描板串行传输的内容不是每个 LED 的开关信号而是一个 8位二进制的亮度值。每个 LED 都有一个自己的脉宽调制器来控制点亮时间。这样，在一个重复点亮的周期内，每个象素点在 16 级灰度下只需要 4个脉冲， 256 级灰度下只需 8 个脉冲，大大降低了串行传输频率。用这种分散控制 LED 灰度的方法可以很方便地实现 256 级灰度控制。常由主控箱、扫描板和显控装置三大部分组成。 主控箱从计算机的显示卡中获取一屏象素的各色亮度数据，然后重新分配给若干块扫描板， 每块扫 描板负责控制 LED 屏上的若干行（列），而每一行（列）上 LED 的显控信号则用串行的方式传送。目前有两种串行传送显示控制信号的方式：一种
六、LED显示屏常用安装方式
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（1）安装方式 （显示屏安装结构简图）
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以上为目前显示屏安装中最常用的七种安装方式，对于室内显示屏一般采用 a 、 b 、 c 、 d 四种安装方式，户外显示屏以上方式均可采用。
（2）外框结构及外装饰
外框结构在设计上是由显示屏的安装要求和显示面积大小以及周围环境颜色而定， 在保证有足够的安装强度的前提下，尽量减少显示屏的安装重量。
对于室内显示屏外框通常有三种做法：黑色铝合金、铝合金外包不锈钢（亚光、亮光）和扳金一体化。
◇ 黑色铝合金外框结构简单，外框颜色接近显示屏底色。
◇ 铝合金外包不锈钢框架，采用拉丝不锈钢，美观、大方。
◇ 扳金一体化结构，其颜色为索尼灰，容易被视觉接收。另外在整体结构 方面比较紧凑，没有缝隙。其缺点是对显示屏的面积大小有要求。
对于户外显示屏为保证有足够的安装强度，其外框均为钢结构， 外装饰通常根据现场情况以及客户要求选用，通常采用外包铝塑板。其优点如下：
◇ 铝塑板颜色多样、品种丰富，可以根据不同要求选购；
◇ 铝塑板表面质量高，粗糙度小；
◇ 铝塑板可以实现胶缝拼接，表面可以等距离布置线条，合乎美观要求；
七、LED显示屏的控制系统
LED控制系统分类与LED显示屏分类相对应，主要是以显示性能和显示色彩来分。根据屏的大小及客户要求可采用异步控制或者同步控制。
(a )异步RS232 通讯方式控制(计算机串口)
说明： 异步控制是接收并存储由 PC 机上编辑好的文字和没有灰度的图形（PC 机通过串口发送数据给异步控制卡）再通过异步控制卡控制显示屏的显示，而且屏关电后，所要显示的内容存储在控制卡上存储器里面，屏开电后，异步控制卡上的 CPU 从卡上的内存读取内容再控制 LED 屏的显示 。
异步控制优点
实现的是脱机和存贮信息的功能， PC 机只起到修改 LED 显示屏内容的功能，显示的功能由异步控制实现，这样的好处是一台 PC机可以控制多个显示屏，所以可以实现多屏联网使用。
异步控制的缺点
异步控制卡无法实现播放动画，图象的功能，而且控制卡存储的内容受控制卡内存的限制，只能存储几十幅内容，另外异步控制卡控制的屏面积有限Φ 5— 控制在 7 平米以内， Φ 3.75—- 控制在 2.8 平米以内，超过控制范围的只能上同步控制。
注： 单个显示屏通讯距离超过 100 米 或 2 个以上显示屏联网使用需要加转换器（ 232 转 422 转换器 200 元）
(b)同步256 级灰度控制
说明：同步控制是将 PC 机显示卡的信号实时传送到 LED 显示屏上 ,LED 显示屏和电脑显示器是同步显示的（所见即所得）， 同步控制包括一块 DVI 显示卡，一块数据采集发送卡，一块数据接收卡（注：超过 512 点要用 2 块接收卡）
同步控制优点
能够实现播放动画，图象的功能，灰度等级输出可达到 256 级（对于单色屏就是 256 种颜色，对于双色屏就是可显示红256 色×绿 256= 65536 种颜色）
（ DVI 显示卡 + 256 级灰度控制卡，控制点数 1280 × 512 点，控制范围 Φ 5– 长 9.76 米 , 高 3.9 米 ，Φ 3.7 5– 长 6.1 米 ,高 2.448 米 ）
注：如何知道在可控范围之内LED显示屏可以做多大面积？
可控制长度＝控制卡点数（长）×点间距
可控制宽度＝控制卡点数（宽）×点间距
可控制范围＝可控制长度×可控制宽度
八、LED显示屏应用范围
LED 显示屏的应用涉及社会经济的许多领域，主要包括：
（1）交易、金融信息显示。 这一领域的 LED 显示屏占到了前几年国内 LED 显示屏需求量的 50% 以上，目前仍为 LED 显示屏的主要需求行业。 上海证券交易所、深圳证券交易所及全国上万家证券、金融营业机构广泛使用了 LED 显示屏。
（2）机场航班动态信息显示。民航机场建设对信 息显示的要求非常明确， LED 显示屏是航班信息显示系统 FIDS （ Flight information Display system ）的首选产品 ，首都机场、上海浦东国际机场、海口美兰机场、珠海机场、厦门高崎机场、深圳黄田机场、广州白云机场及全国数十家新建和改扩建机场都选用了国产的 LED 显示屏产品。
（3）港口、车站旅客引导信息显示。 以 LED 显示屏为主体的信息系统和广播系统、列车到发揭示系统、票务信息系统等共同构成客运枢纽的自动化系统，北京站、北京西站、南昌站、大连港等国内重要火车站和港口都安装了国内厂家提供的产品和系统。
（4）体育场馆信息显示。 LED 显示屏已取代了传统的灯泡及 CRT 显示屏， 四十三届世乒赛主场地天津体育中心首次采用了国产全彩色视频 LED 显示屏，受到普遍好评，上海体育中心 、 大连体育场等许多国内重要体育场馆相继采用了 LED 显示屏作为信息显示的主要手段。
（5）道路交通信息显示。智能交通系统（ ITS ）的兴起，在城市交通 、 高速公路等领域， LED 显示屏作为可变情报板、限速标志等，替代国外同类产品，得到普遍采用。
（6）调度指挥中心信息显示。电力调度、车辆动态跟踪、车辆调高度管理等，也在逐步采用高密度的 LED 显示屏。
（7）邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。 遍布全国的服务领域均有国产 LED 显示屏在信息显示方面发挥作用。
（8）广告媒体新产品。除单一大型户内、户外显示屏做为广告媒体外，国内一些城市出现了集群 LED 显示屏广告系统； 列车 LED 显示屏广告发布系统也已在全国数十列旅客列车上得到采用并正在推广。
（9）演出和集会。大型显示屏越来越普遍的用于 公共和政治目的的视频直播，如在我国建国 50 周年大庆、美国总统大选、莫斯科850 周年庆典、日本 NAGANNO 冬季奥运会、波兰教皇的访问、巴西狂欢节、世界各地的新千年庆典。 这些节日中大型显示屏增加了艺术影响力，在播放广告和信息的同时也团结了人们。
（10）展览和租赁。在许多展览会， LED 显示大屏幕作为展览组织者提供的重要服务内容之一，向参展商提供有偿服务，国外还有一些较大的 LED 大屏幕的专业性租赁公司，也有一些规模较大的制造商提供租赁服务。
九、 led电子显示屏问题与解答
1． 考虑用户场地所能允许的屏体面积的因素有哪些？
（1） 有效视距与实际场地尺寸的关系；
（2） 像素尺寸与分辩率；
（3） 单元为基数的面积估计；
（4） 屏体机械安装及维护操作空间；
（5） 屏体倾角对距离的影响。2． 用户需要的播放效果有哪些？
（1）文字显示：视其文字尺寸及分辩需求而定；
（2） 普通视频显示：320×240 点阵；
（3）数字标准DVD 显示：≥640×480 点阵；
（4） 完整计算机视频：≥800×600 点阵；
3． 环境亮度对于屏体有哪些亮度要求？
一般亮度要求如下：
（1） 室内：>800CD/M2
（2） 半室内：>2000CD/M2
（3） 户外（坐南朝北）：>4000CD/M2
（4） 户外（坐北朝南）：>8000CD/M2
4． 红绿蓝在白色构成方面有什么样的亮度要求？
红、绿、蓝在白色的成色方面贡献是不一样的。其根本原因是由于人类眼睛的视网
膜对于不同波长的光感觉不同而造成的。经过大量的实验检验得到以下大约比例，供参
考设计：
简单红绿蓝亮度比为：3：6：1
精确红绿蓝亮度比为：3.0：5.9：1.1
5． 为什么高档全彩显示屏要用纯绿管？
在实际LED 显示屏生产时，应选择发光效率高而又能获得显色丰富鲜艳的三基色
LED 灯管，以使在色度图中的色三角形面积尽可能在且靠近舌形谱色曲线，来满足丰富
的彩色和发出足够的亮度而舌形曲线顶尖为515nm 波长光，所以高档LED 显示屏选用
波长接近于515nm 的纯绿色光LED 管，例如选用520nm、525nm 或530nm 波长光的
LED 灯管。
6． 在明确亮度及点密度的要求条件下，如何计算机单管的亮度？（以两红、一绿、一蓝为例）
红色LED 灯亮度：亮度（CD）/M2÷点数/M2×0.3(白平衡配比占30%)÷2
绿色LED 灯亮度：亮度（CD）/M2÷点数/M2×0.6(白平衡配比占60%)
蓝色LED 灯亮度：亮度（CD）/M2÷点数/M2×0.1(白平衡配比占10%)
注：详细计算方法见第三节。
7． 为什么选用DVI 显示接口标准？
（1） DVI 显示卡接口是符合计算机国际标准的显示接口；
（2） 无需打开机箱，即可方便安装；
（3） 显存高，动态画面显示能力强；
（4） 软硬件兼容能力强；
（5） 支持所有操作系统及应用软件，显示灵活方便；
（6） 大批量生产，成本低，维护方便。
8． 显示屏能不能用笔记本控制，为什么？
可以。笔记本电脑的显卡是内置的，无法实现与控制系统的连接。但是可以外接一个装置。
9． 全彩屏使用日亚管与使用国产管除价格外有哪些区别？
（1）管芯：日亚公司自主生产管芯，国产管一般使用美国或台湾公司的管芯；
（2）封装：日亚公司自主封装，国内无生产工厂，国产管封装厂家较多；
（3）一致性：日亚管同批管芯波长相差较小，一致性好，国产管一致性相对较差；
（4）使用寿命：日亚管使用寿命相对较长，国产管衰减比较严重；
10．室内模块全彩屏与贴片全彩屏有什么区别？
（1）发光部分：模块全彩屏的显示模块一般为黄绿的，纯绿的模块价格较贵；
贴片全彩屏一般使用纯绿管芯；
（2）显示效果：模块全彩屏像素点视觉感觉较粗，亮度较低，容易有马赛克现象；
贴片全彩屏一致性较好，亮度较高；
（3）维护：模块全彩不易维护，整块模块更换成本较高；
贴片全彩易维护，可进行单灯维修更换；
11．户外屏能不能用表贴LED，为什么？
不能。户外屏安装结构要求严格，贴片LED 无法适应户外的恶劣环境；
户外屏亮度要求较高，目前贴片LED 无法达到户外屏的亮度要求。
12．户外屏的生产周期为什么比较长？
（1）原料采购：LED 灯管采购周期较长，尤其进口管芯，订货周期需4—6 周；
（2）生产工艺复杂：需经过PCB 设计、罩壳制作、灌胶、调白平衡等；
（3）结构要求严格：一般为箱体设计，需考虑防风、防雨、防雷等。
13．如何帮助用户选择适合的显示屏？
（1）显示内容的需要；
（2）可视距离、视角的确认；
（3）屏体分辩率的要求；
（4）安装环境的要求；
（5）成本的控制；
14．显示屏一般的长宽比例是多少？
图文屏：根据显示的内容确定；
视频屏：一般为4：3 或接近4：3；理想的比例为16：9。
15．一套控制系统能够控制的点数？
通讯屏A 卡：单色、双色1024×64
通讯屏B 卡：单色：896×512 双色：896×256
DVI 双色屏：1280×768
DVI 全彩屏：1024×512
16．显示屏的安装要求？
供电要求：供电接线点应在屏体尺寸之内
220V 市电供电，火线0 线接地线；
380V 市电供电，三火线一0 线接地线；
火线与0 线导线截面积相同；
10 千瓦以上显示屏应加降压启动设备。
通讯要求：通讯距离是以通讯线长为定义。
要以所安装显示屏的型号所用通讯线长度标准来安装通讯线。
通讯线禁止与电源线在同一线管内走线。
安装要求：显示屏安装左右水平，不准许后倾
吊装要加装上下调节杆
壁挂安装前要装前倾脱落钩
落地安装要加定位支撑螺栓。
伸缩式安装，考虑承重和灵活性等。
十、LED显示屏通用技术特点
1、 显示通用技术特点
a.256级灰度控制技术 b.非线性校正技术 c.Gamma校正技术
d.亮度调节技术 e.静态恒流驱动 f.帧同步技术 g.网络功能
2、显示屏专有技术特点
a.像素共享技术 b.8192级非线性灰度控制技术 c.二级Gamma校正技术
d.无级（连续）亮度调节 e.高清晰视频枝术应用 f.数字视频图像的无损传输
3、显示屏工艺特点
a.材料控制工艺
(1) LED的离散控制技术 (2) 排列/混色技术
b.模组控制工艺
(1) 标准化“大模组“结构 (2) 定位面罩的应用
(3) LED排列技巧 (4) 大模组结构对温度调节的影响
c.箱体结构设计工艺
(1) 定位柱的应用 (2) 密封式箱体结构
(3) “后维护“结构 (4) 航空接插头的应用
d.屏体结构
(1)平整度好 (2) 大视角 (3) 高强度 (4) 易于远距离运输
4、显示屏系统扩展技术优点综述
a.软件兼容性强：编辑、制作容易，显示内容丰富，布局随意，应变能力强
b.网络接口功能强大：具有广泛的网络接口功能
c.多种视频信号输入接口：标准信号，模拟RGB，高清晰电视信号，数字视频，有线电视
5、系统设计
1）、设计原则
a.设计系统使用的发光、驱动材料均为优质原材料,控制系统可以方便实现软、硬件升级
b.针对发光材料的使用衰减，彩用单基色、单点亮度可调，确保亮度的一致性
c.采用行内领先的成熟技术，保证系统的安全稳定
d.高可靠性、实时性、容错性、不间断性移稳定运行
e.具有高清晰图像处理能力、快速的应急响应以及合理的网络运行环境
f.具有快速应变能力，处理临时出现的意外情况，保证公众信息的顺利传递
g.具有良好的扩展性能和方便的软/硬件升级空间
h.具有标准的模块化结构，方便屏体的拆装和日后的维护
2)、设计指导思想
a.满足视频、广告、现场直播、计时记分的各项基本使用要求
b.采用成熟的先进技术、高起点、高水平、高质量，保证显示屏系统使用的安全性、可靠性以及经济性能，确保万无一失
c.屏体结构模块化、标准化、方便安装、维护保养，降低安装维护成本
d.软件设计模块化、规范化、标准化，具有良好的用户操作界面和兼容性，同时具有良好的升级扩展空间
e.系统具有优良的节能、环保性能
f.严格遵照行业标准、检测标准、ISO9001国际质量认证标准设计
3)、设计依据
a.依据用户的实际需求 b.依据施工现场的实际情况 c.满足用户对显示屏使用功能的基本要求 d.用户提供的工程图纸
4）、硬件设计说明
a.控制系统设计 b.通讯系统设计 c.显示系统设计 d.计时时钟系统设计
6、结构设计
1）、材料选择
采用角钢作为屏体框架的主要材料，进行防腐、耐火处理
2）、箱体结构
采用大箱体结构，箱体材料进行打磨、镀锌、喷塑处理、具有防水/耐腐蚀功能。箱体具有厚度薄、重量轻、强度高，采用定位柱技术保证安装精度等特点。
3）、框架结构
由于采用标准的箱体结构，使得屏体框架结构简单，定位精度及屏体的安装工艺容易控制，保证了整屏的平整度
4）、联接结构
采用焊接和连接件并用的联接方式，简单易行，可以确保联接强度，同时提高屏体的安装效率
7、系统防护功能设计
1）、安全配电系统
a.上电系统（PLC智能上电/双源互投配电） b.防静电设计 c.防雷设计
2）、屏体结构安全设计
a.防风设计 b.防震设计 c.防水设计 d.防潮/防结露设计 e.防尘设计 f.防氧化/防腐蚀设计
3）、温度控制系统设计
A.屏体的散热系统及防高温设计
a.优良的驱动IC选择 b.完善的工艺设计 c.完备的系统防护设备
d.先进的系统防护技术：即“动态散热“技术，密封式对流散热，空调冷却式内部对流散热
B.屏体的防低温设计
进行低温模拟实验，即采用“低温模拟实验箱“模拟北方的现场环境，测试光材料、单元模组、驱动IC、线路板在低温下的工作特性，得出屏体适应现场环境的合适参数，满足屏体的正常使用。显示屏目前已经顺利通过由国家通用电子元器件质量监督检验中心主持测试的“-40℃低温环境可靠性实验“同时，采用环境监控系统，在显示屏体内部设置“远红外线加热器组“，可以迅速提高屏体后部维护空间的环境 温度，为驱动电路提供合适的工作温度，预热电路元件。
4）、环境参数自动监控系统
a.LED显示屏专用的环境参数控制系统 b.环境参数控制系统主机 c.传感器组 d.环境参数调节/执行机构 e.通讯接口
十一、led电子显示屏的设计与选择
1． 显示屏的尺寸设计
在设计屏体大小时,有三个重要的因素:
(1) 显示内容的需要；
(2) 场地空间条件；
(3) 显示屏单元模板尺寸（室内屏）或象素大小（户外屏）。
2． 耗电与电源要求
显示屏的耗电量分为平均耗电量和最大耗电量。平均耗电量又称工作电量，是平时
实际耗电量。最大耗电量是启动时或全亮等极端情况时的耗电量，最大耗电量是交流电供电（线径，开关等）必须考虑的要素。平均耗电量一般为最大耗电量的1/3。
显示屏属大型精密电子设备，为了安全使用及可靠工作，其AC220V 电源输入端或
与其相连计算机的AC220V 电源输入端必须接地。
注：计算机的AC220V 电源输入接地端已与计算机机壳相连。
3． 户外屏应考虑的问题
户外屏的主要问题如下:
（1）显示屏安装在户外，经常日晒雨淋，风吹尘盖，工作环境恶劣。电子设备被淋湿或严重受潮会引起短路甚至起火，引发故障甚至火灾，造成损失；
（2） 显示屏可能会受到雷电引起的强电强磁袭击；
（3） 环境温度变化极大。显示屏工作时本身就要产生一定的热量，如果环境温度
过高而散热又不良，集成电路可能工作不正常，甚至被烧毁，从而使显示系统
无法正常工作；
（4） 受众面宽，视距要求远、视野要求广；环境光变化大，特别是可能受到阳光
直射。
针对以上特殊要求，户外显示屏必须做到：
（1） 屏体及屏体与建筑的结合部必须严格防水防漏；屏体要有良好的排水措施，一
旦发生积水能顺利排放；
（2） 在显示屏及建筑物上安装避雷装置。显示屏主体和外壳保持良好接地，接地电
阻小于3 欧姆，使雷电引起的大电流及时泄放；
（3） 安装通风设备降温，使屏体内部温度在-10℃～40℃之间。屏体背后上方安装轴
流风机，排出热量；
（4）选用工作温度在-40℃～80℃之间的工业级集成电路芯片，防止冬季温度过低使显示屏不能启动。；
（5） 为了保证在环境光强烈的情况下远距离可视，必须选用超高亮度发光二极管；
（6） 显示介质选用新型广视角管，视角宽阔，色彩纯正，一致协调,寿命超过10
万小时。显示介质的外封装为目前最流行的带遮沿方形筒体，硅胶密封，无金
属化装配；其外型精致美观，坚固耐用，具有防阳光直射、防尘、防水、防高
温、防电路短路“五防“特点。
十二、台湾LED产业概况及发展趋势
前言
目前，LED主要产地集中在日本、中国台湾、北美等地区。台湾LED产量在全球名列前茅。在今后一段时期内，仍将保持快速发展的势头。随着移动通信业的迅猛发展，使得用于移动电话、PDA等产品的SMT（表面贴装技术）型LED需求量大增，在此 推动下，2002年上半年台湾LED产量同比增长了30%。另据统计，在2002年全年，全球LED产值达到了32.8亿美元，台湾为8.67亿美元，占 世界总产值的27%。目前，台湾已成为仅次于日本的世界第二大LED生产基地。来自台湾官方的预测表明，到2005年，全球LED市场规模有望达到100 亿美元，无疑将对台湾LED产业发展产生很大的刺激作用。
随着官方与私营高科技企业之间合作的加强，台湾也开始致力于白色LED的新技术研发，由 于看到白色LED在下一代光源新技术应用中的巨大潜力，2002年9月，在官方的大力支持下，台湾成立了由11家顶级LED公司组成的“下一代光源新技术 研发集团“，该组织专注于以白色LED为核心的下一代LED新技术的研发，并制定了目标，即到2005年，攻克发光效率为50流明/瓦（lm/w）的白色 LED的批量生产技术（目前，白色LED的发光效率达20流明/瓦），进而开发发光效率为100流明/瓦的白色LED。
除了加紧白色LED研发进程之外，台湾还在不断扩大红外线LED的生产。通信技术的快速发展使得应用于PDA及移动电话的红外线LED需求量逐步攀升，特别是中国内地市场，据预测，中国内地的红外线LED产量在今后几年将快速增长，3年内年 均增长率可望达到22%。正是看准这一发展契机，台湾各红外线LED厂商纷纷在祖国大陆建厂，希望能在这一块市场大蛋糕上分得更多，如台湾知名厂家立綦电子公司在2002年新建了一座工厂，将月生产能力增加到6000万只。由于未来红外线LED将向小型化，大功率片式产品方向发展，所以与关注白色LED的 技术更新一样，台湾各LED厂家也在不断加强研发力度，改进生产技术，以跟上发展的步伐。
此外，照明光源用LED也是其发展的一个重要方向。由于普通冷阴极管和日光灯管的使用寿命一 般在2万小时左右，而LED的寿命可以达到10万小时，又有高亮度，低耗等独特优势，使得LED光源具有光明的前景。台湾厂商也在加紧技术攻关，主要是解 决其成本、性能等方面的问题。预计再过10年左右的时间，LED照明灯将有望走入人们的生活。
LED产业概述及市场现况
LED产品沿革与应用：LED分为可见光及不可见光两类，可见光以1烛光(cd)作为传 统与高亮度之分界，而不可见光的短波长红外光可做红外线无线通讯使用，长波长红外光则使用于短、中距离光纤通讯上，作为光通讯用途。1960年代末期，全 球出现最早红光LED商品，当时大都应用在计算器及手表上，因其发光效率低，故很快被TN/LCD所取代。时至1968年时因化合物半导体结晶成长技术逐 渐成熟，美国HP公司首先使用GaAsP制成黄光LED，不过由于其发光效率亦无法提高，应用产品亦无法普及。1993年日本Nichia公司成功开发出 蓝光LED，随后因技术不断突破，发光亮度持续提升，使得LED产品逐渐全彩化。LED因寿命长且耗电量低，故应用市场渐趋于广泛，如指示灯、大型看板、 扫描仪、传真机手机、汽车用灯、交通号志灯等应用。在照明光源部分，目前LED因亮度及价格尚未具备取代条件，但随着技术及亮度持续提升，目前预计 2003年在亮度将逐步取代白热灯与日光灯，价格也会因量产技术进步而costdown，应用需求将大幅增加。
LED产品制程及特性：LED上游磊芯片制作约占制造成本7成，其原理为将一层或多层单晶层成长于基板上，形成含有多种化学元素累积的芯片，其发光颜色与亮度由磊晶材料决定；中游则将磊芯片蒸镀金属后制作电极，经蚀刻再切割崩裂成晶粒；下游则封装晶粒，制成如指示灯、数字显示器及红外线发射器等各式 LED产品。而LED的产品特性，因其发光原理为将化合物半导体施加电流，透过电子与电洞的结合，其过剩能量以光的形式释放出来，达到发光效果，因其发光现象属冷性发光，故无须暖灯时间，且寿命可长达10万小时以上，并具有体积小、用电省、反应速度快及高可靠度等等优点。
专利权形成产业进入障碍：目前LED黄、红光技术已较成熟，蓝光部分则开发较慢，且价格较贵（为其它颜色10倍），亮度也差，故蓝光上具有开发潜力。蓝光日本Nichia公司开发最早，且申请多项专利权保护，因此台湾在发展蓝光时，较难避掉此专利问题。目前可避开Nichia的专利为Cree（使用碳化 硅作基板），虽然Cree亮度较低，在亮度较低的市场需求中，Cree的蓝光LED呈现供不应求的状况，但台湾方面目前亦没有申请这方面专利，故即使有能 力生产，但也无法制造出售。
LED具有节省能源优势
由于LED省电，其耗电量只有传统灯泡的1成，故各国政府极力推广。台湾方面，如果以 LED取代传统照明光源，估计每年可省下1座核能电厂电力。以交通号志为例，若由原有白炽灯泡改成LED，则每日的耗电量可从55度变成10度，用电节省 8成。未来全球的交通号志全面改建为LED产业的重要商机之一，目前台北市政府的交通管制工程，已于去年6月份在仁爱及光复南路口试用LED号志，估计未 来若以台北市1650处号志路口来计算，全年约可节省2710万度电，而全台湾交通号志若全面改建，其商机可高达80亿元台币。
LED产业全球市场现况
以可见光LED与不可见光LED来区分，目前不可见光LED约占40%，但成长率高于可 见光市场，1998~2003年五年的复合成长率估计为76.24%；而可见光LED全球市场，我们以LED成品来计算，2000年全球总产值为29亿美 元，较1999年成长9%，估计未来3年成长率约11%，成长远低于不可见光。日本方面，目前在全球可见光LED市场，产值超过全球一半，排名首位，且 蓝、白光技术领先各国，日本LED产业不但掌握技术，企业规模亦相当庞大，横跨上中下游产品，其较重要LED公司，为Nichia（掌握蓝、白光技术）、 丰田合成及住友化学等。目前台湾可见光LED领域，产值排名在日本之后，居世界第二位，市占率达18%，略高于美国产值，但未来台湾的LED产业，应专注 于较具发展空间的不可见光部分。
LED产业未来的发展趋势
高亮度LED为未来趋势：高亮度LED的三大市场为：汽车车灯市场、交通号志市场及全彩LED显示屏。
（1）汽车车灯市场方面，红色高亮度LED应用于汽车第三煞车灯，而左右尾灯、方向灯及车边标识灯，可使用红色或黄色高亮度LED，而汽车仪表板上则需要各种颜色的高亮度LED，故汽车市场商机庞大。
（2）交通号志方面，使用高亮度LED主要为节省能源，且在阳光照射下可仍清楚辨识。依据资料显示，目前全球约有2000万座交通号志，而每一个红、黄、绿灯估计需要使用200颗高亮度LED，故一座交通号志约需600颗高亮度LED，如果 考虑每年新设的交通号志加上更换旧交通号志，估计每年大约有200万座，以每座更新成本约1.5万台币计算，未来每年全球交通号志估计约有300亿的市场 值。
（3）全彩LED显示屏方面，目前高亮度LED已可以产生红、绿、蓝三原色的光，组成大型全彩LED显示屏，目前大型LED看板的使用以日本、中国、香 港、韩国、台湾、新加坡等亚洲地区为主，欧洲及美国其次。中国大陆运用大型户外LED看板宣达政令，故有其一定之需求；欧洲方面，常见的应用是文字显示及 气象预报图像，另也盛行使用LED显示屏做为广告招牌。目前目前高亮度LED厂商持续costdown，市场接受度已逐渐提高，且高亮度LED价格高于传 统LED，厂商投入意愿较大，未来可望逐渐取代传统亮度LED市场。
白光LED为未来发展重点
白光是一种多颜色混合光，如蓝光加黄光可得二波长白光；蓝、绿、红光混合可得三波长白 光。白光LED与传统灯泡比较，具有绝对性优势，包括体积小、寿命长、低电压、省电、无辐射等，为未来之照明光源，但目前白光LED因单价仍高且亮度不 够，目前只应用于如汽车仪表的特殊利基市场。现今白光LED制作方法有下列三种：
（1）使用红、蓝、绿光三颗LEDChip(3波长型)，利用调整通过三颗LED的电流来产生白光，此法效率高，但生产成本也最高。
（2）使用黄、蓝光两颗LEDChip(2波长型)-利用调整通过二颗LED的电流来产生白光，此法成本较低。
（3）以氮化铟镓LEDChip产生的蓝光为基础，激发黄色无机萤光粉或黄色有机萤光染料，产生白光(Nichia专利)，生产较容易，其效率较低，成本也较低，但目前大部分白光LED采用此方法。
化合物半导体潜力无限
化合物半导体除可制造LED以外，亦可制造无线通讯使用的微波组件、光纤通讯、雷射二极 管等各项产品。化合物半导体因可突破硅元素1GHz微波频率限制，具有高输出功率，故目前占有62%全球微波市场，由于未来通讯市场将蓬勃发展，故LED 上游磊晶技术未来尚具有高度发展潜力。但除了原本LED上游磊晶厂积极跨足此应用领域外，由于磊晶制程类似，通讯组件磊晶业者也可能跨足LED磊晶生产， 此对LED上游产业投入变量，去年下半年LED产业库存大增，即厂商对通讯组件过度乐观，大幅扩产，而手机市场不如预期，转而大量生产LED磊芯片所导致。
LED衍生出发光原理相似的OLED
有机发光二极管OLED（OrganicLightEmittingDiode)，其发光原理和LED类相似，同样是利用材料的特性，运用电子与电洞结合后发出光源。因具有自发光的特性，不需要背光模块及彩色滤光片，亦不需要一般TFT- LCD的灌液晶制程，在玻璃基板可由2片减为1片之下，重量可大幅减轻，且具有高应答速度、亮度高、广视角、全彩化等特性，极具发展潜力，预估到2003 年全球会有10亿美元市场。OLED为Kodak于1987年完成开发，1997年Pioneer将其商品化，目前应用于手机、PDA、数字相机、汽车用 仪表板、音响显示屏等产品。台湾较积极厂商为铼宝（铼德转投资）、东元激光（东元转投资）、光磊等，还在研发阶段的则有奇美、仁宝、达棋、精碟、国硕、联宗、胜园(胜华转投资)等。
