LED显示屏制作技术.doc
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1、2022 年-2023 年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作1LED 显示屏制作技术彩云追月制作2012 年 4 月 24 日2022 年-2023 年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作2目录1 LED 显示产品发展历程.32 LED 显示屏市场应用领域.33 LED 显示屏的分类.44 LED 显示屏的基本构成.55 LED 显示屏涉及的名词概念.66 LED 显示屏涉及的名词概念.87 LED 显示屏的两种常规组装方式.128 LED 显示产品一些问题的解答.139 LED 显示屏显示原理.1410 单元板/模组认识.1611 显示板元件.1912 显示板元件.2113 控制信号与显示接口.2
2、314 LED 单色条屏(室内屏)组装.2415 LED 单色条屏(室内屏)组装.2616 LED 单色条屏(室内屏)组装.2917 LED 单色室外屏的组装.3018 LED 单色室外屏的组装.3219 08 接口转 12 接口原理.3820 LED 胶水及材料说明.40附录 1:ZZD200-门头条屏控制卡说明书.41附录 2:ZZD202 门头 LED 大条屏控制卡.452022 年-2023 年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作31 LED 显示产品发展历程显示产品发展历程(2009-07-1610:44:43)LED 诞生于 1923 年,罗塞夫(LossenOW)在研究半导体 SiC
3、 时发现掺有杂质的 p-n 结,通电后会有光发射出来,由此研制出了发光二极管(LED:light emitting diode),但之后 LED 的应用一直不受重视。随着电子工业的快速发展,在 60 年代,显示技术得到迅速发展,人们研究出 PDP 激光显示等离子显示板、LED 液晶显示器、发光二极管 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,发光二极管已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
4、耐气候性和发光密度、发光均匀性、全色化发展。随着发展,人们需要种大屏幕的显示设备,于是有了投影仪,但是其亮度无法在自然光下使用,于是出现了 LED 显示器(屏),它具有视角大、亮度高、色彩艳丽的特点。LED 大屏幕的发展呈现如下几个发展阶段: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(fullcolor)多灰度
5、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(truecolor)多灰度显示屏以红色,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,在宣传广告领域应用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 显示屏市场应用领域显示屏市场应用领域(2009-07-1610:52:16)L
6、ED 显示屏的应用涉及社会经济的许多领域,主要包括:(1)证券交易、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、汽车站动态信息显示。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、广州新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 L
7、ED 显示屏为主体的信息系统和广播系统、列车到发揭示2022 年-2023 年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作4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,国家体育场鸟巢、水立方、上海体育中心、大连体育场等许多国内重要体育场馆都采用了 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。
8、(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,国内城市出现了集群 LED显示屏广告系统;商业大厦 LED 显示屏广告发布系统也已在全国中大城市主要地方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、日本冬季奥运会、波兰教皇的访问、巴西狂
9、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。(11)学校和医院。在高等院校应用 LED 显示屏作为对学生通知和科学宣传是一个现代化都教育工具。在医院主要用来宣传药品体格和康健知识。随着技术的进步、成本的降低,LED 显示屏将更多的被各行业所采用。3 LED 显示屏的分类显示屏的分类(2009-07-1610:54:09)分类方式品种说明使
10、用环境室内 LED 显示屏室内 LED 显示屏在室内环境下使用,此类显示屏亮度适中、视角大、混色距离近、重量轻、密度高,适合较近距离观看。室外 LED 显示屏室外 LED 显示屏在室外环境下使用,此类显示屏亮度高、混色距离远、防护等级高、防水和抗紫外线能力强,适合远距离观看。显示颜色单基色 LED 显示屏单基色 LED 显示屏由一种颜色的 LED 灯组成,仅可显示单一颜色,如红色、绿色、橙色等。双基色 LED 显示屏双基色 LED 显示屏由红色和绿色 LED 灯组成,256 级灰度的双基色显示屏可显示 65,536 种颜色(双色屏可显示红、绿、黄 3种颜色)。2022 年-2023 年建筑工程
11、管理行业文档 齐鲁斌创作5全彩色 LED 显示屏全彩色 LED 显示屏由红色、绿色和蓝色 LED 灯组成,可显示白平衡和 16,777,216 种颜色。显示功能图文 LED 显示屏(异步屏)图文 LED 显示屏可显示文字文本、图形图片等信息内容。可联网脱机显示。视频 LED 显示屏(同步屏)视频 LED 显示屏可实时、同步地显示各种信息,如二维或三维动画、录像、电视、影碟以及现场实况等多种视频信息内容。4 LED 显示屏的基本构成显示屏的基本构成(2009-07-1610:56:06)1、异步屏:一般由显示单元板(模组)、条屏卡、开关电源、HUB 板(可选)组成通过串口线与计算机连接,进行显示
12、文字的更改,之后可以脱开计算机工作。2、同步屏:2022 年-2023 年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作6同步屏系统比较复杂,系统可大可小,一般由计算机、DVI 显卡、数据发送卡、同步数据接收卡、HUB 板、网线、LED 显示屏等组成。系统始终需要联机计算机工作,将计算机上的图像文字显示在 LED大屏幕上。5 LED 显示屏涉及的名词概念显示屏涉及的名词概念(2009-07-1610:58:17)1、像素:是 LED 显示屏的最小成像单元。俗称“点”或“像素点”。上图所示由 2 红 2 绿组成 1 个显示像素点2、显示模块:由若干个显示像素组成的,结构上独立的组成 LED 显示屏的最小单元。
13、室内屏用的是 8x8 的显示模块,即每个显示模块有 64 个像素。2022 年-2023 年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作7室外屏使用的是单个的灯珠,通常由 1-3 个相同或不同颜色的灯珠组成模块的一个像素点。如上面右图的室外屏模组就是由 2 个红色灯珠组成 1 个显示像素点。3、显示模组:由电路及安装结构确定的并具有显示功能的组成 LED 显示屏的独立单元。简单说就是为便于组装和显示,出厂的半成品通常是以显示模组形式提供的,将多个显示模块加显示驱动做在一起。室内屏俗称“单元板”;室外屏俗称“模组”,再将若干个模组加上机箱、风扇、电源等构在一起成为“箱体”,多用于大型的全彩屏。室内屏单元板通
14、常有 64x32(64 列 32 行、由 32 个模块组成)、64x16(64 列 16 行、由 16 个模块组成)等。下图是一个 64x16 的单元板:室内屏单元板正面室内屏单元板背面室外屏模组通常有 64x32、32x32、32x16、16x16、16x8 多种。上图为 16x8(2 红)的室外屏模组。加了防水结构用于全户外,我们可以看到塑料壳体,最右侧是它2022 年-2023 年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作8的整个结构刨图:显示板上插的是灯珠、背板上是显示驱动电路,这是分体结构的,也有的是将显示板和显示驱动电路做在一块电路板上的整体结构的,下面的两个图我们可以看到区别。面板、后壳其
15、实是一个塑料罩壳,面板上对应灯珠位置开有孔,以使灯珠漏出头,后壳上有用于安装的螺丝孔或磁柱,使模块便于组装。模块的前面灌有显示屏专用的防水胶。室外屏模块正面室外屏模组背面室外屏模组背面(显示板和驱动板为分离结构)(显示板和驱动板为整体结构)6 LED 显示屏涉及的名词概念显示屏涉及的名词概念(2009-07-1611:02:37)4、LED 显示屏屏体:将单元板/模组/箱体按一定方式拼接在一起,加上控制卡/控制系统、电源和框架等就构成为 LED 显示屏。2022 年-2023 年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作9室内屏:显示单元板+控制卡+电源+铝型框架2022 年-2023 年建筑工程管理行
16、业文档 齐鲁斌创作10室外屏:显示模组+控制卡+电源+铝型框架全彩屏:显示箱体+控制系统+计算机+通讯网络+架体等组成5、点距:就是 2 个像素点之间的距离。主要是取决于观看者的距离。通常点距的概念用于室外屏,有 P6、P7.62、P8、P10、P12、P16、P20 等,以毫米 mm 为单位。室外屏观看距离一般在 30 米内,采用不大于 P16(16mm)的模组。点距越密,显示出来的字笔画越细腻,单位面积像素点越多,显示屏成本越贵。6、扫描方式:通常对于室外屏模组还有一个扫描方式的问题。扫描方式决定了模组之间连接的形式,扫描方式有 1/16、1/8、1/4、1/2、静态这几种。因为 LED显
17、示屏是逐行刷新显示的,扫描方式也就决定了显示刷新的方式,如 1/16 就是每次刷新 1 行,16 行为一个扫描周期,需 ABCD 四个信号控制;1/8 就是每次刷新 1 行,8 行为一个扫描周期,需 ABC 三个信号控制;其它依次类推。如果采用相同的 LED 灯,1/16 扫的亮度要比 1/8 低,静态(1/1)的亮度是最高的。户内的屏一般采用 1/16 扫,户外和半户外的一般采用 1/16 或者 1/8。对于放置在屏经常受到猛烈阳光照射的环境,就最好用 1/4 扫描。2022 年-2023 年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作11扫描方式走线描述图示1/16(十六分之一)扫描16.0:直行走线
18、,一路数据带 16 行。1/8(八分之一)扫描8.0:直行走线,一路数据带 8 行。8.1:上蛇行,一路数据带 16 行,8 行折列。8.2:下蛇行,一路数据带 16 行,8 行折列。1/4(四分之一)扫描4.0:直行走线,一路数据带 4 行。4.1:上蛇行,一路数据带 16 行,8 行折列。2022 年-2023 年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作124.2:下蛇行,一路数据带 16 行,8 行折列。4.3:上蛇行,一路数据带 8 行,8 行折列。4.4:下蛇行,一路数据带 8 行,8 行折列。大型室外全彩屏所用箱体通常由若干个模组+机箱+风扇+电源组成。7 LED 显示屏的两种常规组装方式
19、显示屏的两种常规组装方式(2009-07-1611:04:08)1、框架结构在屏幕较小时,是在工厂组装成整屏;屏幕较大时,按单元板发货。由工程人员在现场组装。组装时,先将单元板和电源分别固定在板筋背条上,进而拼装成屏体。2、箱体结构2022 年-2023 年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作13箱体与箱体之间采用定位销定位、锁紧机构拉紧,都能使安装更加精密、准确,保证箱体上下、左右之间的 LED 间距在实际误差求范围之内,从整体上保证了整个屏体的显示效果。8 LED 显示产品一些问题的解答显示产品一些问题的解答(2009-07-1611:05:10)1、LED 显示屏模组规格计算方法:间距计算方
20、法:每个像素点到另外一个像素点之间的距离,每个像素点可以是一颗 LED 灯如 1R(红)、两颗 LED灯 2R/1R1G(绿)、三颗 LED 灯 2R1G长度和高度计算方法:点间距点数=长/高如:P16 长度=16 点1.6=25.6 高度=8 点1.6=12.8 P10 长度=32 点1.0=32 高度=16 点1.0=16 屏体使用模组数:总面积模组长度模组高度=使用模组数如:10 个平方的 P16 户外单色 LED 显示屏使用模组数等于:10 平方米0.256 米0.128 米=305.17678305 个更加精确的计算方法:长度使用模组数高度使用模组数=使用模组总数如:长 5 米、高
21、2 米的 P16 单色 LED 显示屏使用模组数:长使用模组数=5 米0.256 米=19.5312520 个高使用模组数=2 米0.128 米=15.62516 个使用模组总数目=20 个16 个=320 个2、是不是屏的亮度越来高越好呢?应该怎样决定屏的亮度?答:不是的,屏亮度越高,价格就越高。亮度太高会刺眼,不舒适。要根据环境的亮度来决定屏的亮度。对于白天不需要日光灯照明的环境,我们建议采用半户外 1/16 扫的单元板就足够了。如果是大马路,向西,周围没树,白天很亮,就用 1/8 扫。3、点距这么多规格,那种好呢?越密越好?答:不是的,越密就越贵。太稀疏的话,近距离看不清。对于横幅来说,
22、10mm 是比较合适的。有的店面为了省钱,又想做个大的横幅,用点距 30mm 的单元板来做,可是马路窄,对面行人看过来,字太大了,要停下来仔细看才知道是什么内容,效果适得其反。4、显示屏寿命一般多长?2022 年-2023 年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作14答:LED 是一种半导体器件,其寿命为 10 万小时。LED 显示屏的寿命取决于其所采用的 LED 灯的寿命和显示屏所用的电子元器件的寿命。一般平均无故障时间应不低于 1 万小时。9 LED 显示屏显示原理显示屏显示原理(2009-07-1611:10:05)下面是一个 8x8 的点阵 LED 结构:从图上看,8X8 点阵共需要 64
23、个发光二极管组成,且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上,当对应的某一行置高电平,某一列置低电平时,则相应的二极管就亮。将许多这样的模块组合在一起,就是我们通常说的单元板/模组,而驱动其显示需要显示驱动电路和诸如单片机之类的智能控制芯片。通常我们的单元板/模组是带有显示驱动电路的,我们还需要带有单片机的控制卡才能将我们所需要显示的文字/图形显示在屏幕上。电路原理图示如下:2022 年-2023 年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作15无论文字还是图形都是由点阵组成的,比如我们常用的汉字,完整的点阵由 16x16、32x32 等等,每个点就是一个像素点。将黑点处(点亮的像素点)定义为 1,白
24、点处(不亮的像素点)定义为 0,就可以编写成能在单片机中保存的 16 进制字型格式:0 xDF,0 xFD,0 xDF,0 xFD,0 x03,0 xC0,0 xDF,0 xFD,0 xDF,0 xFD,0 x01,0 x80,0 xDF,0 xFD,0 xEF,0 xFB,0 xFF,0 xFF,0 x7B,0 xEF,0 x7C,0 x9F,0 x77,0 xF5,0 x77,0 xEB,0 x7B,0 xEB,0 x5F,0 xFF,0 xBF,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x01,0 xC0,0 x7F,0 xFF,0 x03,0 xE0,0 xFF,0 xFF,0 x07,
25、0 xF0,0 xF7,0 xF7,0 x07,0 xF0,0 xFF,0 xFF,0 x00,0 x80,0 xFF,0 xFF,0 x07,0 xF0,0 xF7,0 xF7,0 xF7,0 xF7,0 x07,0 xF0,0 xFF,0 xFF,0 xBF,0 xFF,0 xBB,0 xFD,0 xBB,0 xF3,0 xBB,0 xF7,0 x01,0 x80,0 xDB,0 xFF,0 xDF,0 xFF,0 x1F,0 xF8,0 xFF,0 xFF,0 xAF,0 xFB,0 xAF,0 xFB,0 x77,0 xFD,0 xFB,0 xFE,0 x7D,0 xF9,0 x9E,
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