专题二：发光二极管(LED)显示技术分解.ppt

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1、专题二：发光二极管（专题二：发光二极管（LEDLED）显示技术）显示技术LEDLED发光原理发光原理LEDLED的结构的结构LEDLED的特点的特点LEDLED的发光效率的发光效率LEDLED的发展应用的发展应用 2.1 LED2.1 LED的发光原理的发光原理复复习习一一下下PNPN结结的的内内容容空穴与自由空穴与自由电子复合电子复合物质因浓度物质因浓度差而产生的差而产生的运动。运动。空穴与自由空穴与自由电子复合电子复合扩散运动扩散运动内电场内电场PNPN结结的的形形成成 2.1 LED2.1 LED的发光原理的发光原理 当给当给PNPN结加以结加以正向电压正向电压时，由于外加电场方向与势垒

2、区的时，由于外加电场方向与势垒区的自建电场方向相反，因此势垒高度降低，自建电场方向相反，因此势垒高度降低，势垒区宽度变窄势垒区宽度变窄，破，破坏了坏了PNPN结动态平衡，产生结动态平衡，产生少数载流子的电注入少数载流子的电注入。空穴从。空穴从P P区注入区注入N N区，同样电子从区，同样电子从N N区注入到区注入到P P区，注入的少数载流子将同该区的区，注入的少数载流子将同该区的多数载流子多数载流子复合复合，不断的将多余的能量以，不断的将多余的能量以光的形式辐射光的形式辐射出去或出去或非辐射形式（转变成热能或激发别的载流子）。非辐射形式（转变成热能或激发别的载流子）。PNPN结结加加正正向向电

3、电压压 热平衡状态下的热平衡状态下的N N区有很多迁移率很区有很多迁移率很高的电子，高的电子，P P区有较区有较多的迁移率较低的空多的迁移率较低的空穴。在常态下及穴。在常态下及PNPN结结阻挡层的限制，二者阻挡层的限制，二者不能发生自然复合。不能发生自然复合。2.1 LED2.1 LED的发光原理的发光原理PNPN结结加反加反向电向电压压 PNPN结加反向电压时，内建电场被增强，势垒高度升高，结加反向电压时，内建电场被增强，势垒高度升高，空间电荷区宽度变宽。阻值空间电荷区宽度变宽。阻值空穴从空穴从P P区注入区注入N N区，同样阻止电区，同样阻止电子从子从N N区注入到区注入到P P区，区，少

4、数载流子难以注入，少数载流子难以注入，几乎没有电流通几乎没有电流通过。过。在某些半导体材料的在某些半导体材料的PNPN结两端加上结两端加上正向电压正向电压，注入的少数，注入的少数载流子与多数载流子载流子与多数载流子复合复合时会把多余的能量以时会把多余的能量以光光的形式释放出的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。来，从而把电能直接转换为光能。PNPN结加反向电压，少数载流结加反向电压，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二极管叫LEDLED（Light Emitting DiodeLight Emitti

5、ng Diode发光二极管发光二极管）。）。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从从LEDLED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。颜色的光线，光的强弱与电流有关。电子和空穴之间的能量电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量决定了（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量决定了光的颜色光的颜色，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的

6、能量最少。由于不同的材料具有最多，桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的不同的带隙带隙，从而能够发出，从而能够发出不同颜色的光不同颜色的光。2.1 LED2.1 LED的发光原理的发光原理 LEDLED的核心是一个半导体的的核心是一个半导体的PNPN结晶片，结晶片，LEDLED是一种是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。PNPN结结晶片的一端附在一个支架上，一端是晶片的一端附在一个支架上，一端是负极负极，另一端是，另一端是正极，整个晶片被正极，整个晶片被环氧树脂环氧树脂封装起来。封装起来。LEDLED主要由支架、银胶、晶片、金

7、线、环氧树脂五主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物料所组成。种物料所组成。1 1、支架、支架作用：用来导电和支撑。作用：用来导电和支撑。组成：由支架素材经过电镀而形成，由里到外是素材、组成：由支架素材经过电镀而形成，由里到外是素材、铜、镍、铜、银这五层所组成。铜、镍、铜、银这五层所组成。种类：带杯支架做聚光型，平头支架做大角度散光型。种类：带杯支架做聚光型，平头支架做大角度散光型。2 2、银胶、银胶 固定晶片和导电的作用。固定晶片和导电的作用。3 3、晶片（、晶片（ChipChip）LEDLED的核心，是发光的半导体材料。的核心，是发光的半导体材料。4 4、金线、金线 连接晶片连接晶片

8、PADPAD（焊垫）与支架，并使其能够（焊垫）与支架，并使其能够导通。导通。5 5、环氧树脂、环氧树脂 保护内部结构。保护内部结构。2.2 LED2.2 LED的结构的结构（1 1）主动发光，亮度高主动发光，亮度高，一般产品发光强度大于，一般产品发光强度大于1cd1cd，高的，高的可达可达10cd10cd；（2 2）单只）单只LEDLED功耗低功耗低。LEDLED直流驱动，超低功耗（单管直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.03-0.060.06瓦）。一般来说瓦）。一般来说LEDLED的工作电压是的工作电压是2-3.6V2-3.6V，工作电流是，工作电流是0.02-0.03A0.02-0.03

9、A；这就是说，它消耗的电能不超过；这就是说，它消耗的电能不超过0.1W0.1W，相同照，相同照明效果比传统光源节能近明效果比传统光源节能近80%80%。但由多只。但由多只LEDLED构成矩阵显示屏构成矩阵显示屏，总体总体功耗功耗就就不低不低了。了。（3 3）为非相干光，光谱较宽，发散角大；）为非相干光，光谱较宽，发散角大；（4 4）发光颜色非常丰富；通过红、绿、蓝三原色的组合，可）发光颜色非常丰富；通过红、绿、蓝三原色的组合，可以实现全色化。以实现全色化。（5 5）坚固而耐用坚固而耐用。LEDLED的晶片被完全的封装在环氧树脂里面。的晶片被完全的封装在环氧树脂里面。小巧的环氧树脂颗粒极难摔破，

10、整个灯体也没有松动的部分；小巧的环氧树脂颗粒极难摔破，整个灯体也没有松动的部分；里面的晶片极难摔断，也少有热效应而可能挥发、熔断。这里面的晶片极难摔断，也少有热效应而可能挥发、熔断。这些特点使得些特点使得LEDLED很难损坏。很难损坏。2.3 LED2.3 LED的特点的特点（6 6）性能稳定性能稳定，工作温度范围宽，工作温度范围宽，寿命长寿命长（100000100000小时）；小时）；（7 7）响应速度快响应速度快，纳秒级。，纳秒级。（8 8）发光效率受温度的影响发光效率受温度的影响。温度上升时复合率下降，大体。温度上升时复合率下降，大体上温度每上升上温度每上升1 1摄氏度，发光效率相应减少

11、摄氏度，发光效率相应减少1%1%。（9 9）体积小体积小。LEDLED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常小，非常轻。尺寸小；里面，所以它非常小，非常轻。尺寸小；（1010）安全环保安全环保。LEDLED使用低压的直流电源（可将交流电整流使用低压的直流电源（可将交流电整流为直流电），供电电压在为直流电），供电电压在6 624V24V之间，因产品不同而有所差异。之间，因产品不同而有所差异。LEDLED是由无毒的材料作成，不像是由无毒的材料作成，不像荧光灯荧光灯含水银会造成污染，光含水银会造成污染，光谱中没有谱中没有紫外线紫外线和和红外线红外

12、线，既没有热量，也没有，既没有热量，也没有辐射辐射，眩光小，眩光小，冷光源冷光源，可以安全触摸，属于典型的，可以安全触摸，属于典型的绿色照明绿色照明光源光源 2.3 LED2.3 LED的特点的特点 LEDLED的发光效率取决于三个过程的发光效率取决于三个过程：（：（1 1）超额少子的激发；（）超额少子的激发；（2 2）载流子的辐射复合；（载流子的辐射复合；（3 3）产生的光从晶体中逸出的比例。因此总的）产生的光从晶体中逸出的比例。因此总的转换效率：转换效率：因为功率效率约为因为功率效率约为1 1，所以，所以ledled的发光效率一般称为的发光效率一般称为外部量子外部量子效率效率。内部量子效率

13、内部量子效率其实就是组件本身的其实就是组件本身的电光转换效率电光转换效率，主要与，主要与PNPN结芯片本身的特性，如结芯片本身的特性，如PNPN结芯片材料的能带、缺陷、杂质、组件的结芯片材料的能带、缺陷、杂质、组件的垒晶组成及结构等相关。垒晶组成及结构等相关。光学效率光学效率（取出效率）指组件（取出效率）指组件内部产生的内部产生的光子光子，在，在经过组件经过组件本身的吸收、折射、反射后实际上在组件外部可本身的吸收、折射、反射后实际上在组件外部可测量到的测量到的光子数目光子数目。因此，相关于取出效率的因素包括了组件材料。因此，相关于取出效率的因素包括了组件材料本身的吸收、组件的几何结构、组件及封

14、装材料的折射率差、组件本身的吸收、组件的几何结构、组件及封装材料的折射率差、组件结构的散射特性等。结构的散射特性等。2.4 LED2.4 LED的发光效率的发光效率产生超额少子产生超额少子的功率效率的功率效率内部量子效率内部量子效率光学效率光学效率外部量子效率外部量子效率 LEDLED的电光转换率只有的电光转换率只有20%20%30%30%，这效率不高，这效率不高，如何提高如何提高LEDLED发光效率发光效率?（1 1）掺杂浓度的选择掺杂浓度的选择（提高内部量子效率出发）（提高内部量子效率出发）LEDLED的材料和工艺应的材料和工艺应保证晶格完整和避免有害杂质混入保证晶格完整和避免有害杂质混入

15、。因。因为注入载流子中有一部分是通过晶格缺陷和有害杂质形成的俘为注入载流子中有一部分是通过晶格缺陷和有害杂质形成的俘获中心的非辐射复合的，不发光。获中心的非辐射复合的，不发光。扩散流由电子扩散流和空穴扩散流组成，但往往只有一种对扩散流由电子扩散流和空穴扩散流组成，但往往只有一种对光的贡献大。如发红光的光的贡献大。如发红光的LEDLED主要靠电子扩散流再主要靠电子扩散流再P P区复合，应区复合，应增加电子扩散流在总扩散流中的份额。增加电子扩散流在总扩散流中的份额。（2 2）选择适合的结深选择适合的结深（提高内部量子效率出发）（提高内部量子效率出发）正向偏置时，电子从正向偏置时，电子从N N区注入

16、到区注入到P P区后，不断复合和发光，区后，不断复合和发光，并假设由并假设由P P区射出。为了保证充分复合，区射出。为了保证充分复合，PNPN结应深一些，但结应深一些，但PNPN结深了会使光在出射过程中被吸收增加，因此结深了会使光在出射过程中被吸收增加，因此PNPN结深需又一个结深需又一个最佳值。最佳值。2.4 LED2.4 LED的发光效率的发光效率 2.4 LED2.4 LED的发光效率的发光效率 如何提高如何提高LEDLED发光效率发光效率?（3 3）用球形发射表面用球形发射表面。外部量子效率可以达到。外部量子效率可以达到35%35%，但球形发，但球形发射面是材料内部光程增大，即吸收增大

17、。射面是材料内部光程增大，即吸收增大。早期早期LEDLED发展集中在提升其内部量子效率，方法主要是利发展集中在提升其内部量子效率，方法主要是利用提高垒晶的质量及改变垒晶的结构，使电能不易转换成热能，用提高垒晶的质量及改变垒晶的结构，使电能不易转换成热能，进而间接提高进而间接提高ledled的发光效率，可获得约的发光效率，可获得约70%70%左右的理论内部量左右的理论内部量子效率。但是这样的内部量子效率几乎已经接近理论的极限，子效率。但是这样的内部量子效率几乎已经接近理论的极限，在这样的状况下，光靠提升组件的内部量子效率是不可能提升在这样的状况下，光靠提升组件的内部量子效率是不可能提升组件的总光

18、量的，因此只能提升组件的取出效率。组件的总光量的，因此只能提升组件的取出效率。（4 4）封装材料及结构设计的优化。封装材料及结构设计的优化。用用折射率大的介质折射率大的介质做成做成圆形窗口圆形窗口；常见的；常见的LEDLED就是这种外形。就是这种外形。在在背面背面设置合适设置合适反射面反射面，以充分利用侧面发射的光；，以充分利用侧面发射的光；即使是矩形封装，也可用即使是矩形封装，也可用折射率大折射率大，吸收小吸收小的透明材料做的透明材料做LEDLED的封装以增加出射光。的封装以增加出射光。2.4.1 LED2.4.1 LED的发展的发展 19621962年，第一颗实用型的可见光年，第一颗实用型

19、的可见光LEDLED出现，现在出现，现在LEDLED的发展已的发展已经达到了一个很高的程度，经达到了一个很高的程度，LEDLED已被运用到各种产品上，而人们已被运用到各种产品上，而人们预想随着它亮度和技术的不断提高，预想随着它亮度和技术的不断提高，LEDLED将完全取代传统的照明将完全取代传统的照明产品。因为产品。因为LEDLED的使用可以节省大量的能源。的使用可以节省大量的能源。LEDLED的发展可以分为三个阶段：的发展可以分为三个阶段：（1 1）红光）红光LEDLED的出现；的出现；（2 2）绿光）绿光LEDLED的出现；的出现；（3 3）蓝光和白光）蓝光和白光LEDLED的出现。的出现。

20、LEDLED的终极目标就是亮度高的白光的终极目标就是亮度高的白光LED LED，完全可以代替传统，完全可以代替传统的光源。这是一个漫长而艰辛的道路，一直到日本科学家中村秀的光源。这是一个漫长而艰辛的道路，一直到日本科学家中村秀二在二在19941994年用稼合物制造出蓝光年用稼合物制造出蓝光LED LED，这个突破对，这个突破对LEDLED发的发展发的发展起到决定作用，基于这种蓝光起到决定作用，基于这种蓝光LEDLED的作用，白光的作用，白光LEDLED很快就在很快就在19961996年被发明出来。从此年被发明出来。从此LEDLED产品被广泛地应用于各个领域。产品被广泛地应用于各个领域。2.4

21、LED2.4 LED的发展应用的发展应用 早期的早期的LEDLED主要用于各种电子仪器仪表中作指示和数字信主要用于各种电子仪器仪表中作指示和数字信息显示。随着高亮度和蓝色息显示。随着高亮度和蓝色LEDLED的实用化，使可见光的实用化，使可见光LEDLED的应用的应用领域由室内扩展到室外，有单色显示发展为多色显示，信息显领域由室内扩展到室外，有单色显示发展为多色显示，信息显示密度不断提高，信息显示的距离逐步由近及远。示密度不断提高，信息显示的距离逐步由近及远。一、全色动态信息平板显示一、全色动态信息平板显示1 1、亮度、亮度 室外室外LEDLED显示亮度已达到或超过显示亮度已达到或超过5000c

22、d/m5000cd/m2 2。2 2、可靠性、可靠性 3 3、红色问题、红色问题 4 4、视角、视角 可达可达140140度度今后的改进方向：今后的改进方向：（1 1）提高）提高LEDLED亮度的一致性，或开发出对每个像素都能进行亮亮度的一致性，或开发出对每个像素都能进行亮度调节的系统；度调节的系统；（2 2）改善像素单元结构，控制点阵元间节距的均匀性；）改善像素单元结构，控制点阵元间节距的均匀性；（3 3）降低成本。）降低成本。全色屏广泛用于体育馆、车站、机场、商场等公共场所。全色屏广泛用于体育馆、车站、机场、商场等公共场所。2.4.2 LED2.4.2 LED的应用的应用二、背光源二、背光

23、源 液晶显示器背光源和电话按键发光。液晶显示器背光源和电话按键发光。三、固体照明光源三、固体照明光源四、信号指示灯四、信号指示灯1 1、交通信号灯、交通信号灯2 2、汽车指示灯、汽车指示灯五、彩色五、彩色LEDLED大屏在国内的发展简况大屏在国内的发展简况 LEDLED全彩色大屏还有许多技术和工程问题需要解决。全彩色大屏还有许多技术和工程问题需要解决。LEDLED的基础和核心技术，特别是高端的纯蓝、纯绿的基础和核心技术，特别是高端的纯蓝、纯绿LEDLED管以管以及驱动芯片等眼器件基本上被美国和日本掌握，国内厂家集中及驱动芯片等眼器件基本上被美国和日本掌握，国内厂家集中在劳动密集型的封装、组装和

24、安装等低端技术领域。但我国在在劳动密集型的封装、组装和安装等低端技术领域。但我国在显示屏的驱动、控制系统以及软件功能等应用技术的研究开发显示屏的驱动、控制系统以及软件功能等应用技术的研究开发上已有一定的水平。上已有一定的水平。2.4.2 LED2.4.2 LED的应用的应用一、信息刷新原理一、信息刷新原理从实现刷新的原理上，可分为扫描型和锁存型两种。从实现刷新的原理上，可分为扫描型和锁存型两种。1 1、动态扫描型、动态扫描型指显示屏上指显示屏上1616行、行、8 8行或行或4 4行行LEDLED公用一个驱动寄存器，常称为公用一个驱动寄存器，常称为1616循环、循环、8 8循环或循环或4 4循环

25、。整个屏的刷新是靠驱动寄存器的时分工循环。整个屏的刷新是靠驱动寄存器的时分工作实现的。作实现的。特点：驱动电路设计简单，成本低，亮度低，多用于室内显示特点：驱动电路设计简单，成本低，亮度低，多用于室内显示屏。屏。2 2、静态锁存型、静态锁存型指显示屏上每个指显示屏上每个LEDLED都对应于一个驱动寄存器，即驱动器无需时都对应于一个驱动寄存器，即驱动器无需时分工作，每个分工作，每个LEDLED的占空比均为的占空比均为100%100%。特点：电路复杂，成本高，亮度高，一般用于室外显示屏。特点：电路复杂，成本高，亮度高，一般用于室外显示屏。2.4.3 LED2.4.3 LED显示的相关电路显示的相关

26、电路二、灰度扫描的实现二、灰度扫描的实现 在高速动态显示时，在高速动态显示时，LEDLED的发光亮度与扫描周期内的发光时的发光亮度与扫描周期内的发光时间成正比，因此灰度等级的实现由控制间成正比，因此灰度等级的实现由控制LEDLED的发光时间和扫描周的发光时间和扫描周期的比值，即采用调制占空比的办法来实现。期的比值，即采用调制占空比的办法来实现。例：每帧周期为例：每帧周期为T T，设采用，设采用8 8行扫描方式，每行总选通时间为行扫描方式，每行总选通时间为T/8T/8，将每个周期内，将每个周期内LEDLED的总发光时间一次调节为的总发光时间一次调节为0 0、1 1 T/T/（8 81616）、）

27、、2 2 T/T/（8 81616）、）、1515 T/T/（8 81616），），这样将这样将LEDLED的发光时间为的发光时间为1616个等级，即实现了个等级，即实现了1616级灰度。级灰度。灰度扫描的关键在于产生灰度扫描的关键在于产生“1 1”和和“0 0”组成的串行数据流。组成的串行数据流。1616级灰度调制系数与编码值举例如下：级灰度调制系数与编码值举例如下：灰度等级灰度等级 占空比占空比 编码值编码值 编码序列编码序列 1 1/128 0001 1000 0000 0000 00001 1/128 0001 1000 0000 0000 0000 6 6/128 0110 1111

28、 1100 0000 0000 6 6/128 0110 1111 1100 0000 0000 15 15呢？呢？2.4.3 LED2.4.3 LED显示的相关电路显示的相关电路二、灰度扫描的实现二、灰度扫描的实现编码序列中，有编码序列中，有i i个个“1 1”和和16-i16-i个个“0 0”，LEDLED实际发光时间为：实际发光时间为：t(i)=it(i)=i T/T/（8 81616）即第即第i i级灰度对应的级灰度对应的LEDLED导通脉冲的占空比为：导通脉冲的占空比为：t(i)/T=i/t(i)/T=i/（8 81616）三、扫描控制电路三、扫描控制电路 高速数据缓存处理电高速数据

29、缓存处理电路，防止数据丢失。因路，防止数据丢失。因此采用双总线结构的存此采用双总线结构的存储电路用于储电路用于LEDLED大屏显示大屏显示的扫描控制，两组帧存的扫描控制，两组帧存储器分别交替工作于图储器分别交替工作于图像高速扫描和图像数据像高速扫描和图像数据接受缓存两种方式。接受缓存两种方式。2.4.3 LED2.4.3 LED显示的相关电路显示的相关电路三、扫描控制电路三、扫描控制电路 从视频显示控制模块传来的数据为并行数据，而从视频显示控制模块传来的数据为并行数据，而LEDLED显示显示所需的是含有灰度信息的串行数据流，这就要求有灰度译码，所需的是含有灰度信息的串行数据流，这就要求有灰度译

30、码，将将4 4位并行数据转换为位并行数据转换为1616个有灰度信息的串行数据序列。个有灰度信息的串行数据序列。2.4.3 LED2.4.3 LED显示的相关电路显示的相关电路四、显示屏均匀性的改进四、显示屏均匀性的改进1 1、产生原因、产生原因 理想情况下，如果显示屏上每个像素在任一角度上发出的理想情况下，如果显示屏上每个像素在任一角度上发出的光的亮度、色度总是一致的，那么就可以认为显示屏是均匀的。光的亮度、色度总是一致的，那么就可以认为显示屏是均匀的。而在实际的生产过程中，显示屏的均匀性会受到诸多因素的影而在实际的生产过程中，显示屏的均匀性会受到诸多因素的影响：响：（1 1）灯管厂商提供的）

31、灯管厂商提供的LEDLED自身存在亮度、色度上的差异性；自身存在亮度、色度上的差异性；（2 2）LEDLED发光强度的空间分布特性存在差异性，这会导致不同发光强度的空间分布特性存在差异性，这会导致不同 LED LED 在任一视角上的发光强度相对于光轴方向上的衰减值存在在任一视角上的发光强度相对于光轴方向上的衰减值存在不一致性；不一致性；（3 3）LEDLED焊接时光轴方向偏离显示屏法线方向，尤其是直插焊接时光轴方向偏离显示屏法线方向，尤其是直插 LEDLED光轴方向的控制；光轴方向的控制；（4 4）模块拼装的平整度；）模块拼装的平整度；2.4.3 LED2.4.3 LED显示的相关电路显示的相

32、关电路（5 5）箱体拼装的平整度；）箱体拼装的平整度；（6 6）面罩、散热等其它因素的影响。）面罩、散热等其它因素的影响。2 2、解决方法、解决方法光强均衡处理光强均衡处理3 3、三种平滑技术（方法的实现）、三种平滑技术（方法的实现）（1 1）最小归元法）最小归元法 把显示屏所有的把显示屏所有的LEDLED亮度等于最小亮度。特亮度等于最小亮度。特点：亮度均匀性好，但亮度损失大。点：亮度均匀性好，但亮度损失大。（2 2）邻域平滑法）邻域平滑法 任意点的灰度值是该点邻域中若干像素的任意点的灰度值是该点邻域中若干像素的加权平均。利用人眼对相邻像素不均匀很敏感，而对大面积缓加权平均。利用人眼对相邻像素

33、不均匀很敏感，而对大面积缓变的亮度不均匀不敏感的特点。变的亮度不均匀不敏感的特点。特点：比最小归元法的亮度损失小很多。特点：比最小归元法的亮度损失小很多。（3 3）均值法）均值法 求出光强平均值；求出光强平均值；令所有大于平均值令所有大于平均值L LA A的像素亮度都等于的像素亮度都等于L LA A；用邻域平均法进行平滑处理。用邻域平均法进行平滑处理。2.4.3 LED2.4.3 LED显示的相关电路显示的相关电路2.4.3 LED2.4.3 LED显示的相关电路显示的相关电路原图像原图像最小归最小归元法元法邻域平邻域平滑法滑法均值法均值法亮度平均值亮度平均值11611680801061061

34、03103亮度平均值下降亮度平均值下降0 031%31%8.6%8.6%11.2%11.2%相邻像素相邻像素亮度差亮度差绝对值绝对值80800 034341919相对值相对值100%100%0 037.8%37.8%23.8%23.8%三种数据处理方法的性能比较：三种数据处理方法的性能比较：自动检测、远程控制技术自动检测、远程控制技术 LED LED显示屏构成复杂，特别是室外显示屏，供电、环境亮显示屏构成复杂，特别是室外显示屏，供电、环境亮度、环境温度条件等对显示屏的正常运行都直接影响，在度、环境温度条件等对显示屏的正常运行都直接影响，在LED LED 显示屏的控制系统中可根据需要对温度、亮度

35、、电源等进行自显示屏的控制系统中可根据需要对温度、亮度、电源等进行自动检测控制。也可根据需要远程实现对显示屏的亮度调节、色动检测控制。也可根据需要远程实现对显示屏的亮度调节、色度调节、图像水平和垂直位置的调节、工作方式的转换等等。度调节、图像水平和垂直位置的调节、工作方式的转换等等。常见有以下几种控制模式常见有以下几种控制模式1 1、单片机控制、单片机控制 单片机控制是单片机控制是LEDLED显示屏控制中显示屏控制中最简单最简单的一种方式。当显的一种方式。当显示信息固化在示信息固化在ROMROM里或来自传感器等，由单片机读取并控制里或来自传感器等，由单片机读取并控制LEDLED显示。多用于简单

36、固定文字或监控数据显示的条形屏等。这种显示。多用于简单固定文字或监控数据显示的条形屏等。这种控制方式简单，灵活，成本低。但是，内容和显示方式的编辑、控制方式简单，灵活，成本低。但是，内容和显示方式的编辑、更改较麻烦，使用不方便。更改较麻烦，使用不方便。2.5 LED2.5 LED显示的控制技术显示的控制技术2 2、微机控制、微机控制 微机控制微机控制LEDLED显示屏一般都需要专用的接口电路，如显示屏一般都需要专用的接口电路，如LEDLED专专用显示卡、用显示卡、LEDLED专用多媒体卡等。此类控制中较多的是专用多媒体卡等。此类控制中较多的是VGAVGA同步同步技术技术。LEDLED显示屏的显

37、示屏的VGAVGA同步控制技术是同步控制技术是指指LEDLED显示屏能够实现显示屏能够实现跟踪微机跟踪微机CRTCRT窗口上的显示信息窗口上的显示信息，是，是LEDLED显示屏成为微机的大型显示屏成为微机的大型显示终端。一般是对显示卡的显示终端。一般是对显示卡的RGBRGB信号输出进行采样，或直接信号输出进行采样，或直接从从VGAVGA卡上的特征插座上取得卡上的特征插座上取得RGBRGB的数字信号，处理后用于驱动的数字信号，处理后用于驱动LEDLED显示屏电路。这种控制方式充分发挥了丰富强大的微机软显示屏电路。这种控制方式充分发挥了丰富强大的微机软件功能，而且具有较强的编辑功能，内容和显示方式

38、的更改、件功能，而且具有较强的编辑功能，内容和显示方式的更改、增删简单方法，便于显示数据的保存、管理和打印输出；但是增删简单方法，便于显示数据的保存、管理和打印输出；但是成本较高成本较高，每个显示屏都要，每个显示屏都要附带微机系统附带微机系统，对于一些室外、远，对于一些室外、远距离、分散的应用场合，工程施工和日常维护都有诸多不便。距离、分散的应用场合，工程施工和日常维护都有诸多不便。2.5 LED2.5 LED显示的控制技术显示的控制技术3 3、主从控制、主从控制 采用微机（上位机）和单片机（下位机）分布管理和控制采用微机（上位机）和单片机（下位机）分布管理和控制LEDLED的显示。上位机负责

39、显示数据处理与显示任务分配，有时的显示。上位机负责显示数据处理与显示任务分配，有时还要与其他系统进行通信；下位机作为控制器件，接收并执行还要与其他系统进行通信；下位机作为控制器件，接收并执行来自上位机的任务，指挥控制来自上位机的任务，指挥控制LEDLED显示屏上各部件协调工作。显示屏上各部件协调工作。上位机与下位机一般通过上位机与下位机一般通过RS232RS232或或RS422RS422通信，一台上位机可以通信，一台上位机可以管理、控制多个下位机同时显示。管理、控制多个下位机同时显示。4 4、红外遥控、红外遥控 在在LEDLED显示屏控制板（一般为单片机系统）前端加入红外显示屏控制板（一般为单

40、片机系统）前端加入红外遥控接收器编解码电路，解码电路先将红外接收探头解调后分遥控接收器编解码电路，解码电路先将红外接收探头解调后分离出的离出的1616位位PCMPCM串行码值进行校验，提取有效的串行码值进行校验，提取有效的8 8位数据码值，位数据码值，提供给控制板驱动提供给控制板驱动LEDLED显示屏。采用红外遥控可以实现开关屏显示屏。采用红外遥控可以实现开关屏幕及文字编辑，无需专用计算机或其它外设配置，遥控距离可幕及文字编辑，无需专用计算机或其它外设配置，遥控距离可达十几米。这种控制方式常与其它方式结合使用。达十几米。这种控制方式常与其它方式结合使用。2.5 LED2.5 LED显示的控制技

41、术显示的控制技术5 5、通信传输和网络控制、通信传输和网络控制 根据对信息传输显示的实时性，根据对信息传输显示的实时性，LED LED 显示屏的传输控制有显示屏的传输控制有通信传输通信传输和和视频传输视频传输。通信传输采用标准的。通信传输采用标准的RS-232RS-232或或RS-485RS-485计计算机数据串行通讯方式，通过串口按一定的通讯协议接收来自算机数据串行通讯方式，通过串口按一定的通讯协议接收来自计算机串口或其它设备串口的信号，经过处理后按一定的规律计算机串口或其它设备串口的信号，经过处理后按一定的规律传送到显示屏上显示。这种控制方式的显示屏的功能比较单一，传送到显示屏上显示。这种

42、控制方式的显示屏的功能比较单一，适用于简单文字、图形显示，主要是单色及双基色显示屏控制适用于简单文字、图形显示，主要是单色及双基色显示屏控制使用，一般情况下直接传输距离可达千米。视频传输方式则是使用，一般情况下直接传输距离可达千米。视频传输方式则是把把LEDLED显示屏与多媒体技术结合起来，实现了在显示屏与多媒体技术结合起来，实现了在LEDLED显示屏上实显示屏上实时显示计算机监视器上的内容，也可播放录像及电视节目，一时显示计算机监视器上的内容，也可播放录像及电视节目，一般用于播放实时信息的显示屏都采用视频控制方式，具体传输般用于播放实时信息的显示屏都采用视频控制方式，具体传输是采用成对的专用

43、长线传输接口电路。是采用成对的专用长线传输接口电路。2.5 LED2.5 LED显示的控制技术显示的控制技术6 6、GPRS/GSMGPRS/GSM无线控制无线控制 利用遍布全国的利用遍布全国的GPRS/GSMGPRS/GSM基站，通过基站，通过GPRS/GPRS/接收接收模块远程接收信号并通过单片机处理对各类远端显示模块远程接收信号并通过单片机处理对各类远端显示屏实施控制。此类技术在城市群显、银行屏实施控制。此类技术在城市群显、银行ICIC卡收费、卡收费、系统挂失、卡号广播、机动车辆防盗定位报警等方便系统挂失、卡号广播、机动车辆防盗定位报警等方便已有应用。已有应用。2.5 LED2.5 LED显示的控制技术显示的控制技术