山东晶大光电科技有限公司LED显示屏知识介绍

LED显示屏的用途

　   LED显示屏具有耗电省、寿命长、亮度高、色彩鲜艳的优点，广泛用于以下场合：
● 体育场、体育馆、游泳馆、训练馆内作为计时记分及信息发布之用；
● 火车站、汽车站、港口、机场作为信息发布或广告之用；
● 室外大型建筑物上、中心广场、商场外墙、商业街、步行街，大型娱乐场所外，作为信息发布、广告发布、城市形象提升等之用；

LED显示屏的用途　   
● 室内大楼前厅、各种政务办公大厅、各种营业大厅、各种证券大厅、电视台演播大厅、会议礼堂、学术报告厅的信息发布；
● 高速公路上，城市道路边作为交通信息发布；
●移动式LED显示屏可用于各种集会，各种文娱演出背景，城市移动广告的信息发布。

LED显示屏的分类

1.LED显示屏类别很复杂，并且分类方法很多：
 ● 按使用地点分：LED室内屏、 LED室外屏、 LED半室内屏； 
 ●按基色数量分：单色屏、双基色屏、全彩屏；
 ●按像素密度分：Φ5、Φ 3、P12、P25等 ；
 ●按制作工艺分：点阵块屏、数码显示屏、表面贴装屏等；
2.按显示内容分：图文显示屏、视频显示屏

 ●按工作方式可分为:同步显示屏、异步显示屏；

LED显示屏的像素

   像素是显示屏的最小成像单元，一般由单个或多个LED组成。例如：一些LED显示屏设计方案中写到的像素：2R1G1B，就表示该显示屏的最小成像单元，是由2个红色LED、1个绿色LED、1个蓝色LED组成（在显示屏行业中，红色、绿色、蓝色LED习惯用它们的英文词的字头R、G、B来代替）。 

LED显示屏的像素密度

    每平方米内的像素数量称为像素密度。LED显示屏像素密度是显示屏图像效果清晰程度的特征指标，在同一距离观看LED显示屏时，像素密度大的LED显示屏的图像相对清晰；像素密度小的LED显示屏图像相对粗糙。

   室内视频LED显示屏因为观看距离近，像素密度一般在5102点/m2~44320点/m2之间；室外视频LED显示屏因为观看距离远，像素密度一般在1024点/m2~5102点/m2之间。由于像素密度大会造成造价上升，像素密度小会造成图像粗糙，因此，一般一块视频LED显示屏的总像素在6万~25万像素之间较为适宜。

LED显示屏的像素中心距

    因为LED显示屏的像素都是均匀排列的，像素点与像素点之间的中心距离称为LED显示屏的像素中心距。行业中通常用英文字母“P”来表示，例如P16就表示该显示屏的像素中心距为16mm，对应像素密度为3906/m2；

    P20就表示该显示屏的像素中心距为20mm，对应像素密度为2500/m2。而点阵块屏行业中通常用英文字母“Φ”来表示，例如Φ5就表示该显示屏的像素的直径为5mm，间距为7.62mm，对应像素密度为17200/m2.

LED显示屏的亮度

   LED显示屏的亮度是指显示屏正常工作时，显示屏单位面积上的发光强度，单位是cd/ m2（即每平方米的面积上有多少cd的发光强度，“cd” 是坎德拉，m2是平方米）。

   LED显示屏的亮度越高，图像的鲜艳程度越好，远处看起来越清晰。室内视频LED显示屏亮度一般在200 cd/m2~1200cd/m2之间。室外视频LED显示屏亮度一般在3000 cd/m2~7000cd/m2之间。

    LED显示屏的亮度是一个较难测量的指标（因为测试仪器昂贵），一般可通过测试LED显示屏的LED发光强度来计算，例如一块2500点/ m2的室外全彩色LED显示屏，在白平衡时用LED光强仪随机测得10个像素点，红色LED的平均发光强度为420mcd；绿色LED的平均发光强度为1620mcd；蓝色LED的平均发光强度为285mcd。

   因为该屏每平方米有2500个像素点，每个像素点有2个红色LED、1个绿色LED、1个蓝色LED，则该LED显示屏的亮度为2500×（2×420+1620+285）=6862.5cd/m2（6862500mcd/ m2）。

显示屏LED的发光波长

   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，以使在色品图中的色三角形面积尽可能大，接近舌形谱色曲线，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 波长光的绿管 ；同理选用620nm、628nm 或635nm 波长光的红管； 465nm、470nm 或480nm 波长光的蓝管。

中心点C代表白色，相当于中午太阳光的颜色，其色品坐标为 x＝0.3101，y＝0.3162。 

LED显示屏视角

   同一块LED显示屏，当你正对着它观看时，亮度最亮；当你走到它的两个侧面观看时，亮度会逐渐降低，在两侧当亮度降低到正面的1/2时，在这两个侧面位置处的观看方向与显示屏中心点法线方向的夹角就是该显示屏的视角。

   LED显示屏的视角反映的是从侧面观看效果是否好的问题，视角大，侧面观看效果好。反之，侧面观看效果就差，LED显示屏的视角一般分水平视角和垂直视角。一般室内屏水平视角在150度以上为宜，一般室外屏水平视角在100度以上为宜。　

LED显示屏的像素失控率

   像素失控率就是整屏的失控像素数量与整屏像素总数量的百分比。LED显示屏都有像素失控点（发光状态与控制要求的显示状态不相符合，例如盲点），但只要像素失控率不超过允许范围并呈离散分布就是正常的

   在行业标准《LED显示屏通用规范》中规定，室外LED显示屏像素失控率不大于千分之二，室内LED显示屏像素失控率不大于万分之三，且为离散状态。现厂家通常报＜1/100000。 

LED显示屏的灰度等级

  LED显示屏的灰度等级是反映LED显示屏图像层次的一个指标。视频LED显示屏的灰度等级一般分为64级、128级、256级、512级、1024级、2048级、4096级等。灰度等级越高，图像层次越清晰，一般灰度等级在256级以上，图像差别就不是很大了。

常用光学单位介绍

1、光通量 （luminous flux）： 符号为φ， 光源在单位时间内发出的光量,单位为流明(lm ); 

2、发光强度（luminous intensity）： 符号为I ，光源在给定方向上很小的立体夹角内所包含的光通量dφ与这个立体角dQ的比值,单位为坎特拉(cd); 

3、光亮度 （luminous）， 符号为L ，光源在给定方向上很小的立体夹角上的发光强度与垂直于给定方向的平面上的正投影面积的比值. 单位为坎特拉每平方米(cd/m2) ；

4、光效：单位 流明/瓦 （Lm/w），说明 电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示. 

5、色温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温,单位：开尔文[K]。 色温光色的气氛效果： 

>5000K ，带蓝的白色，清凉、冷的气氛；

 3300-5000K 中间白，爽快的气氛 ；

<3300K ，带红的白色，温暖稳重的气氛。 

全彩大屏关键技术指标举例

足够高的亮度、观看距离及视角；良好的色还原度；足够高的灰度能力；足够高的扫描刷新速率。足够高的视频信号处理能力，特别是，一致性要好，结构工艺等也要下大功夫。

l 白平衡亮度大于5000cd／m2；

l 白平衡色温6500K；　

l 灰度级每种基色大于256，能显示大于16777216色；　　

l 刷新频率大于400Hz；　　

l 显示屏无可觉察的色差，全屏各基色色差小于4nm；　　

l 显示屏无可觉察的亮度差，相邻象素亮度差小于5％，显示红、绿、蓝单色灰度画面时，没有可觉察的马赛克现象；　　

l MTBF大于5000小时，寿命大于10万小时。

配色

    大屏是由大量的发光二极管组成的，必须对所用发光二极管的光电参数进行设计、计算和测试，才能达到良好的白平衡。简单的估算和凭肉眼感觉判断是不可能有好效果的。这里涉及到发光二极管的选用和驱动设计，不仅影响屏幕的光电性能，而且影响可靠性。特别是在室内全彩屏的设计中，热设计应引起足够的重视，否则色彩效果和可靠性都会成问题。

色差校正

    由于色坐标的差异，电视视频信号的色域与LED的色域存在差别，造成播出的电视节目颜色显得不真实。所以，色坐标的校正十分重要。校正的转换计算比较复杂，难于用软件完成，从各厂家的产品来看，尽管大家都声称有这种色校正功能，恐怕都没有做到色校正。 

一致性

    全彩大屏的最大难点就是一致性，或者说最容易被观众觉察的毛病就是一致性不好，屏幕显得一块深一块浅，俗称马赛克现象，是最令人反感的。造成一致性不好的原因是多方面的，包括选用的发光二极管、驱动电路、结构设计和施工等。通常，发光二极管厂家把发光二极管按亮度和色品分成若干档，同一档的差异是可以通过精心地设计和调试解决的。

可靠性和寿命

    可靠性是显示屏的生命，无论是用于形象工程，还是用于商业运行，稳定可靠都是至关重要的。可靠性指标由平均无故障时间(MTBF)和平均修复时间(MTTR)来表述。MTBF10000小时是一个非常高的指标，有些项目实际上也不一定需要。

     不少厂家下了大功夫提高系统的可靠性，但是究竟达到了什么水平，并不能提供有说服力的数据。目前，国内还没有对大屏进行过可靠性测试。

    可靠性的基础是严密的可靠性设计和严格的质量管理控制。显示屏是一个大型电子设备，在保证有良好的日常维护和定期保养的条件下，可以把MTBF指标要求降低，从而节省成本。

    如果不要求大屏长期连续运行，而是间歇工作，而在间歇期，通过维护保养，把故障苗头消灭，使系统始终处于良好的状态下，那么，就可以保证正常工作期间不发生故障。这样，1000小时的MTBF也能使系统稳定可靠地运转。大屏的结构设计和备件配备得好，MTTR可以达到小于30分钟。 

    关于可靠性，前面已经讨论过，这里谈一下寿命问题。寿命是指系统到了不能恢复到规定的技术指标的时间，它与可靠性有关，但不是同一个概念。大屏的寿命主要取决于发光管的寿命。发光管的寿命是指发光管的光强下降到标称值一半的时间。长寿命发光管，如同电子器件中的军用品一样，价格要高得多。　

    发光管光强的衰减与管子的品质、工作电流和工作环境关系很大，即使是名牌长寿命管，若工作状态不恰当，寿命也会缩短，这些都与成本有关。几乎所有的厂家都把发光管的寿命当作大屏的寿命，实际上是不对的。大屏的寿命究竟应当是多少，也是一个性能价格比的问题。计算商业运营屏的投资和回报，有一个最佳的比例。多数情况下，要求100000小时的寿命不仅是不现实的，也是不必要的。　　

抗静电强度

ESD: 500～2000V（人体模式）;

100%电测;

齐纳管保护；

日亚、CREE的 LED在制造过程失效率10万分之一。国内一般几十倍～100倍 ，有些厂家已经达到10万分之几的水平。

中低档全彩屏状况：目前，中低档显示屏为了降低成本采取措施：

1、把MTBF指标要求降低；

2、降低蓝绿管亮度；

3、使用偏长波长的绿管、偏短波长的红管；

4、降低系统配置；

5、其他。