1.1 LED是什么
LED是英文Light Emitting Diode的首字母缩写，意思是发光二极管，是一种具有两个电极的半导体发光器件，能直接把电转化为光。
1.1.1LED的特点
体积小、节能、环保、耐震性佳、可靠性高、可塑性好、反应速度快、组件寿命长，等等。
1.1.2LED的分类
A.按发光颜色分
按发光颜色分，可分成红色、黄色、绿色（还可细分成黄绿、标准绿和纯绿）、蓝色、白色等。 B.按发光面特征分
按发光面特征分，则有圆形、椭圆形、矩形、扇形等等。
C.按直径分
按直径分为φ3mm、φ5mm、φ7mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。
D.按亮度分
分普通亮度(100mcd以下)、高亮度(几百至上千mcd)、超高亮度(上万mcd)。一般亮度LED广泛应用于各种室内显示用途，高亮度LED则适合于户外显示，超高亮度则适用于其他对亮度有更高要求的场合。
E.按亮度分： 直插式和贴片式
1.1.3 LED的参数
二极管具有单向导电性，即加上正向电压时，二极管导通，有电流通过；加上反向电压时，二极管截止，没有电流通过。其主要参数有：
A.(主)波长WD(Dominant Wavelength)
二极管能发出多种不同颜色的光，每种光对应有不同的波长，所以波长是反映光的特性的一个重要参数。
例如：620nm的光为红色光，525nm的光为绿色光，470nm的光为蓝色光。下表是波长与光的对应关系。
暗紫:380-390 标准紫:390-400 淡 紫:400-410
蓝紫:445-455 深 蓝:455-465 标准蓝:465-475 单蓝:475-495
蓝绿:495-510 标准绿:510-525 草 绿:525-535 普绿:560-570
黄绿:570-580 标准黄:580-590 橙 黄:590-595
黄橙:595-600 标准橙:600-605 橙 红:605-610
淡红:610-620 标准红:620-630 深 红:630-645
B.正向工作电压VF
在正向电压小于某一值时，电流极小，不发光。当电压超过此值后，正向电流迅速增加，发光。IF=20mA时的电压称为正向工作电压。红、黄、黄绿LED的VF值一般在1.8-2.3V，蓝、紫LED的VF值一般在3.0-3.8V。
C.亮度IV
二极管的价格与其亮度有很大关系, 一般LED生产厂商按亮度进行分级，然后分档包装入库,常用单位是mcd。LED的顺向电流越大,则亮度越高；亮度还跟视角有关系,角度越小,亮度越高。
D.最大视角
显然，偏离轴线方向时，光线强度减弱。我们称发光强度值为轴向强度值一半的方向与轴向的夹角为半视角，半视角的两倍大小的角为最大视角，也称半功率角。
1.2 三基色（三原色）
自然界中的各种颜色都可以由红色(Red)、绿色(Green)和蓝色(Blue) 用不同的比例进行组合而得到。因此，称红、绿、蓝三种颜色为三基色，也称三原色。
LED电子显示屏是由许许多多这三种不同颜色的半导体发光二极管组成的显示系统，它通过控制半导体发光二极管的显示方式，可以动态地显示文字、图形、图像、动画、视频等各种信息。
LED显示屏的画面色彩鲜艳、立体感强，静如油画，动如电影，具有很好的广告效果，广泛应用于多种公共场所。
1.3像素(Pixel)
计算机中的图像实际上是由许许多多小点组成的。因为这些小点实在是太多、太密了，所以我们的肉眼根本就感觉不到。这些小点就称为像素，也称像素点，是组成图像的最小单位。
一般计算机屏幕15”的水平方向有1024个小点，垂直方向有768个小点，即整个屏幕由1024*768个小点组成。17” -19” LCD monitor 分辨率达1280x1024
LED显示屏像素组成(Pixel Configration)
目前全彩屏比较流行的有1R1G1B,2R1G1B,2R2G12B,4R2G2B等等。
1.4 像素间距(Pixel Pitch)
显示屏各像素的中心点之间的距离，一般用mm表示。它决定了一个全彩屏的像素数量，又称为点距或点间距，常用P or PH表示。此处的P来自英文单词Pitch的首字母。
可以测得：电脑屏幕的宽度为320mm,那么，在分辨率为1024*768时，相邻两个像素点之间的距离为：320/1024（mm）=0.31（mm）
显然，点间距越小的话，近距离观赏时，图片的细腻程度越好；点间距越大的话，最佳观测距离增大。
市场上常见的有4mm,6mm、8mm、10mm、12mm or 12.5mm、16mm、18mm,20mm、23mm、25mm、28mm,31.25mm、34mm,40mm等等。
△窍门：模块外形尺寸推算
P34模块的宽度(高度)为34*8=272mm
P25模块的宽度(高度)为25*8=200mm
P20模块的宽度为20*16=320mm 高度为20*8=160mm
P16模块的宽度为16*16=256mm 高度为16*8=128mm
P12.5模块的宽度为12.5*16=200mm 高度为12.5*8=100mm
P8大模块的宽度(高度)为8*32=256mm 小模块为8*8=64mm
我们公司P12.5、P16、P20模块为长方形，宽高比为2:1，其余为正方形。
1.5 实像素( Real Pixel)与虚拟像素（Virtual Pixel）
显示单元中每一点的红、绿、蓝显示组成部分均匀分布，以配合像素的混色效果；虚显示点的表征颜色由相邻的红、绿、蓝像素混色构成。
虚拟像素的点是平均分散的，实像素的点是凝聚的。虚拟像素的发光点在灯管间，实像素的发光点在灯管上。
按2红1绿1蓝配出的灯板，如果是实像素、3×5点阵；虚拟效果将成为5×9点阵。换算关系为：单行或单列时： M=2N-1，M：虚拟点； N：实点
整体大屏的显示效果是实像素的显示效果的四倍： n是行灯管数、m是列灯管数时：
实像素显示的像素数是：m×n
虚拟像素的显示的像点是：（2n-1）×（2m-1），这样当m和n足够大时，
就约等于2n×2m,也就是4mn,所以是实像素的四倍
为什么使用虚拟象素？
1、 可以提高显示性能：在同等的灯管数量下，虚拟像素显示相当于四倍的实像素显示的效果。 2、 可以大幅降低整屏的造价：使用虚拟像素大屏可以在同等分辨率下少用四分之一的灯管，而且能达到实像素不少用灯管同等的视觉效果，现在虚拟表贴的全彩大屏的成本主要在灯管上。
3、 使用虚拟像素可以降低人观看时的疲劳感，因为在LED大屏上发光点越是均匀分布，同等面积下发光越是均匀，所以人在观看时的疲劳感就越低。虚拟像素是现在世界最先进LED显示的技术，使用虚拟像素意味着走在世界前列。
虚拟像素在显示纯红色、纯绿色和纯蓝色时与实像素显示的效果一样。因为这是只有相应的单色的灯管是亮的。所以虚拟像素屏在显示混色时有优势。但在现实中显示的纯色的内容相对要少。
1.6 像素密度(Pixel Density)
单位面积上的像素个数称为像素密度，常用每平方米上的像素个数来表示。咱们公司的各种显示屏的像素密度可以推算如下：
像素密度=1000x1000/P2(点间距)
例如P25的像素密度是：1000000/25/25=1600(dot/sqm)
或P20的像素密度是：16*8/(0.32*0.16)=2500(dot/sqm)
显然，像素密度与点距有一一对应的关系，由此可见，用点距也可以表示显示屏的像素密度。点间距越小，像素密度越大。
1.7分辨率(Resolution)
组成一幅图像的像素个数称为分辨率，如：1024*768，1280*1024，1984*1488(2952192约3M)，就反映图像精细程度的指标之一。
数码相机的一个重要参数就是分辨率。很显然，像素越多，图像越清晰、细腻，也就越逼真。
它与显卡的属性相关，目前市场上比较流行的有：
1024x768 15”monitor
1280x1024 17” to 19” monitor
1600x1200
它与控制软件一起决定显示屏的最大尺寸。（当然显卡可以定做，相对价格较高）
1.8灰度等级 (Gray Scale)
众所周知，每种颜色都有深浅之分。以绿色为例，日常生活中就有深绿色、草绿色、浅绿色的说法。就三基色而言，每种基色也有颜色的深浅之分!而且区分得更细、更具体----是用数字来表示的！
为了便于表示，将每种基色的发光亮度按强度大小划分成若干等份，如256等。划分成的等级数就称为灰度级。用于显示视频画面的显示屏，每种基色应具有256级(8bit)的灰度处理能力。
显示屏老化过程中，有时让屏上显示某种基色，其发光亮度由弱逐渐变强(颜色由浅慢慢变深)。这实际上就是在保持同一种颜色的情况下，让基色的灰度发生变化(从0变到255)，此时的灰度等级是256级。这个过程称灰度测试。
某种基色任意时刻的发光强度就称为该基色的灰度，它决定了该种基色此时的颜色深浅。颜色深浅的变化范围则称为灰度等级。
显然，灰度等级越大，颜色区分就越细，表示出的图像就越细腻、逼真！
电脑区分颜色的能力由显卡决定。显卡的设置中包含了颜色质量的设置,这个设置实际上就是调整灰度等级的大小！
1.9 换帧频率及刷新频率 换帧频率:LED显示屏画面信息更新的频率。视频的换帧频率应不小于60帧/s。
刷新频率:LED显示屏显示数据每秒钟被重复显示的次数。体育场馆用图文屏的刷新频率应不小于60Hz，全彩视频显示屏刷新频率应不小于300Hz （户内）; 不小于600Hz(户外)。
一． 显示屏系统的硬件组成：
2.1 LED(灯)
LED电子显示屏是由许许多多半导体发光二极管组成的。LED是全彩LED显示屏的最关键部件是LED器件。原因有三：第一，LED是全彩屏整机中使用数量最多的关键器件，每平方米会使用几千至几万只LED；第二，LED是决定整屏光学显示性能的主体，直接影响观众对显示屏的评价；第三，LED在显示屏整体成本中所占比例最大，从30%至70%不等。
LED的选择已经决定了整个显示屏50%以上的质量。如果未能选择好LED，显示屏的其他部件再好也无法弥补显示屏质量的缺陷。
全彩LED显示屏专用LED的品质和参数可归结为以下五大要素：
1、 失效率
由于全彩显示屏由组红、绿、蓝三种LED组成的像素点组成，任一颜色LED的失效均会影响显示屏整体视觉效果。失控像素:发光状态与控制要求的显示状态不相符的LED像素。按照SJ/T11141-2003行业标准的规定，室内屏的像素失控率应不大于万分之三，室外屏的像素失控率应不大于千分之二，且为离散分布。我们控制在万分之一以内。
2、 抗静电能力（ANTI-ESD）
ESD是代表英文ElectroStatic Discharge即"静电放电"的意思。LED是半导体器件，对静电敏感，极易引致静电失效，故抗静电能力对显示屏的寿命至关重要。一般来说，LED的人体静电模式测试失效电压不应低于2000V。我司的LED抗ESD的能力在4000V左右。
3、 衰减特性
红、绿、蓝LED均具有随着工作时间的增加而亮度衰减的特性。LED芯片的优劣、辅助物料的好坏及封装工艺水平的高低决定了LED的衰减速度。一般来说，1000小时、20毫安常温点亮试验后，红色LED的衰减应小于10%，蓝、绿色LED的衰减应小于15%。红、绿、蓝衰减的一致性对全彩LED显示屏日后的白平衡影响很大，进而影响显示屏的显示保真度。
4、亮度
LED亮度是显示屏亮度的重要决定因素。LED亮度越高，使用电流的余量越大，对节省耗电、保持LED稳定有好处。LED有不同的角度值，在芯片亮度已定的情况下，角度越小，LED则越亮，但显示屏的视角则越小。一般应选择100度的LED以保证显示屏足够的视角。针对不同点间距和不同视距的显示屏，应在亮度、角度和价格上找到一个平衡点。
在一定环境照度下，LED显示屏各基色在最高灰度级、最高亮度时的亮度。全彩屏还包括白平衡状态下的亮度。
体育场馆的亮度按照TY/T1001.1-2005行业标准的要求应符合表1的规定并可以调节 表1 显示屏的亮度 单位：cd/㎡
全彩 双色 单色
室外 ≥5000 ≥4000 ≥1000
室内 ≥1000 ≥300 ≥120
5、 一致性
全彩显示屏是由无数个红、绿、蓝LED组成的像素拼成的，每种颜色LED的亮度、波长的一致性决定了整个显示屏的亮度一致性、白平衡一致性、色度一致性。一般来说，显示屏厂家要求器件供应商提供5nm的波长范围及1：1.3的亮度范围的LED，这些指标可由器件供应商通过分光分色机进行分级达到。电压的一致性一般不做要求。
由于LED是有角度的，故全彩LED显示屏同样具有角度方向性，即在不同角度观看时，其亮度是会递增或递减的。这样，红、绿、蓝三种颜色LED的角度一致性将严重影响不同角度白平衡的一致性，直接影响显示屏视频颜色的保真度。要做到红、绿、蓝三种LED在不同角度时亮度变化的匹配一致性，需要在封装透镜设计、原物料选择上严格进行科学设计，这取决于封装供应商的技术水平。法向方向白平衡再好的显示屏，如果LED的角度一致性不好，整屏不同角度的白平衡效果将是糟糕的。LED器件的角度一致性特性可用LED角度综合测试仪测出，对于中、高档显示屏尤为重要。
2.2 模块
模块由LED、灯板、驱动板和塑料外壳等组成，是组装LED显示屏的基本单位。根据点间距的不同，模块多种多样。如 P6、P8、P10、P12.5、P16、P20、P23、P25、P31.25、P34、P37、P40等。
2.3 箱体
为便于显示屏的安装、运行和维护，LED模块以箱体的形式进行组合。每个箱体可以理解为一个小小的显示屏。箱体的尺寸可以根据用户的需要灵活变通。箱体中所含的模块数量也根据用户的需要而定，常见的是4块长、6块高。
箱体内除含LED模块外，还有传送信号的数据排线和为模组供电的开关电源。
箱体内还常常装有接收卡。
外壳防护等级 LED显示屏的外壳防护等级应满足GB4208中的规定。室内屏屏体不低于IP20，室外屏屏体不低于IP33。
防护等级的介绍：IPXX－－第一个X表示防尘等级;第二个X表示防水等级
防尘等级：
0：没有保护
1：防止大的固体侵入
2：防止中等大小的固体侵入
3：防止小固体进入
4：防止物体大于1mm的固体进入
5：防止有害的粉尘堆积
6：完全防止粉尘进入
防水等级 0：没有保护
1：水滴滴入到外壳无影响
2：但外壳倾斜到15度时，水滴滴入到外壳无影响
3：水或雨水从60度角落到外壳上无影响
4：液体由任何方向泼到外壳没有伤害影响
5：用水冲洗无任何伤害
6：可用于船舱内的环境
7：可于短时间内浸水(1min)
8：于一定压力下长时间浸水
例如：IP65表示产品可以完全防止粉尘进入及可用水冲洗无任何伤害。
2.4 显示屏
标准的LED显示屏往往是由多个箱体组成的，分成n行m列。
这些箱体往往是大小完全相同的。少数情况下，也有例外：箱体的高度相同，宽度不同。
当然，也有只由一个箱体组成的显示屏。
2.5 控制系统
要让LED显示屏正常地工作，还需要专门的LED控制和播放软件。通过此种软件，将文字、图像和视频信号送到LED显示屏上显示出来。
DOES IT HELPS?
JAMES CHEN
LED CHINA 2009
