proteus 74hc573中74hc138能正常位选,但74hc245无法输出导致无法显示数码管

led显示屏比较全的培训资料
什么是led显示屏?LED显示屏(LED panel):LED就是light emitting diode
,发光二极管的英文缩写,简称LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式,其大概的样子就是由很多个通常是红色的小灯组成,靠灯的亮灭来显示字符。用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。
LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏,均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形;视频显示屏采用微型计算机进行控制,图文、图像并茂,以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息,还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。LED显示屏显示画面色彩鲜艳,立体感强,静如油画,动如电影,广泛应用于金融、税务、工商、邮电、体育、广告、厂矿企业、交通运输、教育系统、车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。
LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像;不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境,具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。
LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展,是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是:亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔,目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性,可靠性、全色化方向发展。
&一.LED显示屏驱动芯片的分类及应用
LED显示屏主要是由发光二极管(LED)及其驱动芯片组成的显示单元拼接而成的大尺寸平面显示器。驱动芯片性能的好坏对LED显示屏的显示质量起着至关重要的作用。近年来,随着LED市场的蓬勃发展,许多有实力的IC厂商,包括日本的东芝(TOSHIBA)、索尼(SONY),美国的德州仪器(T1),台湾的聚积(MBl)和点晶科技(SITl)等,开始生产LED专用驱动芯片。
2 驱动芯片种类
&&LED驱动芯片可分为通用芯片和专用芯片两种。所谓的通用芯片,其芯片本身并非专门为LED而设计,而是一些具有LED显示屏部分逻辑功能的逻辑芯片(如串-并移位寄存器)。而专用芯片是指按照LED发光特性而设计专门用于LED显示屏的驱动芯片。LED是电流特性器件,即在饱和导通的前提下,其亮度随着电流的变化而变化,而不是靠调节其两端的电压而变化。因此专用芯片一个最大的特点就是提供恒流源。恒流源可以保证LED的稳定驱动,消除LED的闪烁现象,是LED显示屏显示高品质画面的前提。有些专用芯片还针对不同行业的要求增加了一些特殊的功能,如亮度调节、错误检测等。本文将重点介绍专用驱动芯片。
 2.1通用芯片&
通用芯片一般用于LED显示屏的低档产品,如户内的单色屏,双色屏等。最常用的通用芯片是74HC595。74HC595具有8位锁存、串—并移位寄存器和三态输出。每路最大可输出35mA的电流(非恒流)。一般的IC厂家都可生产此类芯片。显示屏行业中常用Motorola(Onsemi),Philips及ST等厂家的产品,其中Motorola的产品性能较好。
2.2专用芯片&
专用芯片具有输出电流大、恒流等特点,比较适用于电流大,画质要求高的场合,如户外全彩屏、室内全彩屏等。
专用芯片的关键性能参数有最大输出电流、恒流源输出路数、电流输出误差(bit-bit,chip-chip)和数据移位时钟等。
●最大输出电流&
目前主流恒流源芯片的最大输出电流多定义为单路最大输出电流,一般在90mA左右。恒流是专用芯片的最根本特性,也是得到高画质的基础。而每个通道同时输出恒定电流的最大值(即最大恒定输出电流)对显示屏更有意义,因为在白平衡状态下,要求每一路都同时输出恒流电流。一般最大恒流输出电流小于允许最大输出电流。
●恒流源输出路数&
恒流源输出路数主要有8(8位源)和16(16位源)两种规格,现在16位源基本上占主流:如TLC5921,TB62706/TB62726,MBl5026/MBl5016等。16位源芯片主要优势在于减少了芯片尺寸,便于LED驱动板(PCB)布线,特别是对于点间距较小的PCB更是有利。
●电流输出误差&
电流输出误差分为两种,一种是位间电流误差,即同一个芯片每路输出之间的误差;另一种是片间电流误差,即不同芯片之间输出电流的误差。电流输出误差是个很关键的参数,对显示屏的均匀性影响很大。误差越大,显示屏的均匀性越差,很难使屏体达到白平衡。目前主流恒流源芯片的位间电流误差一般小于土6%,片间电流误差小于-+15%o
●数据移位时钟&
LED专用驱动芯片的基本功能中都包含串行移位寄存器的功能,以便于实现显示数据的级联与传输,构建大尺寸多显示点的LED显示屏。数据移位时钟决定了显示数据的传输速度,对显示屏显示数据的更新速率起到至关重要的作用。作为大尺寸显示器件,显示刷新率应该在85Hz以上,才能保证稳定的画面(无扫描闪烁感)。较高的数据移位时钟是显示屏获取高刷新率画面的基础。目前主流恒流源芯片移位时钟频率一般都在15MHz以上。
2.3目前主流LED专用芯片的性能比较&
目前,LED显示屏专用驱动芯片生产厂家主要有TOSHIBA(东芝)、TI(德州仪器)、SONY(索尼)、MBI{聚积科技}、SITI(点晶科技)等。在国内LED显示屏行业,这几家的芯片都有应用。
TOSHIBA产品的性价比较高,在国内市场上占有率也最高。主要产品有TB62705、TB62706、TB62725、TB62726、TB62718、TB62719、TB62727等。其中TB62705、TB62725是8位源芯片,TB62706、TB62726是16位源芯片。TB62725、TB62726分别是TB62705、TB62706的升级芯片。这些产品在电流输出误差(包括位间和片间误差)、数据移位时钟、供电电压以及芯片功耗上均有改善。作为中档芯片,目前”TB62725、TB62726已经逐渐替代了TB62705和TB62706。另外,TB62726还有一种窄体封装的TB62726AFNA芯片,其宽度只有6.3mm(TB62706的贴片封装芯片宽度为8.2mm),这种窄体封装比较适合在点间距较小的显示屏上使用。需要注意的是,AFNA封装与普通封装的引脚定义不一样(逆时针旋转了90度)。TB62718、TB62719是TOSHIBA针对高端市场推出的驱动芯片,除具有普通恒流源芯片的功能外,还增加了256级灰度产生机制(8位PWM)、内部电流调节、温度过热保护(TSD)及输出开路检测(LOD)等功能。此类芯片适用于高端的LED全彩显示屏,当然其价格也不菲。TB62727为TOSHIBA的新产品,主要是在TB62726基础上增加了电流调节、温度报警及输出开路检测等功能,其市场定位介于TB)与TB62726之间,计划于2003年10月量产。
TI作为世界级的IC厂商,其产品性能自然勿用置疑。但由于先期对中国LED市场的开发不力,市场占有率并不高。主要产品有TLC5921、TLC5930和TLC5911等。TLC5921是具有TSD、LOD功能的高精度16位源驱动芯片,其位间电流误差只有±4%,但其价格一直较高,直到最近才降到与TB72726相当的水平。TLC5930为具有1024级灰度(10位PWM)的12位源芯片,具有64级亮度可调功能。TLC5911是定位于高端市场的驱动芯片,具有1024级灰度、64级亮度可调、TSD、LOD等功能的16位源芯片。在TLC5921和TLC5930芯片下方有金属散热片,实际应用时要注意避开LED灯脚,否则会因漏电造成LED灯变暗。
SONY产品一向定位于高端市场,LED驱动芯片也不例外,主要产品有CXA3281N和CXR3596R。CXA3281N是8位源芯片,具有4096级灰度机制(12位PWM)、256级亮度调节、1024级输出电流调节、TSD、LOD和LSD(输出短路检测)等功能。CXA3281N主要是针对静态驱动方式设计的,其最大输出电流只有40mA。CXA3596R是16位源芯片,功能上继承了CXA3281N的所有特点,主要是提高了输出电流(由40mA增加到80mA)及恒流源输出路数(由8路增加到16路)。目前CXA3281N的单片价格为1美元以上,CXA3596R价格在2美元以上。
MBI(聚积科技)的产品基本上与TOSHIBA的中档产品相对应,引脚及功能也完全兼容,除了恒流源外部设定电阻阻值稍有不同外,基本上都可直接代换使用。该产品的价格比TOSHIBA的要低10~20%,是中档显示屏不错的选择。MBI的MBl5001和MBl5016分别与TB62705和TB62706对应,MBl5168千口MBl5026分另(j与TB62725禾口TB62726对应。另外,还有具有LOD功能的其新产品MBl5169(8位源)、MBl5027(16位源)、64级亮度调节功能的MBl5170(8位源)和MBl5028(16位源)。带有LOD及亮度调节功能的芯片采用MBI公司的Share-I-OTM技术,其芯片引脚完全与不带有这些功能的芯片,如MBl5168和MBl5026兼容。这样,可以在不变更驱动板设计的情况下就可升级到新的功能。
SITI(点晶科技)是台湾一家专业研发生产LED驱动芯片的公司,其产品性能稳定。点晶科技的定位与TOSHIBA差不多,其产品的性能与价格也相当。但引脚并不兼容。点晶的产品主要有ST2221A、ST2221C、DMl34、DMl35、DMl36,DMl33和ST2226A等。除了ST2221A为8位源外,其余都是16位源芯片。DMl34、DMl35禾口DMl36是ST2221C的升级产品。这三款芯片之间的区别只是输出电流不同,DMl34的输出电流为40-90mA,DMl35的输出电流为10-50mA,DMl36的输出电流为3-15mA。DMl33具有64级亮度可调、LOD及TSD功能。ST2226A具有1024级灰度机制(10位PWM),属于高端芯片。
从这几家LED驱动芯片主要制造商的产品结构来看,目前LED恒流芯片主要分为三个档次。第一档次是具有灰度机制的芯片,这类芯片内部具有PWM机构,可以根据输入的数据产生灰度,更易形成深层次灰度,达到高品质画面。第二档次是具有LOD、TSD、亮度调节功能的芯片,这些芯片由于有了附加功能而更适用于特定场合,如用于可变情报板,具有侦测LED错误功能。第三档为不带任何附加功能的恒流源芯片,此类芯片只为LED提供高精度的恒流源,保证屏体显示画面的质量良好。
3主要芯片性能对照表
&根据五大厂商提供的规格书,我们从逻辑功能、模拟量参数及芯片封装等方面对他们的LED芯片进行了比较,如表1~表4所列。
结论&& 我们已经开发出成功用于制备p型沟道多晶
硅TFTAMOLED的6步光掩模工艺。通过采用6步光掩模工艺,可以降低成本和提高生产率。通过6步光掩模工艺制备的p型沟道TFT,场效应迁移率约为80cm2/Vsec,亚阈值电压摆动约为0.3V/dec,阈值电压约为-2V。最终,我们利用6步光掩模工艺制备了7英寸WVGA(720*480)AMOLED面板。
LED显示屏驱动IC:
DD311&&&&&&&&&&&&&&&&
单信道大功率恒流驱动IC最大1A最高耐压36V线性恒流IC&&&&&&&&&
DD312&&&&&&&&&&&&&&&&
单信道大功率恒流驱动IC最大1A最高耐压18V线性恒流IC&&&&&&&&&
DD313&&&&&&&&&&&&&&&&
三信道大功率恒流驱动IC 500mA R/G/B恒流驱动IC&
DM114A,DM115A&&&&&&
新版8位驱动IC
主要是用于屏幕及灯饰&&&&&&&&&&&&&&&&&&
DM115B&&&&&&&&&&&&&&
通用8位恒流驱动IC
恒流一致性及稳定性高&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
DM11C&&&&&&&&&&&&&&&
具有短断点侦测及温度保护功能,屏幕灯饰使用&&&&&&&&&
DM13C&&&&&&&&&&&&&&
16位驱动IC 具有短断点侦测及温度保护功能,屏幕灯饰使用
DM134,DM135,
DM136&&& 16位驱动IC
主要用于LED屏幕及护栏管
&聚积科技公司:
MBI5024&&&&&&&&&&&&&
面对低端客户16位LED屏幕、护栏灯管恒流驱动IC&&&&&&&&
I5025&&&&&&&&&&&&
&&&&16位最大45mALED屏幕、护栏灯管恒流驱动IC&&&&&&&&&&&
MBI5026&&&&&&&&&&&&&
16位最大90mA LED屏幕、护栏灯管恒流驱动IC
&广鹏科技公司:
AMC7140&&&&&&&&&&
5-50V DC&DC
最大500mA电流可调,1颗或多颗LED驱动IC&&&&&&
AMC7150&&&&&&&&&&
5-24V DC&DC 最大1.5A固定式,&&
1-3颗LED驱动IC
&台晶科技:
T6317A&&&&&&&
&&&&&MR16-1W
7-24V 350mA
1W多颗驱动IC&&&&&&&&&&&&&&&&&&
T6325A&&&&&&&&&&&&
MR16-3/5W&& 7-24V 700mA
多颗LED驱动IC
&东芝公司:
TB62726AN/AF&&&&&
16位全彩LED大屏幕&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
TB62726ANG/AFG&&
16位全彩LED大屏幕&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
TCA62746AFG/AFNG& 16位全彩LED大屏幕 带断、短路侦测及温度保护
& IR 国际整流器公司:
IRS2540&&&&&&&&&&&&&
200V市电直驱1W多颗LED驱动IC,500mA&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
IRS2541&&&&&&&&&&&&&
600V市电直驱1W多颗LED驱动IC,500mA&&&
& 美国超科公司 (Supertex):
HV9910&&&&&&&&&&&&
高压大功率直驱LED恒流器件
&&&&&&&&&&&&高压双向检测大功率直驱LED恒流IC,可PWM灰度调节
& 杭州士兰微电子有限公司:
SB16726&&&&&&&&&&&
16位恒流驱动全彩屏幕IC&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
SC16722&&&&&&&&&&&
可级连、大电流输出的专用LED驱动电路&
SB42351&&&&&&&&&&&
350mA低压差白光固定式LED驱动芯片&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
SB42510&&&&&&&&&&&
PWM控制、1A白光LED恒流芯片&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
QX9910&&&&&&&&&&&&
大功率20MA-2A,2.5V-220V直驱恒流IC&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
QX9920&&&&&&&&&&&&
2.5V-220V可编程LED
驱动电流,编程范围为10mA到1A&&&&&&&&&&&&&&
QX62726&&&&&&&&&&&
LED大屏幕16位移位恒流驱动&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
SM16126B&&&&&&&&&&
16位恒流移位寄存器,应用于LED屏幕及灯饰产品
&& LED屏幕配套部分逻辑IC,
飞利浦系列 :
74HC595D&&&&&&&&&&
逻辑8位移位寄存器&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
74HC245D&&&&&&&&&&
3态8总线收发器&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&74HC138D&&&&&&&&&&
3-8线译码器、多路转换&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
74HC164D&&&&&&&&&&
8位移位寄存器(串进并出)&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
74HC04D&&&&&&&&&&&
逻辑6非门&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
74HC08D&&&&&&&&&&&
逻辑6非门驱动器&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
74HC244D&&&&&&&&&&
8缓冲/线驱动/线接收(3态)&
&& LED屏幕配套部分 MOS管:
MT4953&&&&&&&&&&
台湾茂钿&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&APM4953&&&&&&&&&
台湾茂达&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&GE4953&&&&&&&&&&
深圳捷托&&&
&& 1 、描述 74HC595是硅结构的CMOS器件,
兼容低电压TTL电路,遵守JEDEC标准。74HC595是具有8位移位寄存器和一个存储器,三态输出功能。
移位寄存器和存储器是分别的时钟。
数据在SCHcp的上升沿输入,在STcp的上升沿进入的存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起,则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。
移位寄存器有一个串行移位输入(Ds),和一个串行输出(Q7’),和一个异步的低电平复位,存储寄存器有一个并行8位的,具备三态的总线输出,当使能OE时(为低电平),存储寄存器的数据输出到总线。
 8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器,具有高阻关断状态。三态。
&2、特点:8位串行输入 /8位串行或并行输出
存储状态寄存器,三种状态,输出寄存器可以直接清除 100MHz的移位频率
&3、输出能力: 并行输出,总线驱动; 串行输出;标准中等规模集成电路
595移位寄存器有一个串行移位输入(Ds),和一个串行输出(Q7’),和一个异步的低电平复位,存储寄存器有一个并行8位的,具备三态的总线输出,当使能OE时(为低电平),存储寄存器的数据输出到总线。
&4、参考数据:
CPD决定动态的能耗,
PD=CPD&VCC&f1+∑(CL&VCC2&f0)
F1=输入频率,CL=输出电容 f0=输出频率(MHz) Vcc=电源电压
& 5、引脚说明
符号 引脚 描述
Q0…Q7 15, 1, 7 并行数据输出
Q7’ 9 串行数据输出
MR 10 主复位(低电平)
SHCP 11 移位寄存器时钟输入
STCP 12 存储寄存器时钟输入
OE 13 输出有效(低电平)
DS 14 串行数据输入
VCC 16 电源
6、功能表&& 输入 输出 功能
SHCP STCP OE MR DS Q7’ Qn
&&& L ↓& &
NC&& MR为低电平时仅仅影响移位寄存器
空移位寄存器到输出寄存器
清空移位寄存器,并行输出为高阻状态
逻辑高电平移入移位寄存器状态0,包含所有的移位寄存器状态移入,例如,以前的状态6(内部Q6”)出现在串行输出位。
L&& H & NC& Qn’
移位寄存器的内容到达保持寄存器并从并口输出
L&& H & Q6’Qn’
移位寄存器内容移入,先前的移位寄存器的内容到达保持寄存器并出。
H=高电平状态&&&&&&&
L=低电平状态&&&&&&&&
↑=上升沿&&&&&&&&
↓=下降沿
Z=高阻&&&&&&&&&
NC=无变化&&&&&&&&&&
当MR为高电平,OE为低电平时,数据在SHCP上升沿进入移位寄存器,在STCP上升沿输出到并行端口
&& 灯板描述&
目前国内使用的户内灯板的走线方式基本一致,但户外灯板的走线方法种类繁多。为了正确的提供控制系统,我们统一的采用如下的特征码来描述灯板的走线情况。&&&&&&&&&&&&&&&&&
  特征码的形式为 xx-Pyy[-aa-bb], 这里[-aa-bb]中的方括号表示可以重复多次,
先描述列,&&&&&&&&&&&&&&&&&&
再描述行。其定义如下: 普通1/16扫描的灯板可以简单的描述为 16-P16,即: 1/16扫描,
单数据口带16行。以下是几个1/8扫描、1/4扫描和静态灯板的特征码示例。注意,
走线都是从灯板背面来看的。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
认识显示板元件工作原理也是对于组装和维修的基础
显示板元件:
&驱动芯片主要是74HC595&
74HC245/244&
74HC138&& 74HC4953。
74HC245的作用:信号功率放大单元板/模组是由多块串接在一起的,而控制信号是比较弱的,在信号传递过程中需要将它的功率进行放大
第1脚DIR,为输入输出端口转换用,DIR=“1”高电平时信号由“A”端输入“B”端输出,DIR=“0”低电平时信号由“B”端输入“A”端输出。
第2~9脚“A”信号输入输出端,A1=B1、、、、、、A8=B8,A1与B1是一组,如果DIR=“1”G=“0”则A1输入B1输出,其它类同。如果DIR=“0”G=“0”则B1输入A1输出,其它类同。
第11~18脚“B”信号输入输出端,功能与“A”端一样,不再描述。
第19脚G,使能端,若该脚为“1”A/B端的信号将不导通,只有为“0”时A/B端才被启用,该脚也就是起到开关的作用。
第10脚GND,电源地。
第20脚VCC,电源正极。
&&&&&&&&&&&&&&&&&
74HC138的作用:八位二进制译码器74HC138的作用是用来选择显示行,一个74HC138可以选择8行中的一行,所以单元板/模块上有2块74HC138,这样就可以在16行中选择1行显示
第8脚GND,电源地。
第15脚VCC,电源正极
第1~3脚A、B、C,二进制输入脚。
第4~6脚片选信号控制,只有在4、5脚为“0”6脚为“1”时,才会被选通,输出受A、B、C信号控制。其它任何组合方式将不被选通,且Y0~Y7输出全为“1”。通过控制选通脚来级联,使之扩展到十六位。例:G2A=0,G2B=0,G1=1,A=1,B=0,C=0,则Y0为“0”Y1~Y7为“1”,详情见真值表。
&74HC595的作用:LED驱动芯片,8位移位锁存器,用于驱动显示列,每片74HC595可以驱动8列,多片74HC595串接在一起,串行列数据信号RI(DATA)、锁存信号STB、串行时钟信号CLK都在这个芯片上
&& 第8脚GND,电源地。
&& 第16脚VCC,电源正极
第14脚DATA,串行数据输入口,显示数据由此进入,必须有时钟信号的配合才能移入。
第13脚EN,使能口,当该引脚上为“1”时QA~QH口全部为“1”,为“0”时QA~QH的输出由输入的数据控制。
第12脚STB,锁存口,当输入的数据在传入寄存器后,只有供给一个锁存信号才能将移入的数据送QA~QH口输出。
第11脚CLK,时钟口,每一个时钟信号将移入一位数据到寄存器。
第10脚SCLR,复位口,只要有复位信号,寄存器内移入的数据将清空,显示屏不用该脚,一般接VCC。
第9脚DOUT,串行数据输出端,将数据传到下一个。
第15、1~7脚,并行输出口也就是驱动输出口,驱动LED。
4953的作用:行驱动管,功率管,每一显示行需要的电流是比较大的,要使用行驱动管,每片4953可以驱动2个显示行。
&其内部是两个CMOS管,1、3脚VCC,2、4脚控制脚,2脚控制7、8脚的输出,4脚控制5、6脚的输出,只有当2、4脚为“0”时,7、8、5、6才会输出,否则输出为高阻状态。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&
TB62726的作用:LED驱动芯片,16位移位锁存器,有些单元板/模组使用TB62726代替74HC595,一片TB62726可以驱动16列,仅此而已
&&&&&&&&&&&&&&&&
第1脚GND,电源地。
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第24脚VCC,电源正极
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第2脚DATA,串行数据输入
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第3脚CLK,时钟输入
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第4脚STB,锁存输入
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第23脚输出电流调整端,接电阻调整
&&&&&&&&&&&&&&&&&
第22脚DOUT,串行数据输出
&&&&&&&&&&&&&&&&&
第21脚EN,使能输入
其它功能与74HC595相似,只是TB62726是16位移位锁存器,并带输出电流调整功能,但在并行输出口上不会出现高电平,只有高阻状态和低电平状态。74HC595并行输出口有高电平和低电平输出。TB6的引脚功能一样,结构相似。
控制信号的总结:
CLK时钟信号:提供给移位寄存器的移位脉冲,每一个脉冲将引起数据移入或移出一位。数据口上的数据必须与时钟信号协调才能正常传送数据,数据信号的频率必须是时钟信号的频率的1/2倍。在任何情况下,当时钟信号有异常时,会使整板显示杂乱无章。
&&STB锁存信号:将移位寄存器内的数据送到锁存器,并将其数据内容通过驱动电路点亮LED显示出来。但由于驱动电路受EN使能信号控制,其点亮的前提必须是使能为开启状态。锁存信号也须要与时钟信号协调才能显示出完整的图象。在任何情况下,当锁存信号有异常时,会使整板显示杂乱无章。
&EN使能信号:整屏亮度控制信号,也用于显示屏消隐。只要调整它的占空比就可以控制亮度的变化。当使能信号出现异常时,整屏将会出现不亮、暗亮或拖尾等现象。
&RI数据信号:提供显示图象所需要的数据。必须与时钟信号协调才能将数据传送到任何一个显示点。一般在显示屏中红绿蓝的数据信号分离开来,若某数据信号短路到正极或负极时,则对应的该颜色将会出现全亮或不亮,当数据信号被悬空时对应的颜色显示情况不定。
ABCD行信号:只有在动态扫描显示时才存在,ABCD其实是二进制数,A是最低位营销管理,如果用二进制表示ABCD信号控制最大范围是16行(1111),1/4扫描中只要AB信号就可以了,因为AB信号的表示范围是4行(11)。当行控制信号出现异常时,将会出现显示错位、高亮或图像重叠等现象。
&单元板/模组上显示接口:
显示接口是用用于连接控制卡和单元板/模组之间连接,已将控制信号传递。由于存在不同的扫描方式,也就有不同的接口,使用得最多的是08接口,12接口和04接口。不同的接口主要是信号线的排列顺序不一样,原理是一样的。室内屏多用08接口,室外屏所采用接口非常杂乱,使用12接口的较多,但12接口也不是户外屏的唯一接口。选择控制卡和单元板/模组时,应尽量选择接口一致的,若买到了不一致的接口,也可以根据学到的原理进行改线。
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&&&&&&&&&&
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常见于 1/16 1/8扫
常见于1/4扫
常见于1/4扫
一、电路基础与常用元件的用途
什么叫电路?电路是由相互连接的电子电气器件,如电阻、电容、电感、二极管、三极管和开关等,构成的网络。电路的大小可以相差很大,小到硅片上的集成电路,大到输电网。根据所处理信号的不同,电子电路可以分为模拟电路和数字电路。
模拟电路对信号的电流和电压进行处理。最典型的模拟电路应用包括:放大电路、振荡电路、线性运算电路(加法、减法、乘法、除法、微分和积分电路)。
数字电路中信号大小只表示有限的状态,多数采用布尔代数逻辑对信号进行处理。典型数字电路有,振荡器、寄存器、加法器、减法器等。
CMOS门电路中输出高电平VOH与输出低电平VOL。CMOS门电路VOH的理论值为电源电压VDD,VOH(min)=0.9VDD;VOL的理论值为0V,VOL(max)=0.01VDD。所以CMOS门电路的逻辑摆幅(即高低电平之差)较大,接近电源电压VDD值。
TTL门电路电平:出高电平&2.4V,输出低电平&0.4V。在室温下,一般输出高电平是3.5V,输出低电平是0.2V。最小输入高电平和低电平:输入高电平&=2.0V,输入低电平&=0.8V,噪声容限是0.4V。
断路/开路:电流在电路中没有形成回路。
短路:电流没有直接正常通过负载,而通过一个与负载并联的很小阻值的物体,并且该物体不在设计电路的电气范围内,是由其它原因引起的连接的现象叫做短路。有意识的短路不会引响电路的正常运行,无意识的短路将会损坏电路,以至不能正常工作。
直流(电压/电流):电压/电流的相位不会随时间发生变化。
交流(电压/电流):电压/电流的相位随时间的变化而变化。
恒流:电流不会随负载的变化而变化。
恒压:电压不会随负载的变化而变化。
数字信号:只有高/低电平的出现,电脑处理的就是数字信号,我们的LED显示屏也一样,一般高电平用“1”或“H”表示,低电平用“0”或“L”表示。数据用二进制、八进制、十六进制表示,八进制用的较少。我们日常用的是十进制。
例:二进制()=八进制(125)=十六进制(55H)=十进制(85)
&&&&&&&&&&
二进制()=十进制(1)、二进制()=十进制(2)
&&&&&&&&&&
二进制()=十进制(3)、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、
&&&&&&&&&&
电流I:0.001kA=1A=1000mA=1000000uA
&&&&&&&&&&
电压U:0.001Kv=1V=1000mV=1000000uV
&&&&&&&&&&
电阻R:1MΩ=1000KΩ=1000000Ω&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&
电容C:0.001F=1uF=1000nF=1000000pF
&&&&&&&&&&
欧姆定律:I=U/R
电阻:在电路中起到限流分压的作用。用R表示,单位欧姆(Ω)。在像素的产品中电阻多用于限制电流大小.
例:要求用5V点亮某LED时,则LED必须串接一个电阻,防止过流烧坏。电阻Rled=(5-Uled)/Iled,Uled是LED正向压降,Iled是通过LED的电流,一般电流不允许大于20mA.
& 2、 电容:隔直流通交流的作用,在像素的产品中多用于滤波。用C表示,单位(F)法。
例:常见的0805封装的104PF的电容,是用于滤除电路中的较高频率的电压纹波,电解电容470UF/16V,用于滤除较低频率的电压纹波。都是起到滤除干扰信号,提高电路的抗干扰能力,使电路稳定工作。
3、IC:集成电路,顾名思义,也就是将一些电路集成到一个小的基片上,完成一定的电路功能,缩小体积便于安装,提高电路稳定性。
例:我们的74HC595、TB62726、、、、、、、等等,都是IC。
&&&&&&&&&&&
&三、常见故障处理手段(工具:万用表、电烙铁、刀片、螺丝刀、镊子……等。)
判断问题必须先主后次方式的处理,将明显的、严重的先处理,小问题后处理。
短路应为最高优先级。
电阻检测法,将万用表调到电阻档,检测一块正常的电路板的某点的到地电阻值,再检测另一块相同的电路板的同一个点测试与正常的电阻值是否有不同,若不同则就确定了问题的范围。
2、 电压检测法,将万用表调到电压档,检测怀疑有问题的电路的某个点的到地电压,比较是否与正常值相似,否则确定了问题的范围。
短路检测法,将万用表调到短路检测挡(有的是二极管压降档或是电阻档,一般具有报警功能),检测是否有短路的现象出现,发现短路后应优先解决,使之不烧坏其它器件。该法必须在电路断电的情况下操作,避免损坏表。
压降检测法,将万用表调到二极管压降检测档,因为所有的IC都是由基本的众多单元件组成,只是小型化了,所以在当它的某引脚上有电流通过时,就会在引脚上存在电压降。一般同一型号的IC相同引脚上的压降相似,根据引脚上的压降值比较好坏,必须电路断电的情况下操作。该方法有一定的局限性,比如被检测器件是高阻的,就检测不到了。
&四、 单元板走线方式与常见问题的处理步骤
1/16单元板走线方式:
1/8单元板3种走线方式:
静态灯板的走线方式:
&**上述仅为部分走线方式。对未知的单元板,维修前须要测量得知其走线方式,方便下步维修以提高工作效率。
& 单元板故障:
&A.整板不亮
& 1、 检查供电电源与信号线是否连接。
检查测试卡是否以识别接口,测试卡红灯闪动则没有识别,检查灯板是否与测试卡同电源地,或灯板接口有信号与地短路导致无法识别接口。(智能测试卡)
检测74HC245有无虚焊短路,245上对应的使能(EN)信号输入输出脚是否虚焊或短路到其它线路。注:主要检查电源与使能(EN)信号。
&B.在点斜扫描时,规律性的隔行不亮显示画面重叠
& 1、 检查A、B、C、D信号输入口到245之间是否有断线或虚焊、短路。
& 2、 检测245对应的A、B、C、D输出端与138之间是否断路或虚焊、短路。
& 3、 检测A、B、C、D各信号之间是否短路或某信号与地短路。
注:主要检测ABCD行信号。
&C.全亮时有一行或几行不亮
& 1、检测138到4953之间的线路是否断路或虚焊、短路。
&&&D.在行扫描时,两行或几行(一般是2的倍数,有规律性的)同时点亮
1、 检测A、B、C、D各信号之间是否短路。
2、 检测4953输出端是否与其它输出端短路。
&E.全亮时有单点或多点(无规律的)不亮
1、 找到该模块对应的控制脚测量是否与本行短路。
2、 更换模块或单灯。
&F.全亮时有一列或几列不亮
1、 在模块上找到控制该列的引脚,测是否与驱动IC(74HC595/TB62726、、、)输出端连接。
G.有单点或单列高亮,或整行高亮,并且不受控
1、 检查该列是否与电源地短路。
2、 检测该行是否与电源正极短路。
3、 更换其驱动IC。
&H.显示混乱,但输出到下一块板的信号正常
1、 检测245对应的STB锁存输出端与驱动IC的锁存端是否连接或信号被短路到其它线路。
&I.显示混乱,输出不正常
1、 检测时钟CLK锁存STB信号是否短路。
2、 检测245的时钟CLK是否有输入输出。
3、 检测时钟信号是否短路到其它线路。
注:主要检测时钟与锁存信号。
&J.显示缺色
1、 检测245的该颜色的数据端是否有输入输出。
2、 检测该颜色的数据信号是否短路到其它线路。
3、 检测该颜色的驱动IC之间的级连数据口是否有断路或短路、虚焊。
注:可使用电压检测法较容易找到问题,检测数据口的电压与正常的是否不同,确定故障区域。
&&&K.输出有问题
1、 检测输出接口到信号输出IC的线路是否连接或短路。
2、 检测输出口的时钟锁存信号是否正常。
3、 检测最后一个驱动IC之间的级连输出数据口是否与输出接口的数据口连接或是否短路。
4、 输出的信号是否有相互短路的或有短路到地的。
5、 检查输出的排线是否良好。
整屏故障:
&A.整屏不亮(黑屏)
1、检测供电电源是否通电。
2、检测通讯线是否接通,有无接错。(同步屏)
3、同步屏检测发送卡和接收卡通讯绿灯有无闪烁。
4、电脑显示器是否保护,或者显示屏显示领域是黑色或纯蓝。(同步屏)
&B.整块单元板不亮(黑屏)
1、连续几块板横方向不亮,检查正常单元板与异常单元板之间的排线连接是否接通;或者芯片245是否正常,
2、连续几块板纵方向不亮,检查此列电源供电是否正常。
&&C.单元板上行不亮
1、查行脚与4953输出脚是否有通。
2、查138是否正常。
3、查4953是否发烫或者烧毁。
4、查4953是否有高电平。
&&&&&&&&&&
5、查138与4953控制脚是否有通。
&D.单元板不亮
&&&&&&&&&&
1、查595是否正常。
&&&&&&&&&&
2、查上下模块对应通脚是否接通。
&&&&&&&&&&
3、查595输出脚到模块脚是否有通。
&&E.单元板缺色
&&&&&&&1、查245
R.G数据是否有输出。
一、LED胶水知识:
1、LED胶水的用途:防水、散热、防氧化等多种用途,主要起保护led显示屏的作用。
2、LED胶水的分类:根据用途可以分为生产LED的时候所用的环氧树脂胶水和led显示屏模组所用的灌胶胶水(以下LED胶水专指LED显示屏模组灌胶胶水)。根据产品质量与使用环境等因素划分为:特种胶水、高档胶水、低档胶水等。
3、LED胶水的等次:目前市场上LED胶水分为三个层次
特种胶水:特种胶水主要是指对LED显示屏使用环境要求超高的LED胶水,比如耐寒(北方)胶水,耐高温(高温环境)胶水,耐腐蚀(酸碱环境)胶水等特别要求和环境下使用的LED显示屏胶水。
高档胶水:全彩LED显示屏专用的胶水,一般为黑色胶水,具有较高的耐热、耐寒、防水效果。
低档胶水:一般防护效果很差。
4、如何评判胶水的好坏:专业检测:从专业角度分析需要用专门的设备来分析LED胶水的成分,以
及各成分之间的比例以及经过实际环境试验而得出来的实际数据。
简单识别:在灌胶的时候可以根据正规配比对,检查其流平性、固化时间等主要数据,固化后可以根据成色情况以及胶粒的弹性来查看胶水的好坏。LED模组成品可以卸掉螺丝与盖板利用简单的揉搓来判断(好的一般软硬适中、弹性好)。
&&&二、LED显示屏模组使用材料说明:
1、LED灯:红灯mcd,绿灯mcd:
LED灯是LED模组品质的主要决定因素,决定LED灯好坏的主要材质因素是:芯片、支架、胶水(环氧树脂)、金线等,决定LED品质的另外一个因素是封装工艺。优选,红灯:620-625nm,亮度达到mcd,绿灯520-525,cd。
&2、LED驱动IC:日本东芝TB-62726恒流驱动IC
高档模组中常用恒流驱动IC代替4953,日本东芝的TB-62726是专为LED全彩显示屏专门设计的一款恒流驱动IC,具有最大输出电流大、误差小、耐高压能力强而著称,是很多高档LED显示屏招标时指定使用品牌IC,使制作的LED显示屏画面稳定、一致性好、使用使用寿命长,并且为LED显示屏直接提供一道超强的保护伞。
&3、其他LED配件与LED材料
为了使LED模组整体品质上升到更高的档次,在其他元器件上均优选用好的LED配件:
1、电源座(加强型):电源座是承接电源线与PCB板链接的主要器件,虽然不是决定LED显示屏品质的主要方面,但是其结实耐用性、导电性能等也影响着显示屏屏体的寿命与防护等级,
2、排针(带简易牛角):排针是通过排线连接控制系统与PCB板控制电路的主要元器件,优选带牛角的排针,不但使装屏时防止排线插反造成返工,更可以有效防止排针外露挂伤装屏/维修人员;
&&&&3、电阻、电容等其他元器件:俗话说事无巨细,由于LED显示屏经常开关机,电容的好坏也影响着开关机时候对显示屏屏体的保护,电阻是控制显示屏电流的主要元器件,有优选大厂品牌产品。
一款好的产品绝对是好的材料、配件与做工的完美结合。
LED显示屏技术从二十世纪80年代初的单色显示屏,到80年代末的双基色显示屏,再到90年代中期的三基色(全彩色)显示屏,直到今天我们在平板显示领域广泛讨论的多基色(大于三基色)处理技术。LED显示屏的色度处理技术从最基本的基色波长选择、到白场色温的调配、再到为提高色彩还原度而进行的色彩空间变换处理和为改善画质的色度均匀性处理、直到今天我们为了扩大色域再现更多的自然界色彩而采取的多基色(大于三基色)处理。各种色度处理技术贯穿着LED显示屏的发展史,成为LED显示屏这门综合性学科中最核心的技术之一。
2、各类色度处理技术
2.1 基色波长的选择
LED显示屏在各行各业有着非常广泛的应用,而在不同的应用场所对LED的基色波长有着不同的要求,对于LED基色波长的选择有些是为了取得良好的视觉效果,有些是为了符合人们的习惯,而有些更是行业标准、国家标准甚至国际标准的规定。比如,对全彩色LED显示屏中绿管基色波长的选择;早期大家普遍选用波长为570nm黄绿色LED,虽然成本较低,但显示屏的色域较小、色彩还原度差、亮度低。而在选择了波长为525nm的纯绿管之后,显示屏色域扩大了近一倍,且色彩还原度大幅提高,极大地提高了显示屏的视觉效果。再比如,证券行情显示屏,人们通常习惯于用红色表示股价上涨、用绿色表示股价下跌、而用黄色表示平盘。而在交通行业则是由国家标准严格规定了蓝绿波段表示通行、红色波段为禁行。因而,基色波长的选择是LED显示屏重要环节之一。
2.2 白场色坐标的调配
白场色坐标调配是全彩色LED显示屏最基本的技术之一。但是在二十世纪90年代中期,由于缺乏行业标准和
基本的测试手段,通常只是靠人眼、凭感觉确定白场色坐标,从而造成严重偏色和白场色温的随意性。随着行业标准的颁布和测试手段的完备,许多制造商开始规范全彩屏配色工艺。但是仍然有部分制造商由于缺乏配色的理论指导,常常以牺牲某些基色的灰度等级来调配百场色坐标,综合性能得不到提高。LED显示屏巨场色坐标调配的理论指导请参阅《现代显示》(2004年第2期,LED全彩色显示屏的白平衡和色度均匀问题,作者:李熹霖),在此不再赘述。
&&2.3 色度均匀性处理.
LED显示屏色度均匀性问题一直以来是困扰业内人士的一大难题,一般认为LED的亮度不均匀可以进行单点校正,来改善亮度均匀性。而色度不均匀是无法进行校正的,只能通过对LED色坐标进行细分和筛选来改善。随着人们对LED显示屏的要求越来越高,只对LED色坐标进行细分和筛选已无法满足人们挑剔的目光,对显示屏进行综合校正处理,使色度均匀性得到改善是可实现的。如图1所示(□abcd),我们发现即使是国际第一品牌同一档LED也存在较大的波长偏差和色饱和度偏差,而且该偏差范围大大超过了人眼对绿色色差鉴别的阈值
因此,进行色度均匀性校正是有重要意义的。在CIE1931色度图中,按重力中心定律,我们发现:在G档范围内(□abcd)的任意一点绿色混合一定比例的红色和蓝色,都可以将混合色的色坐标调整到直线cR和直线dB的交叉点O。当然,从图一中我们可以看出该方法虽然可以使色度均匀性极大地改善。但是,经过校正后的色饱和度明显下降。同时,采用红和蓝来校正绿色色度均匀性的另一个前提是同一个象素内红绿蓝三种LED尽可能采用集中分布使得红绿蓝的混色距离尽可能的近,才能取得较好的效果。而目前业内通常采用的是LED均匀分布方法将会给色度均匀性校正带来混乱。另外,数以万计的红绿蓝LED色坐标的测量工作如何展开也是一个极为棘手的难题。对此我们给了提示。
2.4 色彩还原处理
纯蓝、纯绿LED的诞生,使全彩色LED显示屏以其色域范围宽、亮度高受到业内的追捧。但是,由于红绿蓝LED的色品坐标与PAL制电视红绿蓝的色品坐标有较大的偏差(见表1),使得LED全彩屏的色彩还原度较差。尤其在表现人的肤色时,视觉上存在较为明显的偏差。由此,色彩还原处理技术应运而生。在此笔者推荐两种色彩还原处理的方法:
其一:对红绿蓝三基色LED进行色坐标空间变换,使LED与PAL制电视两者之间的三基色色坐标尽可能靠近,从而大大提高LED显示屏的色彩还原度。但是,该方法大幅度缩减了LED显示屏的色域范围,使画面的色饱和度大幅下降。
其二:只对人眼最敏感的肤色色域进行适当校正;而对其它人眼不够敏感的色域尽可能少降低原有的色饱和度。如此处理,可在色彩还原度和色彩饱和度之间得到平衡。
3+2多基色色度处理方法
春天万物复苏,在蓝天的辉映下,绿草青青;秋天麦浪滚滚;在阳光的普照下,一片金黄。五彩缤纷的大自然是那么的美好,遗憾的是现有的LED显示屏无法完全再现这美好的景色。LED虽然属于单色光,但是各色LED仍然有30~50nm左右的半波宽,因此其色饱和度是有限的。从图3中可以看出:在大自然界色彩极为丰富的黄色和青色区域LED全彩屏的色饱和度是严重不足的。
近年来,在平板显示领域热衷于讨论3+3多基色显示(红、绿、蓝加黄、青、紫),以扩大色域,再现更为丰富的自然界色彩。那么,LED显示屏可否实现3+3多基色显示?
我们知道在可见光范围内,黄、青为单色光,我们已拥有高饱和度的黄色、青色LED。而紫色为复色光,单芯片紫色LED则是不存在的。虽然我们无法实现红、绿、蓝加黄、青、紫3+3多基色LED显示屏。但是,研究红、绿、蓝加黄、青3+2多基色LED显示屏却是可行的。由于自然界存在大量高饱和度的黄色和青色;因此,该项研究是有一定价值的。
在现行的各种电视标准中,视频源只有红绿蓝三基色,而没有黄、青二色。那么,显示终端黄、青二基色如何驱动?其实,在确定黄、青二基色驱动强度时;我们因遵循以下三点原则:
(1)增加黄、青二基色的目的是为了扩大色域,从而提高色饱和度。而总体亮度值不能改变;
(2)在提高色饱和度的同时,不得改变色调;
(3)以D65为中心;以RYGCB色域边界为端点,在色域范围内各点作线性扩张。
在上述三原则的指导下;按重力中心定律,我们可以找到3+2多基色色度处理方法。但是,要想真正实现3+2多基色全彩屏,我们还要克服黄、青色LED亮度不足;成本上升较大等困难,目前仅限于理论探讨。
&& 综上所述,我们主要讨论了三个方面的问题:
(1)如何提高LED显示屏色度均匀性;(2)如何提高LED显示屏的色彩还原度;(3)如何扩大色域,还原更多自然界色彩。
上述各项色度处理技术在具体实施时,都是相互关联的,某些方面甚至是鱼和熊掌不可兼得的。综合LED显示屏还须进行亮度均匀性校正、灰度非线性变换、降噪处理、图像增强处理、动态象素处理等,整个信号处理流程非常复杂。因此,我们必须从系统的角度对各项性能进行综合权衡,把握好各项处理的次序,并
加大信号处理的深度,才能使LED全彩色显示屏展现一个五彩缤纷、绚丽多姿的精彩世界。
三.什么是LED电子屏转接板?
转接板是将控制板发出的信号分成若干个支流的卡板也叫做分线板,一般情况下,根据LED电子屏本身模组纵向数量决定的,也就是说,您的LED电子屏若是两排以上(含两排)都要使用转接板,但是也有的LED显示屏控制卡厂家在生产卡的时候,在卡本身上就带8个分线柱(最多)
四.LED全彩显示屏的应用和技术指标
2009年以来,LED全彩色大屏的市场需求呈现迅速上升的势头,各主要LED大屏厂家的签约金额与去年同期相比增长20%,有的甚至较去年几乎翻了一番。还有许多新进入全彩大屏领域的公司,成绩也很优异。与往年比较,今年市场萌动得早,大项目多,已经实施的千万元以上的项目就有十几个。进入三季度,许多重大项目进入招投标阶段。另一个特点就是由企业投资的项目明显增加,这些项目包括在商业广告方面的应用。可以说,LED大屏作为商业广告媒体,在沉寂了近十年以后,再一次受到广告界的青睐。同时,全彩屏出口的形势也令人鼓舞。九月初,在深圳举办了一年一度的光博会,这次展会,是一年来LED产业的大展示。LED大屏,LED照明,LED交通信号灯,LED生产设备、测试设备等琳琅满目,说明我国LED产业的新高潮已经到来。笔者认为,本次展会是一个标志,标志我国LED产业走到了一个国产化的转折点。国际知LED发光管厂家,屏幕厂家,也开始大规模地转到中国内地,中国内地将成为LED及其产品的制造中心。广阔的市场、良好的投资环境、低廉的劳动力成本,使得中国逐渐成为世界电子工业的制造中心。正如电脑,手机,电视机等电子产品一样,中国也是LED大屏业的制造中心。
作为长期从事LED大屏研发的科技工作者,笔者一直关注我国LED大屏事业的发展,关注国际大屏显示业的新成果。三年前,笔者在《LED大屏发展刍议》一文中,谈到我国LED大屏的几个应用领域和特点,并提出全彩大屏在我国主要是形象工程。应当说这个总格局没有变化,但是商业广告的需求增加也是非常重要的发展趋势。可以说,我国LED全彩色大屏行业正在迎来一个新的高潮。认真地研究市场发展和技术进步的新情况,采取正确的对策,抓住机遇,迅速提高并持续发展,应是同行值得研究的问题。在这里冒昧地提出有关技术指标等问题,希望同行和专家指正。
&1形象工程:瞄准国际一流水平
形象工程就是指建造大屏的主要目的是为城市或某一个重大活动增添风采,它并不直接创造经济收益,但是能提升城市知名度,塑造城市形象,改善投资环境,营造商业氛围,有利于经济的发展,有良好的社会效益,从而间接地创造经济效益。形象工程主要是政府投资,着重于社会效益,而不是或主要不是通过商业运营取得经济效益。近年在全国许多地方建造的城市中心区大型广场或市民休闲广场的LED大屏,就是典型的形象工程。大量的体育场馆LED显示屏,是现代化体育场馆必备的配套设施,也属这一类。既是形象工程,就必然追求尽可能完美的性能和效果,特别是优质的视频图像。通俗地说就是要做成巨型彩色电视机,这也是国内许多厂商长期以来一直在努力的,而且也取得了相当大的进展,但是距离我们的理想的目标还很远,与国外的全彩大屏相比,差距还很大。
今年年初,南京市湖南路商业一条街,投巨资建造了一座面积达114平方米的全彩大屏,该屏由英国UNITEK公司建造,至今已运行半年多,从效果来看,堪称目前国内最好的大屏。笔者参与了该屏技术指标的制定和最终的验收测试工作,感到有许多方面是值得国内同行学习和仿效的。
作为全彩大屏,其关键技术指标有: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。湖南路大屏在招标时所定的技术指标是:
白平衡亮度大于5000cd/m2;
白平衡色温6500K;
视频处理位数大于10bit;
灰度级每种基色大于10bit, 能显示10.7亿色;
刷新频率大于400Hz;
显示屏无可觉察的色差,全屏各基色色差小于4nm;
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;
MTBF大于5000小时,MTTR小于30分钟;
客观地说,这些指标,不仅在当时,就是在今天,国内厂商的产品还没有完全达到。在许多情况下,由于发光管水平的提高,正常设计的大屏亮度已不成问题,能够
达到要求。但是亮度只是一个重要指标,而不是全部。现在大家普遍感觉到国内厂家的大屏亮度有余,柔和不足,总体效果不如国外知名厂家,原因就在于有更多技
术问题还没有解决好。笔者认为,从技术角度,有必要在以下几方面下功夫。
&& (1)配色和混色
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,否则效果和可靠性都会成问题。
&& (2)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。
& &(3)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。但是,除非所用发光二极管的离散性太大外,否则一致性的问题主要是设计和施工问题。
湖南路大屏,观众的第一反映就是观察不到马赛克现象(严格地说,是很轻而不是没有,普通观众与专业人士的观察有一些差别)。这块大屏在结构工艺上非常有特点,没有采用国内普遍使用的模组灌胶等办法,值得研究。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。结构设计和施工不良,是造成马赛克现象的另一大原因,而且往往到大屏安装完毕,投入运行时才会发现,已无法补救了,所以应当特别下功夫。如果说,国内厂家显示屏在电气指标上存在一定差距的话,那么在结构和工艺上的差距就大得多,这些往往严重地影响显示效果。
&(4)灰度等级
湖南路大屏和国外众多大屏的经验证明,灰度级必须足够高。目前高档产品普遍为同屏显
示1024级,10.7亿色。国内大多是256级,差距甚远。许多厂家提/4096甚至16384级编码,256级非线性显示16.7
兆色。有一种意见认为,256级非线性灰度对于大屏应当足够,因为HDTV标准也是规定256级灰度。据笔者测试,并非如此,实际效果相差很大。事实上要
实现1024级以上的灰度,技术难度会增加许多。简单地计算一下就会明白。当刷新频率为400Hz时,非线性灰度为1024级,亮度调整等级为32级,这时如果丫修正系数为2.8,PCM的最小调宽脉冲的宽度应为10ns左右,已经达到驱动电路的带宽极限。实际上是无法实现的,要考虑调幅与调宽复合使用的办法。同样还有传输带宽的问题,当屏幕行列数多,刷新频率要求高(例如400Hz以上)时,数据的传输难度也会增加,有时必须采用光纤传输,才能保证图像的质量。所以,灰度从非线性256级到非线性1024级,在技术上需要一个跨越。
&(5)数字处理能力
要得到优质图像,必须有高质量的视频信号源。对于一般的大屏用户,所能得到的最好信号就是广播电视信号,DVD、VCD等只是家用级的。因此,对输入信号进行数字处理、提升图象质量就是必不可少的了。事实上大家都有这样的体会:播放经过挑选的节目时,显示效果是非常满意的,但如果是实况转播电视节目或放映VCD/DVD,难免有各种画面和镜头,例如夜景等暗画面或大面积的高亮度明亮画面,那时效果就要大打折扣了。怎样才能在各种画面和镜头下都有满意的效果呢?这就要靠数字信号处理,例如数字梳形滤波,滤波降噪,边缘锐化,远动预测和补偿,色度修正,非线性修正等等。特别值得一提的是比例缩放(SCALE)处理,是LED大屏的特殊问题,要由大屏业界下功夫研究。由于大屏象素总是少于视频信息源,在播放时必然遇到比例缩放问题,采样和重现中的损失以及造成的混迭和缺陷会造成图象质量下降。如何减少和降低损失,需要数字信号处理技术。数字图象处理技术已经取得很大的进展,有许多成果,例如大尺寸电视或投影中的技术成果,可以直接运用到大屏显示中来。数字处理系统的处理能力集中体现在处理位数和处理速度上,运用DSP或高档FPGA是必然趋势。
&&(6)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,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。道理很简单,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。湖南路大屏,从开通以来,已经正常运行了八个月,主要指标没有明显的下降。这不仅是因为系统可靠性较高,还因为维护保养做得好。更为突出的是,大屏的结构设计和备件配备得好,MTTR可以达到15分钟,这一点特别值得我们效法。
&2 商业广告:力争最佳的性能价格比
最引人注目和令人鼓舞的是,用于商业广告等的全彩大屏正在兴起一轮新的热潮,这既是经济发展的要求,也是技术进步的结果。笔者认为,在这高潮面前,采取正
确的经营策略和技术策略是保证可持续发展的关键。首先,应对用户和受众进行必要的引导,以保证持续发展和更上一层楼。
从技术角度来说,笔者认为,不是追求画面的最佳,而是追求性能价格比的最佳。以文字,动画和经过处理的图像画面为主,不要把重点放在视频上,甚至不要求播放实时电视节目。商业运营讲究的是经济效益,作为广告媒体,要能吸引受众的注意力,得到广告主的认可。一句话,必须是大屏制造商,广告经营商,和广告主都从中获益。在各种广告媒体中,大屏的优点是它的变化快,鲜艳夺目;缺点是投资大,成本高,价格贵。如何降低成本,降低造价,近年有许多很好的方法,这里想就技术指标的问题提出一些看法。
(1)功能:广告的目的是宣传,吸引眼球,给受众建立深刻的印象,画面精美是重要的,但并不是只有视频或电视节目才是最好的。通过各种创意,变化等手段同样可以收到好的效果。霓虹灯的变化就很有限,而且就那么几种花样变来变去,效果并不差。大屏的表现形式多于霓虹灯,足以做广告用途。那种必须有全彩色视频效果,才能表现大屏的想法是片面的。事实上,在美国,视频大屏也并不多,集中在某些地方,例如纽约时代广场,赌城拉斯韦加斯等。为了避免分散驾车人的注意力,美国法律不允许快速变化的广告。文字和简单图形配合变化应该是更有销路的广告。动画(如FIASH)可能是最好的表现方法。在我国,习惯上把大屏分为同步屏和异步屏两类。同步屏就像计算机的监视器,变化多,功能全,但效率低,工作时需要一台计算机和通讯始终运转。异步屏是单片机或嵌入式系统控制,显示的内容一次写入,直到下次更新时为止。高档处理机同样能实现灰度和视频效果,异步屏在许多情况下更适用于广告和信息变化较慢的情况,但还没有为广大用户接受。
简单的单片机或小型嵌入系统处理能力低,在显示的灰度级和刷新速度方面也会低一些。但在表现文字、动画以及画面的多种变化方面,仍然有足够的能力。
(2)亮度:众所周知,在户外阳光直射的条件下,需要5000nit的亮度,在室内1000nit左右就够了,还有半户外的介乎中间,这些已是业界的共识。可以想见,户外大屏如果只在夜间工作,亮度指标就可以大大下降,造价当然大幅下降。这就是说,如果大屏,白天不工作,晚上显示,作为商业广告,应该是好主意。事实上,霓虹灯就是目前应用最多的户外广告媒体。霓虹灯的亮度比LED大屏高得多,但是人们并不要求霓虹灯白天开,那末为什么要求大屏白天工作?
而且要在阳光直射下播发视频节目清晰可见呢,其实这里就有引导用户的问题。况且夜间的受众比白天多得多,岂不是事半功倍。台湾.一家公司推出的一种广告牌,白天是固定画面,晚上是全彩活动画面,成本只有常见的户外全彩屏的三分之一,就是一种聪明的做法。
(3)分辨率:分辨率或称解析度取决于象素密度,显示屏的成本中,象素的成本占到一半以上。因此,减少象素成本是最有吸引力的,象素分裂技术或动态象素技术就是常用的办法。动态象素技术并不是新技术,至少已用了十年以上,它通过对象素的组成共享的办法,使视觉分辨率提高若干倍。例如,最常用的2R1G1B的共享,可使间距为d的大屏的视觉分辨率提高到d/4的效果,其结果是可以用较少的像素显示较大的画面。但必须指出的是,视觉分辨率为d/4的动态象素屏并不等同于d/4物理分辨率的大屏,国内许多厂家在宣传动态象素技术时,有时是言过其实的。动态象素技术的实现方法多种多样,都是利用残象原理,就是利用人眼的视觉暂留,可以用较少的像素显示较大的活动画面。但必须指出,动态象素技术用较少的像素显示较大的画面时,由于混迭的影响图象会模糊,清晰度差,有时会闪烁,不可能和实象素一样好。
去年,日本东京涩谷一座大型商厦,建立了一座大小有六层楼高的电子显示屏。该屏装在玻璃幕墙内侧,不影响大楼的外形和采光。晚上播放视频广告时,透过显示单元的间隙,可以看到大楼内部的灯光。由于避开了户外工作的苛刻条件,造价也大大降低。其点间距很大,采用了残象技术,象素数仅为实象素的四分之一。
效果虽不能与全点阵屏相比,但比纽约纳斯达克大屏,省钱又有新意,值得在有条件的地方推广。
值得一提的是深圳天辉公司的混色全彩屏,不是用减少象素的方法,而是用减少价格高的纯绿纯蓝管的办法,再通过巧妙的结构安排,获得了相当不错的混色的效果,其性能价格比较高,有利于全彩屏的普及应用。这种方法的理论是根据人眼对于亮度的分辨率力高,而对于颜色的分辨力低,彩色电视就是利用这个原理减少带宽的。不过,众所周知,在三基色达到白平衡时,绿色的贡献最大,因此减少绿色管,势必影响屏幕的亮度,所以这种方法不适用于要求高亮度的场合。
(4)可靠性和寿命: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。
(5)其余的技术指标,例如灰度级,刷新频率和动态范围等:数据带宽对于商业广告用的屏,都应当从性能价格比的角度来选择,这里就不多说了。有人把大屏分为广播级,专业级,多媒体级,和简易级四个层次,从功能和视频效果来分,是比较科学的。应当根据实际应用要求和投资水平来选择最适合使用的大屏。形象工程选用广播级或专业级的,商业广告以多媒体级的为主,简单的文字图形可以用简易级的。由于大屏工程通常都要招标,业主在招标前应当确定建造什么样的大屏,在一个切实的基础上进行竞争。有的厂家提出不切实际的指标,有哄抬指标和误导业主的嫌疑。厂商以科学、诚信的态度和经营作风对待业主,对待产品,才是真正的发展之路。相信我国显示行业会健康持续发展,我们对未来充满信心。
五.LED显示屏 的三合一 与三并一
有什么本质的区别呢?
1.三合一表贴
是指红绿蓝三个发光点封装在同一个发光管里面的合成,由于封装在同一发光管内, 所以近看是一点,
而分立的就是一条线。三合一的价格高,做的最好的是日亚, 欧司朗, GREE。
&2.三并一表贴(分离表贴)
是指红绿蓝三个发光点是分开封装的,封装后又和亚表贴的一样排列成一个像素点。
然后我们再来看看三合一表贴与三并一表贴LED全彩屏的对比区别:
一、三并一是分离表贴,三点分开供电。与三合一相比具有功耗低、散热好、有效延长屏的寿命,可靠性较高。
二、相比之下,三并一比三合一维修成本要低,因为三并一可以实现单灯维修。
三、三并一表面可以做漫反射光处理,与三合一的显示效果相比,匀色性较好,没有颗粒状感觉。另外,三并一整屏视角要比三合一大些。
四、通常,三并一全彩屏分光分色比三合一全彩屏要容易,而且颜色饱和度高。
五、一般来说,三并一的封装成本及生产成本都比三合一要低很多。
&六、三并一表贴显示屏在整体的颜色上要比三合一均匀,因为三并一是用整个面来发光,而三合一只局限于点发光。
七、三并一在IC、驱动芯片温度方面比三合一要低,从而提高了屏体的整体寿命。
八、从焊接工艺上来说,三并一表贴的封装方式很成熟,要优于三合一表贴。
九、由于三合一表贴工艺上步骤复杂,工期较长。三并一的工期就是正常生产显示屏的生产日期。
十、通常三并一有面罩保护,能达到防尘、防晒,并能达到保护发光晶片的效果,而三合一是发光晶片直接裸露在外,没有任何面罩的保护。
由于三合一表贴的价格较高,主要用于对外出口。相信随着芯片加工的成本慢慢降低,三并一将以其极高的性价比很好地满足用户的需求,而亚表贴则将在不久的时间内,退出市场。
六.混色全彩
混色全彩LED显示屏技术问答
1、为什么称为"混色全彩"技术而不称为像素分解技术?
本显示技术在发光体排列和控制原理上同像素分解技术有本质的不同,像素分解技术采用了LED复用技术,同一个LED发光管,同相邻的LED发光管进行4次组合(上、下、左、右组合)得到要显示的数据信息;而在本设计中,至少有一种颜色的发光体被作为显示基色标志点,其他颜色发光体同基色发光体混色,可生成混色图像。
2、传统模块发光孔一般均使用圆孔,为什么混色全彩显示屏使用的为方孔?
一方面方孔模块的显示效果要元好于贺孔模块的显示效果,另一方面这也满足了混色全彩模块的混色要求。
&&&&3、同一般传统全彩显示屏比较,本产品有何优势?
传统全彩显示屏在每一个发光孔中均有红、绿、蓝三种发光体,这是LED显示屏设计的理想状态。由于LED发光管的光热效应和电热效应,其发热量一般很大,这样在全彩色LED模块设计中,点间距一般不能设计得太小,现在市场上比较成熟的是φ5.0全彩色模块,单位面积显示点数很小(17200点/平方米),显示效果较差。另一方面,因蓝色发光体的成本是红色、草绿色发光体的十几倍,价格使一般客户不能接受。
而混色全彩模块中LED发光体的独特排列,显示点间距可何等到很小,如我们现在推出的S35、S40、S45、SA56系列混色模块,这们的显示点密度分别为52245点/㎡、40000点/㎡、20408点/㎡、这样不到三平方米的显示屏即可播放完整视频信号了,在视频显示效果上,混色全彩LED显示屏效果要远好于一般传统全彩色LED,这方面,您在实际演示中会看到。
4、该产品为体能注册专利?
该产品具有实用性、新颖性,同时具有巨大的性能价格比,不同于以往任何LED产品,符合申请专利的条件;
5、现在有很多多媒体视屏系统号称为1024级、2048级甚至4096级灰度控制系统,而你们公司产品为何只标明256级灰度?
因现在计算机多媒体卡内部数据为24位真彩色,每种颜色数据信号为8位,所以只能是256级灰度,本公司产品中每种颜色均有768级亮度调节,每一级中均可表现256级灰度,若按照一般乘积来计算,便为768&256,这在实际表述中会造成混乱。从实际效果来看,本产品的256级灰度效果,要远优于一般传统LED效果。
6、减小了蓝色发光体数量,成本降下来了,会影响LED显示屏的显示效果吗?
恰恰相反,减少了蓝色发光体数量后,不但不会影响LED显示屏的显示效果,反而使LED的显示效果进一步增强,这可能有点不可思议,在这里简单作一论述;
人眼对各种颜色的分辨率不同,蓝色和其他颜色的组合,人眼对其分辨办只是"黑红"、"黑绿"的1/4左右,另外根据NTSC白平衡理论:Y=3R+6G+1B可见,红、绿、蓝的比率为3:6:1。这是混色全彩显示屏设计时减少蓝色发光体的理论依据,从实际效果可以看出,一般的全彩色LED显示屏整屏发紫,这就是蓝色过多的原因,可混色全彩LED显示屏其发光体的配比符合NTSC白平衡原理,在图象和视屏效果上远优于传统全彩色LED显示屏,在实际白平衡时容易得多。
&7、现在一些公司开发了LED专用芯片,在本产品上使用了吗?
专用芯片是为了实现系统的某些特定的功能,把其集成而构成一个芯片;在这方面,随着大规模可编程器件的发展,其功能和价格上已远远优于一般专用芯片,最主要的是根据用户需要,实现不同功能,所以在本产品编程器件来完成,从整屏效果和功能上来看,任何专用芯片不可能实现的768级亮度调整;而在本产品上可很方便实现;另外可根据显示理论的进一步研究,可随时进行升级。当然了,在生产和维护上,传统芯片更方便些,价格上也存在很大优势。
&8、该产品在控制理论上有无突破?
现在市场上一般全彩色显示屏控制系统,基本上都沿用了过去双基色系统的控制理论,增加了一个蓝色信号而已,这样生产出的LED显示屏,不能称为真正意义上的全彩色LED,就象牛顿三定律在处理速度接近光速时的对象时,便不正确了,必须要使用爱因思坦的相对论了。
我们在设计本产品时,对LED显示屏的控制理论进行了研究,如数据位扩展技术、灰度线性切换技术、白平衡理论、Gamma校正、亮度调整、色空间转换、数据通讯等等;许多技术在双基色控制系统中都是没有的,在一般的全彩色系统上也没有实现;对过去沿用的技术象Gamma校正、亮度调节、屏体扫描、灰度生成等,我们也重新作了研究处理,使其更适合于全彩色LED显示屏。所以,本产品的LED控制理论已完全不一般LED的控制理论了。
9、在本产品上,许多硬件功能都是由软件控制的,为何不直接做成硬件?
这方面应是本产品的一大特点和优势,硬件功能软件化,是当今科技发展的方向,如大规模可编程器件,你可以随心所欲根据系统需求由软件生成所需硬件功能,最关键的是用户可根据自己的喜好,随时修改参数,如屏体亮度、Gamma曲线、白平衡等等,这样就不必经常去修改硬件了。
&10、LED显示屏效果能达到电视的效果吗?
过去在LED行业内,我们会经常听到"LED显示屏怎么能用电视机去比较",这便是说LED显示屏效果同电视机不能相提并论,你看了本产品便会发现,过去的说法是错误的。混色全彩LED显示屏效果可用电视机媲美,这在理论上也是有依据的,LED全彩色发光管其色空间要大于一般电视机的颜色空间,全彩色LED的颜色效果要优于一般电视机;过去,由于全彩色控制理论的局限,使人们进入了一个"误区"。本产品独特的模块以及最新控制理论,使全彩色LED显示屏迈入了一个新的纪元。
&七.五大因素决定LED显示屏质量
&1、亮度与视角
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.显示屏亮度主要取决于LED发光强度和LED密度
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.显示屏视角应解决光通量浪费问题
显示屏亮度主要取决于LED的发光强度和LED密度。近几年LED在衬底、外延、芯片及封装等方面的新技术层出不穷,尤其是氧化铟锡(ITO)电流扩展层技术及工艺的稳定与成熟,使LED的发光强度有了大幅提高。目前,国际一流品牌小功率LED在水平视角为110度、垂直视角为50度的情况下,绿管的发光强度已高达4000mcd,红管达1500mcd,蓝管达1000mcd。在像素间距为20mm时,显示屏亮度可达到10000nit以上。显示屏可在任何环境下全天候工作。
在谈到显示屏视角时,有一个值得我们思考的现象:LED显示屏尤其是室外显示屏,人们的观察角度基本是从下而上,而以现有LED显示屏的产品形态来看,有一半的光通量消失在茫茫天空中。在能源紧张的今天,我们是否有更合理的解决之道?值得深思。
2、均匀性与清晰度
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.LED各项性能参数不一致是影响均匀性的主要原因
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.制约LED显示屏清晰度改善的主因是均匀性而不是物理像素间距
LED显示屏技术发展到今天,均匀性已成为衡量显示屏优劣的最重要指标。人们常说LED显示“点点灿烂,片片辉煌”,就是对像素之间和模块之间严重不均匀的一种形象比喻。专业一点的说法是“灰尘效应”和“马赛克现象”。
造成不均匀现象的根源主要有:LED各项性能参数的不一致;显示屏在生产、安装过程中组装精度的不足;其他电子元器件的电参数一致性不够;模块、PCB设计的不规范等。其中“LED各项性能参数的不一致”是主因。这些性能参数的不一致主要包括:光强不一致、光轴不一致、色坐标不一致、各基色光强分布曲线不一致以及衰减特性不一致等。如何解决LED性能参数的不一致现象,目前业内主要有两种技术途径:一是通过对LED规格参数的进一步细分,提高LED各项性能的一致性;二是通过后续校正的方式来改善显示屏均匀性。后续校正也从早期的模组校正、模块校正,发展到今天的逐点校正。校正技术则从单纯的光强校正,发展到光强+色坐标校正。
但是,我们认为后续校正并不是万能的。其中,光轴不一致、光强分布曲线不一致、衰减特性不一致、拼装精度差以及设计的不规范等是无法通过后续校正来消除的,甚至这种后续校正会使光轴、衰减、拼装精度方面的不一致更加恶化。
因此,通过实践我们的结论是:后续校正仅仅是治表,而LED参数细分才是治本,才是LED显示产业未来的主流。
而论到显示屏均匀性与清晰度的关系,业界则常常存在一个认识上的误区,即以分辨率替代清晰度。其实显示屏清晰度是人眼对显示屏分辨率、均匀性(信噪比)、亮度、对比度等多项因素综合的主观感受。单纯缩小物理像素间距提高分辨率,而忽视均匀性,对提高清晰度是毫无疑义的。试想一个存有严重“灰尘效应”和“马赛克现象”的显示屏,即使它的物理像素间距再小,分辨率再高,也不可能得到一个良好的图像清晰度。
因此,从某种意义上讲,目前制约LED显示屏清晰度改善的主因是“均匀性”而不是“物理像素间距”。
3、显示屏像素失控
.造成显示屏像素失控的主要原因是LED失效
.静电放电是失效最大诱因
造成显示屏像素失控的原因很多,其中最主要的原因就是“LED失效”。
LED失效的主因又可分为两个方面:一是LED自身品质不佳;二是使用方法不当。通过分析我们归纳出LED失效模式和上述两个主因之间的对应关系。
上述我们谈到很多LED的失效通常在LED的常规检验测试中是无法发现的。除了在受到静电放电、大电流(造成结温过高)、外部强力等不当使用外,很多LED失效是在高温、低温、温度快速变化或其他恶劣条件下,由于LED芯片、环氧树脂、支架、内引线、固晶胶、PPA杯体等材料热膨胀系数的差异,引发其内部应力的不同而产生的,因此,LED的质量检测是一项十分复杂的工作。
再者,对于GaN基LED而言,静电放电是其失效的最大诱因。静电放电导致LED失效的机理非常复杂,设备、工具、器皿及人体均有可能带有静电并对其放电,这种静电少则几百伏,高则几万伏,放电时间在纳秒级水平。我们在显示屏生产、安装、使用过程中出现的蓝绿管失效,往往就是LED-PN结被静电放电击穿所至。国际静电协会严格规定了标准静电放电模式,主要分为人体放电模式(HBM)和机器放电模式(MM)。我国对器件的静电放电敏感度(ESDS)分为三个等级(人体模式):1级为0~1999V;2级为V;3级为4000V以上。一般情况下LED的静电放电敏感度在人体模式下在几百伏~上万伏之间,而在机器模式下只有几十伏到五百伏左右。LED显示屏由于生产过程繁杂,静电放电防不胜防,因此,LED静电放电敏感度应选择2级或以上为妥(人体模式),而静电防护必须贯穿生产全过程。
&&&&&&&4、寿命
.LED的寿命决定了显示屏的寿命
.从器件制造和器件应用两方面着手提高LED寿命
LED显示屏的寿命是由多种因素决定的,但是,由许多因素造成的寿命终结是可以通过零部件(比如开关电源)的更换来不断地延续寿命。而LED则是不可能被大量更换的,因此,一旦LED寿命终结,则意味着显示屏寿命的终止。一定意义上LED的寿命决定了显示屏的寿命。LED的寿命通常以发光强度衰减到初始值50%的时间为寿命期。LED作为一种半导体材料,人们常说有10万小时寿命,但那是在理想条件下的评估。而在实际使用状况下是达不到的。我们有一个简单的实验方法和计算公式可以测算LED的寿命:将LED放置于与实际工作环境相同的条件下工作1000小时,并测得光强的初始值和终值,然后通过公式就可推出LED的寿命期。我们选定某著名品牌蓝管在环境温度为50℃、电流为20mA的环境下工作1000小时后测得终值为0.88&初始值,根据公式我们可算出该蓝管在该环境下的寿命为5422小时。
我们说LED寿命决定显示屏的寿命,但并不是说LED寿命等于显示屏寿命。由于显示屏在工作时并不是每只LED每时每刻都在满负荷工作,显示屏在正常播放视频节目的情况下,显示屏的寿命期应该是LED寿命期的6~10倍,当LED工作在小电流的状况下寿命可以更长。因此,选用该品牌LED的显示屏寿命期可达5万小时左右。
怎样使LED寿命期更长?一般情况下我们可以从器件制造和器件应用两方面着手。从器件制造方面来讲:选择优质的外延材料;加大芯片面积,减小电流密度;均衡电流密度;降低热阻;选择性能优良而抗紫外能力强的封装材料等都可以使LED寿命更长。
从器件应用方面讲:将散热作为从模块设计到工程实施甚至将来系统维护的一个中心工作;降低LED工作电流;正确配置LED,使各基色LED同步衰减等都是可以延长LED使用寿命的。
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5、能耗与能效
.提高LED光效,降低显示屏能耗是发展方向
.LED作为一种绿色、节能光源日益受到青睐
提高LED光效,降低显示屏能耗是LED显示屏技术一个重要的发展方向,它具有如下积极意义:一是节能、减排,保护环境;二是降低电力增容、动力设备及散热设备的投入;三是节省电费降低运营成本;四是降低显示屏温升;五是延缓LED衰减速度;六是提高系统可靠性;七是延长显示屏寿命;八是减小显示屏光电参数的温漂,稳定图像效果。
LED的发光效率(即外量子效率)是由LED内量子效率和逃逸率决定的。现今,LED的内量子效率已高达90%以上,但是由于逃逸率较低,因此外量子效率成为提高LED光效的瓶颈。为了突破这个制约行业发展的瓶颈,许多新颖的解决方案被提出,同时得到了理论验证,其中大多数已进入试验阶段,部分已获得了成功,并且为最终的产业化奠定了坚实的基础。
LED作为一种绿色、节能光源受到人们的青睐,也必将作为一种主流媒体,引领显示技术的未来。
总之,器件制造与器件应用本身是一个相辅相成的统一体,器件技术的进步给应用市场带来繁荣,而应用市场的需求则是器件技术进步的永恒动力。让我们上下游企业共同努力,开创LED显示技术新的未来。
&&八.led显示屏扫描方式
在一定的显示区域内,同时点亮的行数与整个区域行数的比例,称扫描方式;室内单双色一般为1/16扫描,室内全彩一般是1/8
扫描,室外单双色一般是1/4扫描,室外全彩一般是静态扫描。
目前市场上LED显示屏的驱动方式有静态扫描和动态扫描两种,静态扫描又分为静态实像素和静态虚拟,动态扫描也分为动态实像和动态虚拟;驱动器件一般用国产HC595,台湾MBI5026,日本东芝TB62726,一般有1/2
扫,1/4扫,1/8扫,1/16扫。
举列说明:一个常用的全彩模组像素为 16*8 (2R1G1B),如果用MBI5026
驱动,模组总共使用的是:16*8*(2+1+1)=512 ,MBI5026 为 16位芯片,512/16=32
&&& (1)如果用32
个MBI5026芯片,是静态虚拟
(2)如果用16个MBI5026芯片,是动态1/2扫虚拟
(3)如果用8个MBI5026芯片,是动态 1/4扫虚拟
如果板子上两个红灯串连
(4)用24个MBI5026芯片,是静态实像素
(5)用12个MBI5026芯片,是动态1/2扫实像素
(6)用6个MBI5026芯片,是动态1/4扫实像素
在LED显示屏,扫描方式有1/16,1/8,1/4,1/2,静态。如果区分呢?一个最简单的办法就是数一下单元板的LED的数目和74HC595的数量。
计算方法:LED的数目除以74HC595的数目再除以8 =几分之一扫描
实像素与虚拟是相对应的:简单来说,实像素屏就是指构成显示屏的红绿蓝三种发光管中的每一种发光管最终只参与一个像素的成像使用,以获得足够的亮度。
虚拟像素是利用软件算法控制每种颜色的发光管最终参与到多个相邻像素的成像当中,从而使得用较少的灯管实现较大的分辨率,能够使显示分辨率提高
九.日本日亚、美国CREE、杭州士兰、台湾光磊的灯那个好些?
做显示屏基本上日本日亚、美国CREE、惠州科锐。杭州士兰、台湾光磊的灯在国内是常用的,日本日亚(Nichia)、和美国科瑞(CREE)目前只销售原灯,不对外销售晶粒。这样品质有保障,作假率较小,但价格相对要高。
杭州士兰,是只做晶粒片,不直接封装灯。由显示屏厂家自己选购封装厂。这样就给一下黑心厂有可乘之极,采用偏波的小晶粒片做显示屏,低价诱惑客户。这是出现同是士兰灯,为什么差距那么大呢?可见贪图便宜的背后要付出代价的。
台湾光磊是国内很好的LED上游企业,口碑已向很好,但最近也向深圳销售晶粒让厂家自己封装,估计也快被黑心人利用了呵呵,
在国内市场上很奇妙,多贵和多便宜的都有人购买。看来鞋合不合脚还是自己知道。
&十.白光LED简史
led是Light Emitting
Diode发光二极管的简称。此种组件,无论是信息产品,通讯用品还是消费性家电制品,广泛普遍用于各种电子回路中,通常用来做为“显示状态”的用途。使用红光、绿光或蓝光二极管的产品,市面上可以说四处可见。但是使用白光的发光二极管,却很少见,其中是不是有什么技术瓶颈?答案是科技界最喜欢使用的反制招数。因为这是日亚化学工业(Nichia)的独门专利。然而,随着该公司专利战略的不得不变更,白色光led的市场面以及性能面,有机会演起一场大变格的戏码。市场面的首要冲激变革,即是供给体制的变化。当有更多的竞争者,进入角逐之战场以后,我们可以预期至少会发生几件事情。其一,自然是价格会滑落到一定的合理水平。其二,可以大量的交货,满足市场的需求。其三,品种的种类丰富化。如果以上的推断逻辑成立的话,那么,白色光led的市场扩大延伸,必然会呈现加速度的上升曲线。
日亚中村秀二倒戈 掀起蓝光、白光led专利权大战
说到白色光led,必须延伸说到蓝光led。而谈到蓝光led,这又与日亚化学工业的专利世纪大战,有密不可分的影响关系。至于白色光led以及蓝光led,又是存在怎样的你浓我浓的依存关系,稍后再来说明。
有意思的是,这场专利世纪大战的情节,直逼连续剧般地剧情变化,人事物地俱足,高潮迭起。情节的主轴有二,其一,是专利权本身的战役。其二,是幕后的伟大发明家中村秀二(Shuji
Nakamura)先生,琵琶别抱,在日亚化学劲敌Cree公司从事兼职的研究工作,带领Cree开发不同于日亚的蓝光led技术,向其老东家挑战。
说起日亚化学工业(Nichia)一向是以专利垄断之战略垄断蓝光led市场。何以,来个战略的乾坤挪移呢?实际上,日亚化学工业也是被目前的时势所逼,而不得不重新检讨策略上的运用。日亚化学工业在1993年时成功地开发出蓝光led,据称,其所拥有之相关专利就超过100件以上,而该公司为了达完全垄断蓝光led市场的企图霸心,即运用了坚守专利的策略,悍然拒绝将该专利授权给其它任何的厂商,设下进入市场的专利障碍。日亚挟其在化学工业领域长期研发的优势与专利保护策略,初期很顺利走向垄断蓝光led市场之路。如同风云中的雄霸一般,野心想独吞天下,成也风云,败也风云。
举个实际的发生例子而言,当1998年竞争对手丰田合成(Toyoda&
Gosei)的氮化物(Nitride)高亮度led产品在市场上一推出时,日亚就向东京地方法院提起诉讼,指控丰田合成侵害其蓝光led专利。后来,此案做出裁决,东京地方法院判决专利侵权的案件成立,命令丰田合成公司停止制造与销售其led产品,并赔偿1亿日元给日亚化学。而对此一判决,丰田合成已经提起上诉。
第二个实际的案例,发生在1999年,日亚再转移目标对准美国的知名蓝光led大厂Cree,向东京地方法院指控Cree在日本当地经销商住友商事侵害其产品专利。一场横跨美、日两地的蓝光led世纪专利大战,就从上一个世纪末延续打到了新世纪,而日亚的蓝光led垄断之路,越走越崎岖,终究初尝败绩。这项判决实在具有重大的实质意义,一来因为这表示其它的竞争者有机会可以进入蓝光led的市场,而不至于侵害日亚化学的专利。二来,以专利伞独霸的招式,证明不是万灵丹。
从这几个案例,大家也可以不用付出任何高昂学费, 学到一些宝贵的教训,
他人是如何踢到铁板,又是如何利用招式来面对不利的局势。此事证明了任何坚固如盘石一般的专利布局战略,其它厂商也不是完全没有机会,可以绕过专利地雷自行开创新的局面。这就需要仰赖智能与技术的结晶。
&&& 白色光led
2003年出货可达12亿颗,若是从性能层面来思考,要去专注的重点,不外乎“发光效率”以及“辉度量度”的特性问题。依据推断,“白光”led要直逼日光灯的发光效率,可能要到2004年,或提前或延后,这都不是问题,
重点是照明器具业者、信息业者、通讯业者,大概已经留意到白色光led的潜力,过去被视为“罕见的零件”将洗心革面变成普通的泛用组件。
“光效率”的提升,所带来多品种的“白光”led,恰巧可以迎合携带电话机、PDA、以及照明器材的庞大市场。尤其是携带电话机与照明器材,会因为其巨大的成长,带来“白光”led无限的商机。2001年的使用量,约有2亿个,2002年估计有62亿个的使用量。预估2003年可能有机会急速扩大到12亿个,单价的滑落,当可预期。
我们用量化的数据,来看“白光”led的究竟。白热灯泡的发光效率,约落在16lm/W左右,而最常用的日光灯,其发光效率则是从60lm/W(20瓦的直立式灯管)到100lm/W(40瓦的直立式灯管)。办公室或是在学校的场合,大多是100lm/W的日光灯,而在家庭室内的场合,60lm/W程度的发光效率,该是可以接受的范围。
而目前的“白光”led的发光效率,可以看到30lm/W的产品。由此可见,白光led的发光效率,还有一段路要走。如果观察日亚化学以及丰田合成的技术规划蓝图,所采用的手段,会从外部发光效率一路延伸到内部发光效率的两个层面,并双管齐下,到了2004年或2005年,应该可以达成50~60lm/W程度的理想范围。其中,在施予外部发光效率的手法上,可能会是未来的技术主流。依据丰田合成的说词,未来开发的课题,着力点放在“萤光体的改良”以及“萤光体的涂敷方式的最佳化”。萤光体的涂敷方式,还是有他的Know-how存在,Citizen电子利用混合环氧树脂(Epoxy)涂敷在萤光体,据称,此种外部发光效率的手法,可以提高大约20%~30%的发光效率。至于以上所说的“lm/W”,其实就是代表每瓦多少流明的意思。白光led将取代钨丝灯泡
成为新世代照明用具
白光led是很多产业分析师或led产业心目中相当被看好的新兴零件产品。当然,所持的理由是,在全球能源的资源相当有限的的忧虑背景下,白光led在照明市场的前景备受全球瞩目。欧、美及日本等先进国家也投注许多人力财力,设立专门的机构推动白光led研究与开发的工作。为什么白光led会被视为未来的明星零件产品,这当然与他的特殊优势或说是优点,有相当大的关系。拿白光led与传统的白炽钨丝灯泡以及日光灯相互比较,马上见出分晓。led发光二极管的体积小,可以依据应用对象,允许多颗组合、发热量其低无比、耗电量又小,寿命又长,而且从环保的面向来观察的话,白光led可以回收不会变成环境污染的废弃物等,用来传接传统照明器具作为下一个世代的照明器材,白光led真是不做第二人想。其中,发热量低、耗电量小,都是来自于它“低电压”、“低电流”动作的特点。
日亚、丰田合成白光led技术各领风骚而刚才已经谈过一个观念。要阐述白色光led的技术,就必须先涉及蓝色光led,这是因为目前白色光led的技术,与蓝色光led的技术息息相关的。所谓的“白光”,其实,是由多种颜色经过混合之后而成的光。混合的方式,就构筑成多种多样化的白色光led。好比说二波长光(蓝色光+YAG系黄色萤光粉)或三波长光(蓝色光+绿色光+红色光)。三波长光,通常是以无机紫外光芯片加R.G.B三颜色萤光体。
在发光的技术方面,白光led的发光结构方式是新加入战场竞争者,在产品上加以区隔的重心之一。目前的主力大致有几种。一个是日亚化学(Nichia)460nm波长的蓝光晶粒涂上一层YAG萤光物质,利用蓝光led照射此一萤光物质以产生与蓝光互补的555nm波长黄光,再利用透镜原理将互补的黄光、蓝光予以混合,便可得出所需的白光。其次,是日本住友电工开发出以ZnSe为材料的白光led,不过发光效率较差。
丰田合成(Toyoda
Gosei)与东芝所共同开发的白光led,是采用紫外光led与萤光体组合的方式,与一般蓝光led与萤光体组合的方式做区隔。因为,蓝光led与萤光体的组合方式,当照在红色物体的时候,其红色的色泽效果比较不理想。紫外光led与萤光体组合可以弥补这个缺点,但是,其发光效率却仍低于蓝光led与萤光体组合的方式。至于价格与产品寿命,两者差距不大。简单的来说,用四个面向来比较白光led的差异,不失为一个标性的方法。这四个面向,分别就是“色泽表现能力”,“发光的效率”,“产品的成本与售价”,“产品的使用寿命期间”。
专利解除 大开led普及应用之门
白光led的最庞大市场商机,即在于照明器材的市场。其中的关键,笔者推断可能与机器中平均所

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