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一、什么是LED?

　　在半導體材料的PN結(jié)中,注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來,從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓,少數(shù)載流子難以注入,故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管,通稱LED。

　　二、LED是如何發(fā)光?

　　LED的發(fā)光顏色和發(fā)光效率與制作LED的材料和工藝有關(guān),目前廣泛使用的有紅、綠、藍三種。由于LED工作電壓低(僅1.5-3V),能主動發(fā)光且有一定亮度,亮度又能用電壓(或電流)調(diào)節(jié),本身又耐沖擊、抗振動、壽命長(10萬小時),所以在大型的顯示設(shè)備中,目前尚無其他的顯示方式與LED顯示方式匹敵。

　　把紅色和綠色的LED放在一起作為一個象素制作的顯示屏叫雙色屏或彩色屏;把紅、綠、藍三種LED管放在一起作為一個象素的顯示屏叫三色屏或全彩屏。制作室內(nèi)LED屏的象素尺寸一般是2-10毫米,常常采用把幾種能產(chǎn)生不同基色的LED管芯封裝成一體,室外LED屏的象素尺寸多為12-26毫米,每個象素由若干個各種單色LED組成,常見的成品稱象素筒,雙色象素筒一般由3紅2綠組成,三色象素筒用2紅1綠1蘭組成。

　　無論用LED制作單色、雙色或三色屏,欲顯示圖象需要構(gòu)成象素的每個LED的發(fā)光亮度都必須能調(diào)節(jié),其調(diào)節(jié)的精細程度就是顯示屏的灰度等級。灰度等級越高,顯示的圖像就越細膩,色彩也越豐富,相應(yīng)的顯示控制系統(tǒng)也越復雜。一般256級灰度的圖像,顏色過渡已十分柔和,而16級灰度的彩色圖像,顏色過渡界線十分明顯。所以,彩色LED屏當前都要求做成256級灰度的。

　　三、控制LED亮度的方法：

　　有兩種控制LED亮度的方法。

　　1、利用人眼的視覺惰性,用脈寬調(diào)制方法來實現(xiàn)灰度控制,也就是周期性改變光脈沖寬度(即占空比),只要這個重復點亮的周期足夠短(即刷新頻率足夠高),人眼是感覺不到發(fā)光象素在抖動。由于脈寬調(diào)制更適合于數(shù)字控制,所以在普遍采用微機來提供LED顯示內(nèi)容的今天,幾乎所有的LED屏都是采用脈寬調(diào)制來控制灰度等級的。

　　2、改變流過LED的電流,一般LED管允許連續(xù)工作電流在20毫安左右,除了紅色LED有飽和現(xiàn)象外,其他LED亮度基本上與流過的電流成比例。

　　LED的控制系統(tǒng)通常由主控箱、掃描板和顯控裝置三大部分組成。主控箱從計算機的顯示卡中獲取一屏象素的各色亮度數(shù)據(jù),然后重新分配給若干塊掃描板,每塊掃描板負責控制LED屏上的若干行(列),而每一行(列)上LED的顯控信號則用串行的方式傳送。目前有兩種串行傳送顯示控制信號的方式：一種是掃描板上集中控制各象素點灰度,掃描板將來自控制箱的各行象素的亮度值進行分解(即脈寬調(diào)制),然后將各行LED的開通信號以脈沖形式(點亮為1,不亮為0)按行用串行方式傳輸?shù)较鄳?yīng)的LED上,控制其是否點亮。這種方式使用器件較少,但串行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較大,因為在一個重復點亮的周期內(nèi),每個象素在16級灰度下需要16個脈沖,在256級灰度下需要256個脈沖,由于器件工作頻率限制,一般只能使LED屏做到16級灰度。

　　另一種方法是掃描板串行傳輸?shù)膬?nèi)容不是每個LED的開關(guān)信號而是一個8位二進制的亮度值。每個LED都有一個自己的脈寬調(diào)制器來控制點亮時間。這樣,在一個重復點亮的周期內(nèi),每個象素點在16級灰度下只需要4個脈沖,256級灰度下只需8個脈沖,大大降低了串行傳輸頻率。用這種分散控制LED灰度的方法可以很方便地實現(xiàn)256級灰度控制。