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一、什么是LED?

　　在半(ban)導(dao)體材料的(de)PN結中,注(zhu)(zhu)入的(de)少數載(zai)(zai)(zai)流(liu)子(zi)與多數載(zai)(zai)(zai)流(liu)子(zi)復合時會把多余的(de)能(neng)量以光的(de)形式(shi)(shi)釋放出來,從(cong)而把電(dian)能(neng)直接(jie)轉換為光能(neng)。PN結加反向電(dian)壓(ya),少數載(zai)(zai)(zai)流(liu)子(zi)難以注(zhu)(zhu)入,故不(bu)發光。這種利(li)用注(zhu)(zhu)入式(shi)(shi)電(dian)致發光原理制(zhi)作的(de)二極管叫發光二極管,通(tong)稱LED。

　　二、LED是如何發光?

　　LED的發(fa)光(guang)顏色和發(fa)光(guang)效率與(yu)制作LED的材料(liao)和工藝有(you)關(guan),目前廣泛(fan)使用的有(you)紅、綠(lv)、藍三種。由于LED工作電(dian)壓(ya)低(僅1.5-3V),能主動發(fa)光(guang)且有(you)一定亮(liang)度(du)(du),亮(liang)度(du)(du)又(you)能用電(dian)壓(ya)(或電(dian)流)調節,本身又(you)耐沖擊(ji)、抗(kang)振動、壽命長(chang)(10萬小(xiao)時),所以在大型的顯(xian)示設(she)備中,目前尚無(wu)其他的顯(xian)示方式與(yu)LED顯(xian)示方式匹敵。

　　把(ba)(ba)紅(hong)(hong)色(se)和綠色(se)的(de)LED放(fang)在一起作為一個(ge)象(xiang)(xiang)素制(zhi)作的(de)顯示屏叫(jiao)雙色(se)屏或彩(cai)色(se)屏;把(ba)(ba)紅(hong)(hong)、綠、藍三種LED管放(fang)在一起作為一個(ge)象(xiang)(xiang)素的(de)顯示屏叫(jiao)三色(se)屏或全(quan)彩(cai)屏。制(zhi)作室內LED屏的(de)象(xiang)(xiang)素尺寸(cun)一般是2-10毫米,常(chang)常(chang)采用把(ba)(ba)幾(ji)種能(neng)產生(sheng)不同基色(se)的(de)LED管芯封裝成一體,室外LED屏的(de)象(xiang)(xiang)素尺寸(cun)多為12-26毫米,每個(ge)象(xiang)(xiang)素由(you)若干個(ge)各種單(dan)色(se)LED組(zu)成,常(chang)見的(de)成品稱(cheng)象(xiang)(xiang)素筒(tong)(tong),雙色(se)象(xiang)(xiang)素筒(tong)(tong)一般由(you)3紅(hong)(hong)2綠組(zu)成,三色(se)象(xiang)(xiang)素筒(tong)(tong)用2紅(hong)(hong)1綠1蘭組(zu)成。

　　無論用LED制作單色(se)、雙(shuang)色(se)或三(san)色(se)屏(ping),欲顯示圖(tu)象需要構成(cheng)(cheng)象素的每個LED的發光(guang)亮度(du)都必須能調節,其調節的精細程度(du)就是(shi)顯示屏(ping)的灰度(du)等(deng)級(ji)。灰度(du)等(deng)級(ji)越(yue)高(gao),顯示的圖(tu)像(xiang)就越(yue)細膩,色(se)彩也越(yue)豐富(fu),相(xiang)應(ying)的顯示控制系(xi)統也越(yue)復(fu)雜。一般(ban)256級(ji)灰度(du)的圖(tu)像(xiang),顏(yan)色(se)過(guo)渡(du)已十分柔和,而16級(ji)灰度(du)的彩色(se)圖(tu)像(xiang),顏(yan)色(se)過(guo)渡(du)界線十分明顯。所以,彩色(se)LED屏(ping)當前都要求做(zuo)成(cheng)(cheng)256級(ji)灰度(du)的。

　　三、控制LED亮度的方法：

　　有兩種控制(zhi)LED亮度的方法。

　　1、利用(yong)(yong)(yong)人眼的視覺惰性,用(yong)(yong)(yong)脈寬調制(zhi)方法來實現灰(hui)度控制(zhi),也(ye)就是(shi)周期性改變光脈沖寬度(即占(zhan)空比(bi)),只要這(zhe)個重復點亮的周期足夠短(duan)(即刷新頻率足夠高(gao)),人眼是(shi)感覺不到發光象素在抖(dou)動。由(you)于脈寬調制(zhi)更適合于數字控制(zhi),所以在普遍采用(yong)(yong)(yong)微機來提(ti)供(gong)LED顯示(shi)內容的今天,幾乎(hu)所有的LED屏都是(shi)采用(yong)(yong)(yong)脈寬調制(zhi)來控制(zhi)灰(hui)度等級的。

　　2、改變流(liu)(liu)過LED的電流(liu)(liu),一般LED管允(yun)許連續工作(zuo)電流(liu)(liu)在20毫安左右(you),除了(le)紅色LED有飽和現象外,其他LED亮度(du)基本上與流(liu)(liu)過的電流(liu)(liu)成比例。

　　LED的(de)(de)控(kong)制(zhi)(zhi)系統通常(chang)由主控(kong)箱(xiang)、掃(sao)(sao)描(miao)(miao)板和(he)顯控(kong)裝(zhuang)置三大部分組成。主控(kong)箱(xiang)從(cong)計算(suan)機(ji)的(de)(de)顯示卡中獲取一屏(ping)象(xiang)素(su)的(de)(de)各(ge)色(se)亮(liang)度數(shu)據(ju),然(ran)后重新分配給若干塊(kuai)掃(sao)(sao)描(miao)(miao)板,每(mei)塊(kuai)掃(sao)(sao)描(miao)(miao)板負責控(kong)制(zhi)(zhi)LED屏(ping)上(shang)(shang)的(de)(de)若干行(xing)(列),而每(mei)一行(xing)(列)上(shang)(shang)LED的(de)(de)顯控(kong)信號(hao)則用(yong)(yong)串行(xing)的(de)(de)方(fang)式(shi)(shi)(shi)傳送。目(mu)前有(you)兩種(zhong)串行(xing)傳送顯示控(kong)制(zhi)(zhi)信號(hao)的(de)(de)方(fang)式(shi)(shi)(shi)：一種(zhong)是掃(sao)(sao)描(miao)(miao)板上(shang)(shang)集中控(kong)制(zhi)(zhi)各(ge)象(xiang)素(su)點(dian)灰度,掃(sao)(sao)描(miao)(miao)板將來自控(kong)制(zhi)(zhi)箱(xiang)的(de)(de)各(ge)行(xing)象(xiang)素(su)的(de)(de)亮(liang)度值進行(xing)分解(即(ji)脈(mo)(mo)寬調(diao)制(zhi)(zhi)),然(ran)后將各(ge)行(xing)LED的(de)(de)開(kai)通信號(hao)以(yi)脈(mo)(mo)沖(chong)形式(shi)(shi)(shi)(點(dian)亮(liang)為1,不(bu)亮(liang)為0)按行(xing)用(yong)(yong)串行(xing)方(fang)式(shi)(shi)(shi)傳輸到相應的(de)(de)LED上(shang)(shang),控(kong)制(zhi)(zhi)其是否點(dian)亮(liang)。這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)(shi)(shi)使用(yong)(yong)器(qi)(qi)件較少,但串行(xing)傳輸的(de)(de)數(shu)據(ju)量較大,因(yin)為在一個重復點(dian)亮(liang)的(de)(de)周期(qi)內,每(mei)個象(xiang)素(su)在16級(ji)(ji)灰度下(xia)需(xu)要16個脈(mo)(mo)沖(chong),在256級(ji)(ji)灰度下(xia)需(xu)要256個脈(mo)(mo)沖(chong),由于器(qi)(qi)件工作頻率限制(zhi)(zhi),一般只能使LED屏(ping)做(zuo)到16級(ji)(ji)灰度。

　　另一種(zhong)方(fang)法是掃描板串行(xing)傳輸(shu)的內容不是每個(ge)LED的開關信號而是一個(ge)8位二(er)進制的亮度(du)(du)值。每個(ge)LED都有一個(ge)自己(ji)的脈(mo)寬(kuan)調制器來(lai)控(kong)制點亮時間。這樣,在一個(ge)重(zhong)復(fu)點亮的周期(qi)內,每個(ge)象(xiang)素點在16級灰(hui)(hui)(hui)度(du)(du)下(xia)只(zhi)需要4個(ge)脈(mo)沖(chong),256級灰(hui)(hui)(hui)度(du)(du)下(xia)只(zhi)需8個(ge)脈(mo)沖(chong),大大降低了(le)串行(xing)傳輸(shu)頻率。用這種(zhong)分(fen)散(san)控(kong)制LED灰(hui)(hui)(hui)度(du)(du)的方(fang)法可以很方(fang)便地實現256級灰(hui)(hui)(hui)度(du)(du)控(kong)制。