淺析大型LED顯示器

【摘 要】LED的技術(shù)進(jìn)步是擴(kuò)大市場(chǎng)需求及應(yīng)用的最大推動(dòng)力。最初，LED只是作為微型指示燈，在計(jì)算機(jī)、音響和錄像機(jī)等高檔設(shè)備中應(yīng)用，隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，LED顯示器正在迅速崛起，逐漸擴(kuò)展到證券行情股票機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、PDA以及手機(jī)領(lǐng)域。本文從大型LED顯示屏的主要特點(diǎn)特性、大型LED顯示屏的發(fā)展、基于AVR單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、大型LED顯示屏的模塊化設(shè)計(jì)、大型LED顯示屏的市場(chǎng)應(yīng)用等方面，分析與概述了大型LED顯示屏的技術(shù)內(nèi)容以及其應(yīng)用情況。

【關(guān)鍵詞】LED顯示器；發(fā)展；故障維修；優(yōu)缺點(diǎn)

在技術(shù)上，目前國(guó)產(chǎn)的高品質(zhì)LED顯示屏與國(guó)外頂尖產(chǎn)品在圖像處理技術(shù)、前端視頻處理技術(shù)等方面差別不大，主要差距在于單點(diǎn)顏色確認(rèn)和結(jié)構(gòu)工藝。就市場(chǎng)而言，中國(guó)加入WTO、北京申奧成功等，成為L(zhǎng)ED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新契機(jī)。國(guó)內(nèi)LED顯示屏總體市場(chǎng)保持持續(xù)增長(zhǎng)，但國(guó)外高新產(chǎn)品對(duì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的沖擊很大。與世界技術(shù)接軌，研究LED顯示屏技術(shù)已經(jīng)勢(shì)在必行。

一、LED顯示器的發(fā)展概論

LED顯示屏的發(fā)展可分為以下幾個(gè)階段：第一階段為1990年到1995年，主要是單色和16級(jí)雙色圖文屏。用于顯示文字和簡(jiǎn)單圖片，主要用在車(chē)站、金融證券、銀行、郵局等公共場(chǎng)所，作為公共信息顯示工具。第二階段是1995年到1999年，出現(xiàn)了64級(jí)、256級(jí)灰度的雙基色視頻屏。視頻控制技術(shù)、圖像處理技術(shù)、光纖通信技術(shù)等的應(yīng)用將LED顯示屏提升到了一個(gè)新的臺(tái)階。LED顯示屏控制專(zhuān)用大規(guī)模集成電路芯片也在此時(shí)由國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)發(fā)出來(lái)并得以應(yīng)用。第三階段從1999年開(kāi)始，紅、純綠、純藍(lán)LED管大量涌入中國(guó)，同時(shí)國(guó)內(nèi)企業(yè)進(jìn)行了深入的研發(fā)工作，使用紅、綠、藍(lán)三原色LED生產(chǎn)的全彩色顯示屏被廣泛應(yīng)用，大量進(jìn)入體育場(chǎng)館、會(huì)展中心、廣場(chǎng)等公共場(chǎng)所，從而將國(guó)內(nèi)的大屏幕帶入全彩時(shí)代。

LED背光顯示器的發(fā)展：2010年，又被不少人稱(chēng)為“LED元年”，在2010年中LED背光技術(shù)迅速普及，尤其是在顯示器行業(yè)。LED背光與傳統(tǒng)的CCFL背光相比，優(yōu)勢(shì)明顯，并且在節(jié)能環(huán)保方面更加突出。在倡導(dǎo)低碳消費(fèi)的今天，LED背光的出現(xiàn)既符合時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)，又能夠幫助顯示器在性能方面不同程度的有所提升，因此能夠迅速普及也就不足為怪。進(jìn)入2010年，顯示器市場(chǎng)上各大品牌紛紛推出了采用LED背光技術(shù)的顯示器產(chǎn)品，并且受到了消費(fèi)者的歡迎。在各大IT網(wǎng)站、論壇中，華碩、三星、LG、AOC、戴爾等國(guó)內(nèi)知名品牌的LED背光顯示器受關(guān)注度大都要高于傳統(tǒng)CCFL背光顯示器。

二、LED顯示器件的工作原理

LED 是Light Emitting Diode（發(fā)光二極管）的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是一種半導(dǎo)體二極管。它的核心部分是PN結(jié)，P面帶過(guò)量的正電荷（通常稱(chēng)“空穴”），N面帶過(guò)量的負(fù)電 荷（電子）。當(dāng)正向?qū)ǖ碾妷杭釉谶@個(gè)半導(dǎo)體材料的PN結(jié)上時(shí)，電子就會(huì)從N區(qū)向P區(qū)移動(dòng)，而空穴從P區(qū)向N區(qū)移動(dòng)，在P區(qū)和N區(qū)的交界處電子和空穴發(fā)生 復(fù)合，復(fù)合過(guò)程中能量就會(huì)以光的形式從LED中發(fā)射出來(lái)。

1、LED顯示屏的組成原理：利用三基色原理可以組成各種顏色，即利用紅、綠、藍(lán)三種顏色發(fā)光二極管，組成一個(gè)三色發(fā)光二極管（即一個(gè)像素），再將這些發(fā)光二極管，組成一個(gè)4×4、8×8、16×16方形矩陣，常簡(jiǎn)稱(chēng)為4×4、8×8、16×16點(diǎn)陣LED顯示屏，最后再將這么點(diǎn)陣LED屏，組合大型的點(diǎn)陣LED屏?xí)r，就形成了我們常說(shuō)的LED顯示屏。

2、LED顯示屏的顯示原理：利用微處理器，控制著每一個(gè)三色發(fā)光二極管，使它們顯示出不同的顏色，再進(jìn)行段、行掃描，最終形成各種不同顏色的畫(huà)面。

三、LED電視與液晶電視

（一）LED背光技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。更寬廣的色域（超過(guò)NTSC和EBU色域），實(shí)現(xiàn)更艷麗的色彩；高亮度，而且可以在壽命范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的亮度和色彩表現(xiàn)；可以調(diào)整的背光白平衡，同時(shí)保證整體反差。當(dāng)用戶(hù)的視頻源在計(jì)算機(jī)和DVD機(jī)間切換時(shí)，可以輕松在9600K和6500K間調(diào)整白平衡，而且不會(huì)犧牲亮度和反差；可以為大尺寸屏幕提供連續(xù)面陣光源；實(shí)時(shí)色彩管理。由于紅綠藍(lán)3色獨(dú)立發(fā)光，很容易精確控制目前的顯示色彩特性；降低動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的人工痕跡，不會(huì)犧牲亮度和壽命。因?yàn)閭鹘y(tǒng)CCFL燈管的閃爍發(fā)光頻率較低，表現(xiàn)動(dòng)態(tài)場(chǎng)景可能產(chǎn)生畫(huà)面跳動(dòng)。LED背光可以靈活調(diào)整發(fā)光頻率，而且頻率大大高于CCFL，因此能完美地呈現(xiàn)運(yùn)動(dòng)畫(huà)面；亮度調(diào)整范圍大。實(shí)現(xiàn)LED功率控制很容易，不像CCFL的最低亮度存在一個(gè)門(mén)檻。因此，無(wú)論在明亮的戶(hù)外還是全黑的室內(nèi)，用戶(hù)都很容易把顯示設(shè)備的亮度調(diào)整到最?lèi)偰康臓顟B(tài)；低電磁輻射。LED光源沒(méi)有任何射線(xiàn)產(chǎn)生，也沒(méi)有水銀之類(lèi)的有毒物質(zhì)，可謂是綠色環(huán)保光源；使用溫度范圍廣、低電壓、耐沖擊。因?yàn)椴捎昧斯虘B(tài)發(fā)光器件，LED背光源沒(méi)有嬌氣的部件，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力非常強(qiáng)。

（二）液晶電視的優(yōu)勢(shì)

分辨率大，清晰度高。液晶顯示器一開(kāi)始就使用純平面的玻璃板，其平面直角的顯示效果比傳統(tǒng)顯示器看起來(lái)好得多。不過(guò)在分辨率上，液晶顯示器理論上可提供更高的分辨率，但實(shí)際顯示效果卻差得多（存在一個(gè)最佳分辨率的問(wèn)題），雖然液晶電視可以克服掃描線(xiàn)的抖動(dòng)和閃爍，但由于液晶本身的縫隙較粗，會(huì)造成圖像如網(wǎng)格般的收看效果。所以液晶屏幕的最佳分辨率一般可達(dá)1024X768（已經(jīng)足夠了）。而傳統(tǒng)顯示器在較好顯示卡的支持下達(dá)到完美的顯示效果。

耗電量低。按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、使用時(shí)間為每天4.5小時(shí)的年耗電量換算，用30英寸液晶電視替代32英寸顯像管電視，每年每臺(tái)可節(jié)約電能71千瓦。

輕薄便攜。傳統(tǒng)顯示器由于使用CRT，必須通過(guò)電子槍發(fā)射電子束到屏幕，因而顯像管的管頸不能做得很短，當(dāng)屏幕增加時(shí)也必然增大整個(gè)顯示器的體積。液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示目的，即使屏幕加大，它的體積也不會(huì)成正比的增加（只增加尺寸不增加厚度所以不少產(chǎn)品提供了壁掛功能，可以讓使用者更節(jié)省空間），而且在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多，液晶電視的重量大約是傳統(tǒng)電視的1/3。

綠色環(huán)保。液晶顯示器根本沒(méi)有輻射可言，而且只有來(lái)自驅(qū)動(dòng)電路的少量電磁波，只要將外殼嚴(yán)格密封即可排除電磁波外泄。所以液晶顯示器有稱(chēng)為冷顯示器或環(huán)保顯示器。液晶電視不存在屏幕閃爍現(xiàn)象，不易造成視覺(jué)疲勞。

四、LED顯示器故障維修

（一）顯示器整機(jī)無(wú)電。這是一個(gè)應(yīng)該說(shuō)是非常簡(jiǎn)單的故障，一般的液晶顯示器分機(jī)內(nèi)電源和機(jī)外電源兩種，機(jī)外的常見(jiàn)一些。不論那種電源，它的結(jié)構(gòu)比CRT顯示器的電源簡(jiǎn)單多了，易損的一般是一些小元件，象保險(xiǎn)管、輸入電感、開(kāi)關(guān)管、穩(wěn)壓二極管等。比較少見(jiàn)的故障是由主板cpu引起的電源不啟動(dòng)，這部分其實(shí)原理也比較簡(jiǎn)單，就是通過(guò)鍵控板到cpu，再通過(guò)cpu輸出一個(gè)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電源變換集成電路工作。

（二）屏幕亮線(xiàn)或者是暗線(xiàn)。這種問(wèn)題，一般是液晶屏的故障。亮線(xiàn)故障一般是連接液晶屏本體的排線(xiàn)出了問(wèn)題。暗線(xiàn)一般是屏的本體有漏電，以上兩種問(wèn)題基本上就是給機(jī)器判了死刑了，沒(méi)有維修價(jià)值的，因?yàn)橐粔K屏的價(jià)格太高了。

（三）電腦剛開(kāi)機(jī)時(shí)顯示器的畫(huà)面抖動(dòng)得很厲害，有時(shí)甚至連圖標(biāo)和文字也看不清，但過(guò)一二分鐘之后就會(huì)回復(fù)正常。這種現(xiàn)象多發(fā)生在潮濕的天氣，是顯示器內(nèi)部受潮的緣故。要徹底解決此問(wèn)題，可使用食品包裝中的防潮砂用棉線(xiàn)串起來(lái)，然后打開(kāi)顯示器的后蓋，將防潮砂掛于顯象管管頸尾部靠近管座附近。這樣，即使是在潮濕的天氣里，也不會(huì)再出現(xiàn)以上的“毛病”。

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