LED如何实现发出不同的光?

发布网友发布时间：2022-04-24 06:43

共1个回答

热心网友时间：2022-06-17 02:36

LED是如何实现显示功能的

一、什么是LED？
在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。
LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关，目前广泛使用的有红、绿、蓝三种。由于LED工作电压低（仅1.5-3V），能主动发光且有一定亮度，亮度又能用电压（或电流）调节，本身又耐冲击、抗振动、寿命长（10万小时），所以在大型的显示设备中，目前尚无其他的显示方式与LED显示方式匹敌。
把红色和绿色的LED放在一起作为一个象素制作的显示屏叫双色屏或彩色屏；把红、绿、蓝三种LED管放在一起作为一个象素的显示屏叫三色屏或全彩屏。制作室内LED屏的象素尺寸一般是2-10毫米，常常采用把几种能产生不同基色的LED管芯封装成一体，室外LED屏的象素尺寸多为12-26毫米，每个象素由若干个各种单色LED组成，常见的成品称象素筒，双色象素筒一般由3红2绿组成，三色象素筒用2红1绿1兰组成。
无论用LED制作单色、双色或三色屏，欲显示图象需要构成象素的每个LED的发光亮度都必须能调节，其调节的精细程度就是显示屏的灰度等级。灰度等级越高，显示的图像就越细腻，色彩也越丰富，相应的显示控制系统也越复杂。一般256级灰度的图像，颜色过渡已十分柔和，而16级灰度的彩色图像，颜色过渡界线十分明显。所以，彩色LED屏当前都要求做成256级灰度的。

二、控制LED亮度的方法：
有两种控制LED亮度的方法。一种是改变流过LED的电流，一般LED管允许连续工作电流在20毫安左右，除了红色LED有饱和现象外，其他LED亮度基本上与流过的电流成比例；另一种方法是利用人眼的视觉惰性，用脉宽调制方法来实现灰度控制，也就是周期性改变光脉冲宽度（即占空比），只要这个重复点亮的周期足够短（即刷新频率足够高），人眼是感觉不到发光象素在抖动。由于脉宽调制更适合于数字控制，所以在普遍采用微机来提供LED显示内容的今天，几乎所有的LED屏都是采用脉宽调制来控制灰度等级的。
LED的控制系统通常由主控箱、扫描板和显控装置三大部分组成。主控箱从计算机的显示卡中获取一屏象素的各色亮度数据，然后重新分配给若干块扫描板，每块扫描板负责控制LED屏上的若干行（列），而每一行（列）上LED的显控信号则用串行的方式传送。目前有两种串行传送显示控制信号的方式：一种是扫描板上集中控制各象素点灰度，扫描板将来自控制箱的各行象素的亮度值进行分解（即脉宽调制），然后将各行LED的开通信号以脉冲形式（点亮为1，不亮为0）按行用串行方式传输到相应的LED上，控制其是否点亮。这种方式使用器件较少，但串行传输的数据量较大，因为在一个重复点亮的周期内，每个象素在16级灰度下需要16个脉冲，在256级灰度下需要256个脉冲，由于器件工作频率*，一般只能使LED屏做到16级灰度。
另一种方法是扫描板串行传输的内容不是每个LED的开关信号而是一个8位二进制的亮度值。每个LED都有一个自己的脉宽调制器来控制点亮时间。这样，在一个重复点亮的周期内，每个象素点在16级灰度下只需要4个脉冲，256级灰度下只需8个脉冲，大大降低了串行传输频率。用这种分散控制LED灰度的方法可以很方便地实现256级灰度控制。
·LED是如何实现显示功能的
·对LED的适用环境和质量有哪些要求？
·LED显示屏通用规范
· 图文显示屏的基本结构
· 视频LED显示屏的基本结构
· LED显示屏与其他显示屏性能比较
· 室内LED电子显示屏主要技术参数

视频LED显示屏的基本结构
视频LED显示屏通常由主控制器、扫描板、显示控制单元和LED显示屏体组成，如图所示。主控制器从计算机显示卡获取一屏各像素的各色亮度数据，然后分配给若干块扫描板，每块扫描板负责控制LED显示屏上的若干行（列），而每一行（列）上的LED显示信号则用串行方式通过本行的各个显示控制单元级联传输，每个显示控制单元直接面向LED显示屏体。
主控制器所作的工作，是把计算机显示是配卡的信号转换成LED显示屏所需要的数据和控制信号格式。
显示控制单运的作用，和图像显示屏的情况类似，一般由带有灰度级控制功能的移位寄存器锁存器构成。只是视频LED显示屏的规模往往更大，所以应该使用集成规模更大的集成电路，像我公司的等芯片。
扫描扳所起的作用正所谓承上启下，一方面它接受主控制器的视频信号，另一方面把属于本级数据传送给自己的各个显示控制单元，同时还要把不属于本级的数据向下一个级联的扫描扳传输。视频信号和LED显示数据，在空间、时间、顺序等各方面的差别，都要有扫描板来协调.
LED显示屏与其他显示屏性能比较
LED发光器件在发光强度、色彩、响应速度、耗电、可靠性、寿命以及抗恶劣环境等方面具有综合优势，使其成为发布公共信息的主要工具。

发光强度普通LED发光灯的发光强度约为10mcd（毫坎德拉），高亮度LED发光等为10-100mcd，超高亮度LED发光灯的发光强度在100mcd以上。普通LED发光灯适合于室内应用，超高亮度LED发光等可以用于室外。

色彩 LED发光器件因采用不同的半导体材料，可以发出不同波长的光线，即不同颜色的光线。比较常见的LED器件有红色、橙色、*、绿色等多种颜色。近期已经研制并生产出超高亮度的蓝色LED器件，从而推动了基于红绿蓝三基色的全彩色LED显示屏的实现和迅速广泛应用。这是最近一个时期内全彩色迅速兴起的关键因素之一。

响应速度 LED器件的响应频率与注入少数载流子的寿命有关,其响应频率约在16-160MHz，这样高的响应频率对于显示6.5MHz的视频信号来说已经是足够的了。它是实现视频LED显示屏的关键因素之一。

耗电量普通LED发光灯的工作电流仅为10mA，超高亮度的LED器件的工作电流也不过100mA，加上它的工作电压只有2V左右，因此其耗电量很小的。

可靠性、寿命及抗恶劣环境性能由于LED属于固体器件，其可靠性明显比CRT等电真空器件要高得多，根本不存在诸如阴极老化和寿命极限等问题。固体器件的抗冲击震动性能也远高于其它显示器件。

LED与CRT、滤光白炽灯、光导纤维、翻版等多种显示屏的性能比较，如下表：

项目 LED CRT 滤光白炽灯光导纤维翻版
响应速度快快慢中慢
抗恶劣环境强中钟中强
可靠性高较高低低中
寿命长中短长长
亮度中高高高低
重量轻重中中轻
耗电量中大大大小
造价高高中中低
轴向视角中大大大大
参考资料：http://www.hqew.com/Homepage/szlxdled/Article110531_24292.shtml