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行业知识

LED大屏幕工作原理


LED大屏幕的主要工作方式就是控制LED点阵模块中各个LED的通断(点亮和关断)。无论是显示图像还是文字,都是控制组成这些图像或文字的各个点所在位置相对应的LED发光。

过去通常会事先把需要显示的图形转换成点阵图形,再按照显示控制的要求以一定的格式形成显示数据。对于只控制通断的图文大屏幕来说,每LED占据数据中的 1 位(bit),在需要该LED发光的数据中相应的位填 1,否则填 0。这样依照所需显示的图形,按大屏幕的各行各列逐点填写显示数据,就可以构成一个显示数据文件了。

文字的点阵格式比较简单和规范,一般均采用计算机通用的字库,例如汉字有宋体、仿宋体、楷体、黑体等多种可供选择的方案。组成一个字的点阵,其大小还包括了 l6×16,24×24,32×32,48×48 等多种规格。

用点阵方式构成图形或文字,是非常灵活的,可以根据需要任意组合和变化,只要设计好合适的数据文件,就可以得到对应的显示效果。

LED屏的颜色有单色、双色和全彩等多种。最常用的是单色屏,多使用红色、橘红色或橙色 LED。双色屏和全彩屏是在屏上的每个“点”上布置了两个或多个不同颜色的 LED,因此控制时,对应于每种颜色都有自己的显示矩阵。在显示的时候,各颜色的显示点阵是分开控制的,通过事先设计好各个颜色的显示数据,在显示时分别送到各自的显示点阵,即可实现预期效果了。每种颜色的控制方法和单色的完全相同,因此掌握了单色屏的原理,双色屏和全彩屏就不难理解了。为了吸引观众、增强显示效果,LED 大屏幕有多种显示模式。最简单的显示模式是静态显示,即显示静态的图形和文字。与此对应,就有各种动态显示模式,它们所显示的图文都是能够变化的,包括闪烁、平移、旋转、缩放等多种方式。而实现方法主要是随时间变化不断控制刷新显示数据,即将原来的显示数据通过一定的算法直接生成新的显示数据。

例如,按顺序调整行号,可以使显示图文产生上下平移;而按顺序调整列显示数据的位置,就可以达到左右平移的目的;同时调整行列顺序,就能得到对角线平移的效果。其它模式的数据刷新,也可找到相应的算法。不过当算法太复杂,太浪费时间时,可以考虑预先生成刷新数据,存储备用。另外,刷新的时间控制要考虑运动图形文字的显示效果。刷新太慢,动感不显著;刷新太快了,中间过程又会看不清。一般刷新周期可控制在几毫秒到几十毫秒范围之内。

对于LED的亮度控制方式,这里采用一组特定的红、绿、蓝 LED,其亮度与电流的关系曲线所示。从图中可知,正向电流超过阈值后,随着电流的增加,LED 的亮度增加;当电流达到一定值后,亮度随电流增加的速度变缓,进入饱和区;在饱和区增加电流,亮度不再明显增加,而只会导致其功耗的激增,甚至有可能烧毁LED。

目前大屏幕使用的 LED,在 20mA 的典型电流值下,单管法向发光亮度一般为:红色大于2000mcd,绿色大于 4000mcd,蓝色大于 7200mcd。因此在实际使用时,通过采用恒流源,调节流过LED 的电流大小即可以调节LED的亮度。再配合使用 2.2.6 节提到的占空比控制方式,即可以达到调节整个LED大屏幕亮度的目的。