LED顯示屏的特征參數(shù)及術(shù)語詳解
編輯：追夢 [ 2009-9-11 9:07:39 ] 文章來源：LED大屏網(wǎng)
被譽為“照亮未來的技術(shù)”的LED（Light-Emitting-Diode-發(fā)光二極管），現(xiàn)在已經(jīng)漸漸走近了我們的日常生活，并將推動顯示器領(lǐng)域發(fā)生一次革命性巨變。
目前，世界上對省能源、輕量化、小型化、高可信度的產(chǎn)品需求極為迫切，而LED完全符合這些條件。LED屬于全固體冷光源，更小、更輕、更堅固，工作電壓僅有兩伏特，使用壽命長達十多年。按照通常的光效定義，LED的發(fā)光效率并不高，但由于LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，效率可達80-90%。
LED顯示器件問世至今已有20余年，由于原材料的采用和工藝上的限制，前10年間很難普及。進入九十年代后，隨著工藝的不斷改進以及原材料的發(fā)展，LED顯示器件在壽命和亮度指標上都有了突飛猛進的發(fā)展，成本也大大降低。
LED的特征參數(shù)
一、前言
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode; LED)是半導(dǎo)體材料制成的組件，為一種微細的固態(tài)光源，可將電能轉(zhuǎn)換為光，其發(fā)光原理是在一順偏之二極管p-n接合面處，自由電子與電洞發(fā)生復(fù)合作用(Recombination)，因自由電子由高能階掉到能量較低的價帶時，釋放出能量而產(chǎn)生光與熱，其不但體積小，且具有壽命長、驅(qū)動電壓低、反應(yīng)速率快、耐震性佳、耗電少、發(fā)熱少、色彩純度高等特性，不僅能夠配合各種應(yīng)用設(shè)備的輕、薄及小型化之需求，隨著藍光LED的開發(fā)，亦使得LED Display得以全彩化，再加上白光LED的相繼推出，更被譽為是下一代照明工業(yè)的主流。
二、LED的特征參數(shù)
光強度(Luminous Intensity; IV)
光強度定義為單位立體角所發(fā)射出的光通量，單位為燭光(Candela, cd)。一般而言，光源會向不同方向以不同強度放射出其光通量，在特定方向單位立體角所放出之可見光輻射強度即稱之為光強度。
色度(Chromaticity)
人眼對色彩的感知是一種錯綜復(fù)雜的過程，為了將色彩的描述加以量化，國際照明協(xié)會（CIE）根據(jù)標準觀測者的視覺實驗，將人眼對不同波長的輻射能所引起的視覺感加以紀錄，計算出紅、綠、藍三原色的配色函數(shù)，經(jīng)過數(shù)學轉(zhuǎn)換后即得所謂的CIE 1931 Color Matching Function(x((), y((), z(())，而根據(jù)此一配色函數(shù)，后續(xù)發(fā)展出數(shù)種色彩度量定義，使人們得以對色彩加以描述運用。
根據(jù)CIE 1931配色函數(shù)，將人眼對可見光的刺激值以XYZ表示，經(jīng)下列公式換算得到x, y值，即CIE 1931(x, y)色度坐標，透過此統(tǒng)一標準，對色彩的描述便得以量化并加以控制。
x, y ：CIE 1931 色度坐標值 (Chromaticity Coordinates)
然而，由于以(x, y)色度坐標所建構(gòu)之色域為非均勻性，使色差難以量化表示，所以CIE于1976年將CIE 1931色度坐標加以轉(zhuǎn)換，使其所形成之色域為接近均勻之色度空間，讓色彩差異得以量化表示，即CIE 1976 UCS(Uniform Chromaticity Scale)色度坐標，以(u', v')表示，計算公式如下所示：
主波長(λD)
其亦為表達顏色的方法之一，在得到待測件的色度坐標(x, y)后，將其標示于CIE色度坐標圖(如下圖)上，連結(jié)E光源色度點(色度坐標(x,y)=(0.333, 0.333))與該點并延伸該連結(jié)線，此延長線與光譜軌跡(馬蹄形)相交的波長值即稱之為該待測件的主波長。惟應(yīng)注意的是，此種標示方法下相同主波長將代表多個不同色度點，是以用于待測件色度點鄰近光譜軌跡時較具意義，而白光LED則無法以此種方式描述其顏色特性。
純度(Purity)
其為以主波長描述顏色時之輔助表示，以百分比計，定義為待測件色度坐標與E光源之色度坐標直線距離與E光源至該待測件主波長之光譜軌跡(Spectral Locus)色度坐標距離的百分比，純度愈高，代表待測件的色度坐標愈接近其該主波長的光譜色，是以純度愈高的待測件，愈適合以主波長描述其顏色特性，LED即是一例。
色溫(Color Temperature)
一光源之輻射能量分布與某一絕對溫度下之標準黑體 (Black Body Radiator) 輻射能量分布相同時，其光源色度與此黑體輻射之色度相同，此時光源色度以所對應(yīng)之絕對溫度表之，此溫度稱之為色溫( Color Temperature)，而在各溫度下之黑體輻射所呈現(xiàn)之色度可在色度圖上標出曲線，稱之為蒲朗克軌跡(Planckian Locus)。標準黑體的溫度愈高，其輻射出的光線對人眼產(chǎn)生藍色刺激愈多，紅色刺激成分亦相對減少。然而在實際量測上，無任何光源具有跟黑體相同的輻射能量分布，換言之，待測光源之色度通常并未落在蒲朗克軌跡上。因此計算待測光源之色度坐標所最接近蒲朗克軌跡上某個坐標點，此點之黑體溫度即定義為該光源之相關(guān)色溫(Correlated Color Temperature; CCT)，通常以CIE 1960 UCS ( u, v)色度圖求之，并配合色差△uv加以描述。須注意的是，此種表示方式對光源色度鄰近蒲朗克軌跡時方具意義，是以對于LED量測而言，僅適用于白光LED之顏色描述。
LED顯示屏術(shù)語詳解
色彩
將紅色和綠色LED放在一起作為一個像素制作的顯示屏叫雙色屏或彩色屏；將紅、綠、藍三種LED管放在一起作為一個像素的顯示屏叫三色屏或全彩屏。
像素
制作室內(nèi)LED屏的像素尺寸一般是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屏的像素尺寸多為12-26毫米，每個像素由若干個各種單色LED組成，常見的成品稱像素筒。雙色像素筒一般由3紅2綠組成，三色像素筒用2紅1綠1藍組成。無論用LED制作單色、雙色或三色屏，想顯示圖像需要構(gòu)成像素的每個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�；叶鹊燃壴礁撸@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(fù)雜。一般256級灰度的圖像，顏色過渡已很柔和，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。
顯示速度
是指LED顯示屏更新和轉(zhuǎn)換畫面的速度，通常用幀/秒來表示。
接口
VGA輸入接口：VGA 接口采用非對稱分布的15pin 連接方式，其工作原理：是將顯存內(nèi)以數(shù)字格式存儲的圖像( 幀) 信號在RAMDAC 里經(jīng)過模擬調(diào)制成模擬高頻信號，然后再輸出到等離子成像，這樣VGA信號在輸入端(LED顯示屏內(nèi)) ，就不必像其它視頻信號那樣還要經(jīng)過矩陣解碼電路的換算。從前面的視頻成像原理可知VGA的視頻傳輸過程是最短的，所以VGA 接口擁有許多的優(yōu)點，如無串擾無電路合成分離損耗等。
DVI輸入接口：DVI接口主要用于與具有數(shù)字顯示輸出功能的計算機顯卡相連接，顯示計算機的RGB信號。DVI（Digital Visual Interface）數(shù)字顯示接口，是由1998年9月，在Intel開發(fā)者論壇上成立的數(shù)字顯示工作小組（Digital Display Working Group簡稱DDWG），所制定的數(shù)字顯示接口標準。
DVI數(shù)字端子比標準VGA端子信號要好，數(shù)字接口保證了全部內(nèi)容采用數(shù)字格式傳輸，保證了主機到監(jiān)視器的傳輸過程中數(shù)據(jù)的完整性（無干擾信號引入），可以得到更清晰的圖像。
標準視頻輸入（RCA）接口：也稱AV 接口，通常都是成對的白色的音頻接口和黃色的視頻接口，它通常采用RCA(俗稱蓮花頭)進行連接，使用時只需要將帶蓮花頭的標準AV 線纜與相應(yīng)接口連接起來即可。AV接口實現(xiàn)了音頻和視頻的分離傳輸，這就避免了因為音/視頻混合干擾而導(dǎo)致的圖像質(zhì)量下降，但由于AV 接口傳輸?shù)娜匀皇且环N亮度/色度(Y/C)混合的視頻信號，仍然需要顯示設(shè)備對其進行亮/ 色分離和色度解碼才能成像，這種先混合再分離的過程必然會造成色彩信號的損失，色度信號和亮度信號也會有很大的機會相互干擾從而影響最終輸出的圖像質(zhì)量。AV還具有一定生命力，但由于它本身Y/C混合這一不可克服的缺點因此無法在一些追求視覺極限的場合中使用。
S視頻輸入：S-Video具體英文全稱叫Separate Video，為了達到更好的視頻效果，人們開始探求一種更快捷優(yōu)秀清晰度更高的視頻傳輸方式，這就是當前如日中天的S-Video(也稱二分量視頻接口)，Separate Video 的意義就是將Video 信號分開傳送，也就是在AV接口的基礎(chǔ)上將色度信號C 和亮度信號Y進行分離，再分別以不同的通道進行傳輸，它出現(xiàn)并發(fā)展于上世紀90年代后期通常采用標準的4芯(不含音效) 或者擴展的7芯( 含音效)。帶S-Video接口的顯卡和視頻設(shè)備( 譬如模擬視頻采集/ 編輯卡電視機和準專業(yè)級監(jiān)視器電視卡/電視盒及視頻LED顯示屏設(shè)備等) 當前已經(jīng)比較普遍，同AV 接口相比由于它不再進行Y/C混合傳輸因此也就無需再進行亮色分離和解碼工作，而且使用各自獨立的傳輸通道在很大程度上避免了視頻設(shè)備內(nèi)信號串擾而產(chǎn)生的圖像失真，極大地提高了圖像的清晰度，但S-Video 仍要將兩路色差信號(Cr Cb)混合為一路色度信號C，進行傳輸然后再在顯示設(shè)備內(nèi)解碼為Cb 和Cr 進行處理，這樣多少仍會帶來一定信號損失而產(chǎn)生失真(這種失真很小但在嚴格的廣播級視頻設(shè)備下進行測試時仍能發(fā)現(xiàn)) ，而且由于Cr Cb 的混合導(dǎo)致色度信號的帶寬也有一定的限制，所以S -Video 雖然已經(jīng)比較優(yōu)秀但離完美還相去甚遠，S-Video雖不是最好的，但考慮到目前的市場狀況和綜合成本等其它因素，它還是應(yīng)用最普遍的視頻接口。
視頻色差輸入接口：目前可以在一些專業(yè)級視頻工作站/編輯卡專業(yè)級視頻設(shè)備或高檔影碟機等家電上看到有YUV YCbCr Y/B-Y/B-Y等標記的接口標識，雖然其標記方法和接頭外形各異但都是指的同一種接口色差端口( 也稱分量視頻接口) 。它通常采用YPbPr 和YCbCr兩種標識，前者表示逐行掃描色差輸出，后者表示隔行掃描色差輸出。由上述關(guān)系可知，我們只需知道Y Cr Cb的值就能夠得到G 的值( 即第四個等式不是必要的)，所以在視頻輸出和顏色處理過程中就統(tǒng)一忽略綠色差Cg 而只保留Y Cr Cb ，這便是色差輸出的基本定義。作為S-Video的進階產(chǎn)品色差輸出將S-Video傳輸?shù)纳刃盘朇分解為色差Cr和Cb，這樣就避免了兩路色差混合解碼并再次分離的過程，也保持了色度通道的最大帶寬，只需要經(jīng)過反矩陣解碼電路就可以還原為RGB三原色信號而成像，這就最大限度地縮短了視頻源到顯示器成像之間的視頻信號通道，避免了因繁瑣的傳輸過程所帶來的圖像失真，所以色差輸出的接口方式是目前各種視頻輸出接口中最好的一種。
BNC 端口：通常用于工作站和同軸電纜連接的連接器，標準專業(yè)視頻設(shè)備輸入、輸出端口。BNC電纜有5個連接頭用于接收紅、綠、藍、水平同步和垂直同步信號。BNC接頭有別于普通15針D－SUB標準接頭的特殊顯示器接口。由R、G、B三原色信號及行同步、場同步五個獨立信號接頭組成。主要用于連接工作站等對掃描頻率要求很高的系統(tǒng)。BNC接頭可以隔絕視頻輸入信號，使信號相互間干擾減少，且信號頻寬較普通D－SUB大，可達到最佳信號響應(yīng)效果。
RS232C串口:RS-232C標準（協(xié)議）的全稱是EIA-RS-232C標準，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美國電子工業(yè)協(xié)會，RS（ecommeded standard）代表推薦標準，232是標識號，C代表RS232的最新一次修改（1969），在這之前，有RS232B、RS232A。。它規(guī)定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程。常用物理標準還有有EIA�RS-232-C、EIA�RS-422-A、EIA�RS-423A、EIA�RS-485.這里只介紹EIA�RS-232-C（簡稱232，RS232）。計算機輸入輸出接口，是最為常見的串行接口，RS-232C規(guī)標準接口有25條線，4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3條定時線、7條備用和未定義線，常用的只有9根，常用于與25-pin D-sub端口一同使用，其最大傳輸速率為20kbps，線纜最長為15米。RS232C端口被用于將計算機信號輸入控制LED顯示屏。
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