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超详细LED显示屏知识
室内LED显示屏在室内环境下使用,此类显示屏亮度适中、视角大、混色距离近、重量轻、密度高,适合较近距离观看。
室外LED显示屏在室外环境下使用,此类显示屏亮度高、混色距离远、防护等级高、防水和抗紫外线能力强,适合远距离观看。
单基色LED显示屏由一种颜色的LED灯组成,仅可显示单一颜色,如红色、绿色、橙色等。
双基色LED显示屏由红色和绿色LED灯组成,256级灰度的双基色显示屏可显示65,536种颜色(双色屏可显示红、绿、黄3种颜色)。
全彩色LED显示屏由红色、绿色和蓝色LED灯组成,可显示白平衡和16,777,216种颜色。
视频LED显示屏可实时、同步地显示各种信息,如二维或三维动画、录像、电视、影碟以及现场实况等多种视频信息内容。
一般由显示单元板(模组)、条屏卡、开关电源、HUB板(可选)组成。通过串口线与计算机连接,进行显示文字的更改,之后可以脱开计算机工作。
同步屏系统很复杂,系统可大可小,一般由计算机、DVI显卡、数据发送卡、同步数据接收卡、HUB板、网线、LED显示屏等组成。系统始终需要联机计算机工作,将计算机上的图像文字显示在LED大屏幕上。
· 室外屏使用的是单个的灯珠,通常由1-3个相同或不一样的颜色的灯珠组成模块的一个像素点。
由电路及安装结构确定的并具有显示功能的组成LED显示屏的独立单元。简单说就是为便于组装和显示,出厂的半成品通常是以显示模组形式提供的,将多个显示模块加显示驱动做在一起。室内屏俗称“单元板”;室外屏俗称“模组”,再将若干个模组加上机箱、风扇、电源等构在一起成为“箱体”,多用于大型的全彩屏。
· 室内屏单元板通常有64x32(64列32行、由32个模块组成)、64x16
上图为16x8(2红)的室外屏模组。加了防水结构用于全户外,我们大家可以看到塑料壳体,最右侧是它的整个结构刨图:显示板上插的是灯珠、背板上是显示驱动电路,这是分体结构的,也有的是将显示板和显示驱动电路做在一块电路板上的整体结构的,下面的两个图我们能够正常的看到区别。面板、后壳其实是一个塑料罩壳,面板上对应灯珠位置开有孔,以使灯珠漏出头,后壳上有用于安装的螺丝孔或磁柱,使模块便于组装。模块的前面灌有显示屏专用的防水胶。
将单元板/模组/箱体按一定方式拼接在一起,加上控制卡/控制系统、电源和框架等就构成为LED显示屏。
就是2个像素点之间的距离。主要是取决于观看者的距离。通常点距的概念用于室外屏,有P6、P7.62、P8、P10、P12、P16、P20等,以毫米mm为单位。室外屏观看距离一般在30米内,采用不大于P16(16mm)的模组。点距越密,显示出来的字笔画越细腻,单位面积像素点越多,显示屏成本越贵。
扫描方式决定了模组之间连接的形式,扫描方式有1/16、1/8、1/4、1/2、静态这几种。因为LED显示屏是逐行刷新显示的,扫描方式也就决定了显示刷新的方式,如1/16就是每次刷新1行,16行为一个扫描周期,需ABCD四个信号控制;1/8就是每次刷新1行,8行为一个扫描周期,需ABC三个信号控制;其它依次类推。如果采用相同的LED灯,1/16扫的亮度要比1/8低,静态(1/1)的亮度是最高的。户内的屏一般采用1/16扫,户外和半户外的一般采用1/16或者1/8。对于放置在屏经常受到猛烈阳光照射的环境,就最好用1/4扫描。
在屏幕较小时,是在工厂组装成整屏;屏幕较大时,按单元板发货。由工程人员在现场组装。组装时,先将单元板和电源分别固定在板筋背条上,进而拼装成屏体。
箱体与箱体之间采用秘密窃取的方法定位销定位、锁紧机构拉紧,都能使安装更加精密、准确,保证箱体上下、左右之间的LED间距在实际误差要求范围之内,从整体上保证了整个屏体的显示效果。
每个像素点到另外一个像素点之间的距离,每个像素点可以是一颗LED灯 如1R、两颗LED灯 2R/1R1G、三颗LED灯 2R1G
答:不是的,屏亮度越高,价格就越高。亮度太高会刺眼,不舒适。要根据环境的亮度来决定屏的亮度。对于白天不需要日光灯照明的环境,我们建议采用半户外1/16扫的单元板就足够了。如果是大马路,向西,周围没树,白天很亮,就用1/8扫。
答:不是的,越密就越贵。太稀疏的话,近距离看不清。对于横幅来说,10 mm是比较合适的。有的店面为了省钱,又想做个大的横幅,用点距30mm的单元板来做,可是马路好窄,对面行人看过来,字太大了,要停下来仔细看才知道是什么内容,效果适得其反。
答:LED是一种半导体器件,其寿命为10万小时。LED显示屏的寿命取决于其所采用的LED灯的寿命和显示屏所用的电子元器件的寿命。一般平均无故障时间应不低于1万小时。
从图上看,8X8 点阵共需要64 个发光二极管组成,且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上,当对应的某一行置高电平,某一列置低电平时,则相应的二极管就亮。
将许多这样的模块组合在一起,就是我们通常说的单元板/模组,而驱动其显示需要显示驱动电路和诸如单片机之类的智能控制芯片。通常我们的单元板/模组是带有显示驱动电路的,我们还需要带有单片机的控制卡才能将我们所需要显示的文字/图形显示在屏幕上。
无论文字还是图形都是由点阵组成的,比如我们常用的汉字,完整的点阵由16x16、32x32等等,每个点就是一个像素点。
将黑点处(点亮的像素点)定义为1,白点处(不亮的像素点)定义为0,就可以编写成能在单片机中保存的字型格式:
每个字节都是8位,这样一共送出了8x8=64位(列),送出这些位信号是通过
DI信号端送出的(串行送出),在每送出1位时CLK信号端都要高低变换一次,
称为串行移位,使得64位(列)的每一位都被移送到了74HC595的输入端口上。
送出锁存信号STB,即STB信号高低变换一次,这样74HC595的输入端口上64位(列)数据就被送到74HC595的输出上,一行显示就出来了。锁存信号也使得下一行数据串行移位送出不会影响到上一行的显示。由单片机再通过74LS138变换ABCD的组合,选出下一个显示行。重复的过程,但送出的数据相应的向后移动,即“恭喜发财”的3-4字节、5-6字节。。。。。。。行选择也是从第1行到第16行。
16行显示一遍称为一个显示刷新周期,无论LED显示屏的大小如何,一个显示刷新周期必须在20毫秒以内完成,否则会出现闪动,单片机速度很快,32行200列以内的显示通常是没有问题的。但当LED显示屏更大时就要选择速度更快的单片机或DSP来完成了。
完成LED显示的功能是由控制卡来实现的,无论简单的单色屏还是复杂的全彩屏,显示原理都是一样的,很简单。但如要实现诸如左右移动、飞入飞出、嵌色变换等特殊效果,还需要在单片机或DSP上编写非常复杂的算法程序,却不是一般人能做到的。好在现在有上百家控制卡生产研发的厂家公司,他们推出有性能各异的控制卡可以供我们选择,我们一是要看他们的功能,还要看他们能支持的LED屏像素点,功能越多、支持的像素点越多,价格越贵。
室内屏、室外屏、全彩屏等其显示原理都是一样的,而最大的区别就在于显示板的不同,下面我们分别来认识不同的显示单元板/模组。
单元板/模组是由多块串接在一起的,而控制信号是比较弱的,在信号传递过程中需要将它的功率进行放大
第1脚DIR,为输入输出端口转换用,DIR=“1”高电平时信号由“A”端输入“B”端输出,DIR=“0”低电平时信号由“B”端输入“A”端输出。
第2~9脚“A”信号输入输出端,A1=B1、、、、、、A8=B8,A1与B1是一组,如果DIR=“1”G=“0”则A1输入B1输出,其它类同。如果DIR=“0”G=“0”则B1输入A1输出,其它类同。
第19脚G,使能端,若该脚为“1”A/B端的信号将不导通,只有为“0”时A/B端才被启用,该脚也就是起到开关的作用。
74HC138的作用是用来选择显示行,一个74HC138可以选择8行中的一行,所以单元板/模块上有2块74HC138,这样就可以在16行中选择1行显示
第4~6脚片选信号控制,只有在4、5脚为“0”6脚为“1”时,才会被选通,输出受A、B、C信号控制。其它任何组合方式将不被选通,且Y0~Y7输出全为“1”。
在一起,串行列数据信号RI(DATA)、锁存信号STB、串行时钟信号CLK都在这个芯片上
第14脚DATA,串行数据输入口,显示数据由此进入,必须有时钟信号的配合才能移入。
第13脚EN,使能口,当该引脚上为“1”时QA~QH口全部为“1”,为“0”时QA~QH的输出由输入的数据控制。
第12脚STB,锁存口,当输入的数据在传入寄存器后,只有供给一个锁存信号才能将移入的数据送QA~QH口输出。
第10脚SCLR,复位口,只要有复位信号,寄存器内移入的数据将清空,显示屏不用该脚,一般接VCC。
每一显示行需要的电流是比较大的,要使用行驱动管,每片4953可以驱动2个显示行
其内部是两个CMOS管,1、3脚VCC,2、4脚控制脚,2脚控制7、8脚的输出,4脚控制5、6脚的输出,只有当2、4脚为“0”时,7、8、5、6才会输出,否则输出为高阻状态。
其它功能与74HC595相似,只是TB62726是16位移位锁存器,并带输出电流调整功能,但在并行输出口上不会出现高电平,只有高阻状态和低电平状态。74HC595并行输出口有高电平和低电平输出。TB62726与5026的引脚功能一样,结构相似。
CLK时钟信号:提供给移位寄存器的移位脉冲,每一个脉冲将引起数据移入或移出一位。数据口上的数据必须与时钟信号协调才能正常传送数据,数据信号的频率必须是时钟信号的频率的1/2倍。在任何情况下,当时钟信号有异常时,会使整板显示杂乱无章。
STB锁存信号:将移位寄存器内的数据送到锁存器,并将其数据内容通过驱动电路点亮LED显示出来。但由于驱动电路受EN使能信号控制,其点亮的前提必须是使能为开启状态。锁存信号也须要与时钟信号协调才能显示出完整的图象。在任何情况下,当锁存信号有异常时,会使整板显示杂乱无章。
EN使能信号:整屏亮度控制信号,也用于显示屏消隐。只要调整它的占空比就可以控制亮度的变化。当使能信号出现异常时,整屏将会出现不亮、暗亮或拖尾等现象。
送到任何一个显示点。一般在显示屏中红绿蓝的数据信号分离开来,若某数据信号短路到正极或负极时,则对应的该颜色将会出现全亮或不亮,当数据信号被悬空时对应的颜色显示情况不定。
ABCD行信号:只有在动态扫描显示时才存在,ABCD其实是二进制数,A是最低位营销管理,如果用二进制表示ABCD信号控制最大范围是16行(1111),1/4扫描中只要AB信号就可以了,因为AB信号的表示范围是4行(11)。当行控制信号出现异常时,将会出现显示错位、高亮或图像重叠等现象。
由于存在不同的扫描方式,也就有不同的接口,使用得最多的是08接口,12接口和04接口。不同的接口主要是信号线的排列顺序不一样,原理是一样的。
室内屏多用08接口,室外屏所采用接口非常杂乱,使用12接口的较多,但12接口也不是户外屏的唯一接口。选择控制卡和单元板/模组时,应尽量选择接口一致的,若买到了不一致的接口,也可以根据学到的原理进行改线。
发光直径:指的是发光点的直径,室内屏有Φ5mm、Φ3.75mm、Φ3mm。
单元板大小:64x16 即64列16行,可显示16x16点阵汉字1行4个
户内亮度:指LED发光点的亮度,户内亮度适合白天需要靠日光灯照明的环境。
如果你想做一个128x16点的屏幕,只需要用2个单元板串接起来就可以了。这样就可以显示16x16点阵汉字1行8个,以此类推。能够支持多少汉字的显示是由控制卡决定的。
由于LED显示屏幕属于精密电子设备,所以要采用开关电源,不能采用变压器。一般采用的开关电源是220V输入,5V直流输出,功率根据需要选取。对于1个单红色户内64x16的单元板,全亮的时候,电流为2A。推理出,128x16双色的屏幕全亮的时候,电流为8A,所以应该选择5V/10A的开关电源。
生产控制卡的厂家很多,控制卡的功能大同小异,可根据易使用、服务好、价格优的原则选择。下面这块控制卡可以控制1/16扫的256x16个点的双色屏幕。该控制卡属于异步卡,就是说,该卡可以断电保存信息,不需要连接PC都可以显示储存在里面的信息。
采购单元板和控制卡的时候,应注意接口的一致,常用的接口16PIN 08接口,其它接口还有12接口、04接口等。
R1,R2,G1,G2为显示数据(组成16行时用到R1、G1,组成32行时,下
确认单元板和控制卡的接口一致,就可以直接连接了。如果不一致,就需要自行制作转换线(转换一下线、连线:
分为数据线,传输线,和电源线。数据线用于连接控制卡和LED单元板的排线,传输线用于连接控制卡和电脑。电源线,就是用来连接电源和控制卡,电源和LED单元板。连接单元板的电源线mm(毫米)
排线和电脑机箱里面的数据线类似,只是线的宽度有点差异。可以在电脑城买到相关的材料。制作排线,需要一个工具,就是特殊的钳子(图片),可以大大提高工作效率和良品率。制作排线的材料有:排线,排线头,排线帽。这里要注意一下,如果你制作16PIN(16线PIN的线和相应大小的排线头和帽。制作步骤,把线头用剪刀剪平,然后放头排线头,(注意线和头的平衡),然后放进压线钳的中央,用力压紧,然后把线绕过来,安装排线帽。
电源分为220V电源线V电源线用于连接开关电源到市电,最好采用3脚插头,可以在五金店买到。这里着重讲述5V直流电的电源线V的电流比较大,最好采用铜芯直径在1mm以上的红黑对线(务必要红黑)。有条件的话,最好将线的两头装上金属件。
第1步:检查电源电压,找出直流正负连接开关电源,将220V电源线连接到开关电源,(确认连接正确后,连接到AC或者NL接线柱)然后插上电。会发现电源有个灯会亮,然后用万用表,直流档测量一下V+ 和V-之间的电压,确保电压在4.8V-5.1V 之间,旁边有个旋钮,可以十字螺丝刀调节一下电压。为了减少屏幕发热延长寿命,在亮度要求不高的场合,可以把电压调节到4.5V-4.8之间。确认电压没有问题后,断开电源,继续组装其他部分。
第2步:先把电源关闭。将V+连接红色线,V-连接黑线,分别连接到控制卡和LED单元板,黑线接控制卡和电源的GND。红线V和单元板的VCC。每个单元板1条电源线。完成后,请检查,连接是否正确。
第4步:连接RS232数据线,将做好的数据线串口,另一头连接控制卡,将DB9的5脚(棕)连接到控制卡的GND,将DB9的3脚(棕白)连接到控制卡的RS232-RX。如果你的PC没有串口,可以到电脑城买条USB转RS232串口的转换线步:再次检查连线,是否正确,黑线连接的是-V和GND。红线连接的是+V和VCC +5V。
第7步:打开下载的软件,设定屏幕的参数,发送字幕。具体参照软件使用说明。
我们大家可以看到单元板背面有安装用的铜柱,是用来把单元板固定在支架,支架应该长一点,预留灯箱的安装孔。
我们看到买回来的单元板,会发现亮度不一,或者应用的场合可能有水花,这个时候就需要在屏幕表面贴一个有机玻璃,有机玻璃一般都会采用茶色,或者暗红色的。有机玻璃可以在广告和装饰材料店买到,是按斤买的。我们采用薄一点的,太薄可能容易弯曲。这里需要提醒,由于有机玻璃的切割需要技巧,最好在买的时候,准备好尺寸,让店铺帮你切割。对于一般场合,需要一个框,我们可以使用铝合金型材(例如截面是正方形的空心铝条),我们可以去铝合金型材店买到。如果采用铝合金框的话,屏幕很小的话,可以把单元板直接固定在外框,强度足够的话,就不需要支架了。具体外框制作工艺,可以参考灯箱的制作。
在学习了LED单色条屏(室内屏)的组装后,我们再来学习LED单色条屏(室外屏)的组装。
其实无论室内屏还是室外屏其显示原理和组装方法都是一样的,只不过室内屏的单元板和室外屏的模组样式不同而已。
室外屏模组正面32 * 16点 室外屏模组背面32 * 16点 (分体)
它由Φ5 128*32点模组组成,每块模组可显示16x16点阵汉字2行,每行8个字或显示32x32点阵汉字1行,每行4个字
显示效果:支持任意大小各种字体和图片,GIF动画.运动效果:多种,GIF动画.
LED屏的功率一般取决于单元板的595数量,全亮1个595的最大功率为0.4A。数一下单元板上面595的数量就可以计算出功率的。如果屏只是显示文字,1个595的功率0.2A内。由于现在很多的电源的最大输出功率并没有标称那么大,也很少出现全亮的情况,所以最大功率等于标称功率基本就OK。当然功率选大一点有好处。
检查电源电压,找出直流正负连接开关电源,将220V电源线连接到开关电源,(确认连接正确后,连接到AC或者NL接线柱)然后插上电。会发现电源有个灯会亮,然后用万用表,直流档测量一下V+ 和V-之间的电压,确保电压在4.8V-5.1V 之间,旁边有个旋钮,可以十字螺丝刀调节一下电压。为了减少屏发热延长寿命,在亮度要求不高的场合,可以把电压调节到4.5V-4.8之间。确认电压没问题后,断开电源,继续组装其他部分
2、观察单元板和控制卡的接口控制卡上面有R1 R2 R3 R4 ......而单元板上一般只有R1 或者(R1 R2)。应该怎样连接呢?
声明:如果没有组装经验,或者电子知识,请勿贸然上电。请先组装个小的屏,或者找专人现场指导,以防烧毁屏或者控制板。
7、上电,使用控制卡软件更新屏内容,设置屏参数。用PC发送数据到屏。具体使用方法,参照控制卡的手册。发送设定后,屏显示如下图
一般控制卡的数据线行。所以如果你的屏幕是32点高,你的控制卡也支持32行显示,但你的控制卡上只有1个接线口。这时你需要改线:
LED灯是LED模组品质的主要决定因素,决定LED灯好坏的主要材质因素是:芯片、支架、胶水(环氧树脂)、金线等,决定LED品质的另外一个因素是封装工艺。优选,红灯:620-625nm,亮度达到1000-1200mcd,绿灯520-525,2000-3000cd。
高档模组中常用恒流驱动IC代替4953,日本东芝的TB-62726是专为LED全彩显示屏专门设计的一款恒流驱动IC,具有最大输出电流大、误差小、耐高压能力强而著称,是很多高档LED显示屏招标时指定使用品牌IC,使制作的LED显示屏画面稳定、一致性好、使用常规使用的寿命长,并且为LED显示屏直接提供一道超强的保护伞。
为了使LED模组整体品质上升到更高的档次,在其他元器件上均优选用好的LED配件:
74HC595的作用:列驱动管,LED驱动芯片,8位移位锁存器(主用室内单元板)
, 日本东芝TB62726的作用:LED驱动芯片,16位移位锁存器(大多数都用在室外模组);其功能与74HC595相似,只是TB62726是16位移位锁存器,并带输出电流调整功能,但在并行输出口
74HC595并行输出口有高电平和低电平输出,TB62726与5026的引脚功能一样,结构相似。
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