LED显示屏技术资料

LED显示屏技术资料

默认分类 2007-10-31 08:27 阅读507 评论2 字号： 大大 中中 小小

============================================== 第三节 LED显示屏基本知识

几十年前大型的电子显示屏是用灯泡或照明灯构成，发展到后来的显像管（CRT），主要用在运动场所转播比赛，如今最先进的电子显示屏是LED显示屏。其它一些显示技术，如LCD，机电结构类的显示屏和灯泡显示在某些特定的场合还有一定的用途，但LED显示屏被证明是最可靠，高效，节能，明亮，在技术上也最方便实现.

LED发光技术的原理是某些半导体材料在通以电流的情况下会发出特定波长的光，这种电到光的转换效率非常高，对所用材料进行不同的化学处理，就可以得到各种亮度和视角的LED。

LED显示屏是将LED模块或像素管按照实际需要大小拼装排列成矩阵，配以专用显示电路，直流稳压电源，软件，框架及外装饰等，即构成一台LED显示屏。

一、LED显示屏概述 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的特点

LED是发光二极管的简称（Light Emetting Diodeo）。由于它具有亮度高、响应速度快、低电压、功耗小、耐震动、耐冲击、寿命长等优点，使其成为室内外信息显示终端的主要发光器件。

LED与LED显示屏

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。

应用于显示屏的 LED 发光材料有以下几种形式：

① LED 发光灯(或称单灯) 一般由单个 LED 晶片，反光碗，金属阳极，金属阴极构成，外包具有透光聚光能力的环氧树脂外壳。可用一个或多个（不同颜色的）单灯构成一个

基本像素，由于亮度高， 多用于户外显示屏。

② LED 点阵模块 由若干晶片构成发光矩阵 , 用环氧树脂封装于塑料壳内。适合行列扫描驱动，容易构成高密度的显示屏，多用于户内显示屏。

③ 贴片式 LED 发光灯( 或称 SMD LED) 就是 LED 发光灯的贴焊形式的封装，可用于户内全彩色显示屏，可实现单点维护，有效克服马赛克现象。 二、LED显示屏分类

LED 显示屏分类多种多样，大体按照如下几种方式分类： （1）按使用环境分为户内 , 户外及半户外

户内屏面积一般从不到 1 平米到十几平米 , 点密度较高， 在非阳光直射或灯光照明环境使用，观看距离在几米以外，屏体不具备密封防水能力。 户外屏面积一般从几平米到几十甚至上百平米，点密度较稀 ( 多为 1000-4000 点每平米 ), 发光亮度在 3000-6000cd/ 平米 ( 朝向不同，亮度要求不同 ) ， 可在阳光直射条件下使用，观看距离在几 十米 以外，屏体具有良好的防风抗雨及防雷能力。

半户外屏介于户外及户内两者之间 , 具有较高的发光亮度 , 可在非阳光直射户外下使用，屏体有一定的密封，一般在屋檐下或橱窗内。 （2） 按颜色分为单色，双基色，三基色( 全彩 )

单色是指显示屏只有一种颜色的发光材料，多为单红色， 在某些特殊场合也可用黄绿色 ( 例如殡仪馆 ) 。

双基色屏一般由红色和黄绿色发光材料构成。

三基色屏分为全彩色 (full color), 由红色，黄绿色 ( 波长 570nm) ， 蓝色构成及真彩色 (nature color), 由红色，纯绿色 ( 波长 525nm), 蓝色构成。 （3） 按控制或使用方式分同步和异步

同步方式是指 LED 显示屏的工作方式基本等同于电脑的监视器， 它以至少 30 场 / 秒的更新速率点点对应地实监视器上的图时映射电脑像 , 通常具有多灰度的颜色显示能力，可达到多媒体的宣传广告效果。

异步方式是指 LED 屏具有存储及自动播放的能力，在 PC 机上编辑好的文字及无灰度图片通过串口或其他网络接口传入 LED 屏 , 然后由 LED 屏脱机自动播放，一般没有多灰度显示能力，主要用于显示文字信息，可以多屏联网。 （4） 按像素密度或像素直径划分

由于户内屏采用的LED点阵模块规格比较统一所以通常按照模块的像素直径划分主要有： ∮ 3.0mm 60000 像素 / 平米 ∮ 3.75mm 44000 像素 / 平米 ∮ 5.0mm 17000 像素 / 平米

户外屏的像素直径及像素间距目前没有十分统一的标准，按每平米像素数量大约有 1024 点， 1600 点 ,2000 点 ,2500 点 ,4096 点等多种规格。 （5）按显示性能可分为

视频显示屏：一般为全彩色显示屏 文本显示屏：一般为单基色显示屏 图文显示屏：一般为双基色显示屏

行情显示屏：一般为数码管或单基色显示屏；

三、LED显示屏特点

全面了解LED显示屏特点，是为了选择高性价比LED显示屏,与其它大屏幕终端显示器相比,LED显示屏主要有以下特点。

? 亮度高：色彩丰富鲜艳，户外显示屏的亮度大于8000mcd/m2，是目前唯一能

够在户外全天候使用的大型；

寿命长：LED寿命长达100,000小时（十年）以上；?

视角大：室内视角可大于160度，户外视角可大于120度；?

结构模块化，屏幕面积可大可小，小至不到一平米，大则可达几百、上千平米； 易与计算机接口，支持软件丰富，操作方便灵活，画面清晰稳定。? 显示屏联网：利用一台微机可以同时控制多个显示屏显示不同的内容，显示屏也可脱机工作。 既可以显示文字又可以显示图形图像，字体字型变化丰富。 注：常见大型显示终端对比 屏幕类型 电视墙 PDP 投影机 优点 全彩色、面积大 全彩色、画面细腻 全彩色、画面细腻 缺点 画面有分隔感、亮度低不能在户外用、色差大、造价高 面积不大、亮度低、寿命短 亮度低不能在户外用、画面受光不均。

四、基本概念

LED:Light Emitting Diode（发光二极管）的缩写。

单点直径（Single dot diameter）指一个像素点的直径，单位通常为mm。 象素（PIXEL）：

指每单个或多个发光管组成的发光点。是画面上可以被独立控制的最小单元 PIXEL是picture element的缩写，在三基色显示屏上，象素由三部分组成：红，绿，篮，每 一部分由一个或几个LED组成，理论上，分别调节红，绿，蓝的亮度，可以表现出任意颜色。 间距（PITCH）

相邻象素的中心距离。间距越小，可视距离越短。 分辨率（Resolution）

通常用于数字显示设备，表示总的象素数量，一般写成宽X高的形式，如800X600。 可视角度（Viewing Angle）

当观察者面对LED时可以看到LED的最大亮度，当观察者向左或右移动时，看到的亮度会减少，当亮度减到最大亮度的一半时，此时所处的角度加上向反方向移动得到的角度之和，称水平可视角度，垂直可视角度用同样方式测量。LED的视角厂家会给出参数。 亮度（Brightness）

亮度在任何显示设备中都是最重要的参数。亮度的主单位叫烛光（candela），用CD表示，单个LED的亮度通常用millicandelas，MCD，即千分之一CD，把一个平方米的LED亮度加在一起，就得到单位面积亮度，用尼特（NITS）表示，1 NITS＝1 CD/m2。

红绿蓝三色的亮度必须平衡才能准确的还原真实色彩，换句话说，LED的白色必须是白色，而不是粉红色。如果红绿蓝都处于最高亮度，混合出的色彩通常不是白色，为了得到白色（通常称为6500K色温），红绿蓝中须有一个或两个的亮度调低，为了获取正确的白色，必须反复测量调整亮度，这个过程称白平衡。 可视距离（Viewing Distance）

对于各种显示器件来说，最佳的观察距离应该是人眼无法分辨出象素的最小距离，，这个距离大约是点间距的3400倍。电视和电脑的观测距离通常要小于这个要求，但可接受的距离不能小于点间距的1700倍。 灰度等级（Grey Levels）

也称色彩深度，指不同亮度的数量，红绿蓝有各自的灰度，在全彩色系统中一般是256级灰度，可以产生256X256X256＝16,777,216种颜色，在PC中称为24位色，在LED显示

系统中称为8位系统。

LED显示屏能表现的色彩数量取决于RGB三色的灰度等级，在标准的全彩显示屏中为256级灰度，对于体育场馆的LED全彩系统，256灰度是不够的，无法准确的恢复还原色彩。 刷新率（Refresh Rate）

显示屏画面更新的速率，通常用赫兹表示（Hz）。与帧频是不同的。 帧频（Frame Rate）

显示屏每秒显示的图像帧的数量，通常取决于输入的信号(25 fps for PAL, 30 fps for NTSC)

场频（Field）

PAL和NTSC的一半帧，因为PAL和NTSC是隔行扫描，每次刷新只显示半帧图像。 高级概念

纯绿（Pure green）和真绿（true green）过去30年，各种颜色LED被相继开发出来，首先是红色，黄色，黄绿色，蓝色LED和纯绿LED在90年代相继被日亚工程师发明。至此,制造LED全彩色显示屏成为可能。播放视频的LED显示屏必须用纯绿，如果用黄绿来做，颜色肯定不真实，如果一个象素里绿管的数量很多，比红管和蓝管的数量多，那肯定是黄绿管，因为黄绿的亮度不够，必须用多个，但黄绿LED价格低廉。该种显示屏俗称伪彩屏。

GAMMA矫正（gamma correction）

这是一种通过变换函数来减少灰度数量，从而产生一个更接近真实环境的色彩和对比度，全彩屏实际表现的颜色受到很多限制，当夜晚时，必须降低屏体亮度，此时能够显示的色彩就会减少，因此，数字RGB显示的色彩肯定少于16M色，为了解决这个问题，需要更高层次的灰度，1Bill色的系统（红绿蓝各1024级色）可以表现更真实的色彩，因为从256级灰度扩大到1024级，极大的丰富了可表现的色彩数目。 虚拟象素技术（Virtual Resolution） 也称共享象素或动态象素，将4倍于物理象素的象素快速的按奇偶列和奇偶行分4次送到物理象素上显示，其效果相当于将间距缩小一半，其成本与传统做法基本相比，基本没增加，但可以做到原来4倍的分辨率。 一致性（Uniformity）

整个画面的质量很大程度上取决于LED的一致性。一致性的问题是LED固有的问题，当LED生产时。他们的亮度，视角，还有其它的特性实际上都不统一，这些参数分布在某一范围，制造商工艺控制的越好，这个范围越小，选用优质厂商提供的LED可以减少调试的工作量，人眼对颜色和亮度的敏感度相当高，对于LED之间的差别很容易察觉，特别在高亮的显示系统中，这种差别更大，设计者必须采用各种技术来消除这种差别，增加一致性。 色差（Colour Shift）

LED显示屏由红绿蓝三色组合来产生各种颜色，但这三种颜色由不同材料做成，视角是有差异的，不同LED的光谱分布都是变化的，这些能被观测的差异称为色差。当偏过一定角度观察LED时，其颜色发生改变,人眼判断真实画面的色彩的能力（比如电影画面）比观测计算机产生的画面要好。 单元板规格（Cell board size）

指单元板的尺寸，通常用单元板长乘以宽的表达式表示，以毫米为单位。（48×244） 单元板的解析度（Cell board pixels）： 指一块单元板有多少个像素，通常用单元板像素的行数乘以列数的表达式表示。（如：64×32） 像素密度（Lattice density）

也称点阵密度，通常指每平方米显示屏上的像素个数。

每平方米最大的功耗（Consumption per sqm） 每平方米每小时的最大耗电量，通常是指显示屏全白色工作情况下的耗电量。因为在电源设计上我们采用了增容设计，所以在显示屏满负荷情况下，也不会达到电源的最大功率，对显示屏起到了很好的保护作用。 重量（Kg）

通常指每平方米屏体的重量（含电源、边框等），但不包括框架的重量。 通讯距离（Communication distance）

操作平台（电脑）与屏幕之间的距离。通常8芯网线传输不大于130米，光纤传输在500米—1300米。

支持模式（Support mode）

VGA的英文全称是Video Graphic Array，即显示绘图阵列，通常说的显卡接口。VGA支持在640X480的较高分辨率下同时显示16种色彩或256种灰度，同时在320X240分辨率下可以同时显示256种颜色.

肉眼对颜色的敏感远大于分辨率，所以即使分辨率较低图像依然生动鲜明。VGA由于良好的性能迅速开始流行，厂商们纷纷在VGA基础上加以扩充，如将显存提高至1M并使其支持更高分辨率如800X600或1024X768，这些扩充的模式就称之为VESA（Video Electronics Standards Association，视频电子标准协会）的Super VGA模式，简称SVGA，现在的显卡和显示器都支持SVGA模式。不管是VGA还是SVGA，使用的连线都是15针的梯形插头，传输模拟信号。

五、显示屏大小的计算方式。 1．室内显示屏的计算方式。

（1）给出屏的具体数据（长、宽，面积）。

a.例子：所做屏的规格是Φ5(指像素的直径)屏，屏长5.8米，宽2.6米。 b.首先，清楚Φ5屏的技术参数单元板规格为488×244mm，单元板解析度64×32 c.计算所用单元板的块数。

屏长或宽用的板数＝预做屏长或宽÷单元板的长或宽 屏长用的板数：5.8米×1000÷488=11.89≈12 屏宽用的板数：2.6米×1000÷244=10.65≈11 d.计算实际的屏的大小。

实际屏长或宽用＝单元板的长或宽×屏长或宽用的块数 实际屏长：488×12=5856mm 即5.856米 实际屏宽：244×11=2684mm 即2.684米 e.屏的面积：5.856×2.684=15.72(平方米)

注：通常清况屏体外边框尺寸在屏体尺寸基础上每边各加5-10cm。 f.屏的分辨率=屏用的板数×单元板的解板度 屏的分辨率=（12×64）×（11×32）

（2）只给出屏的面积，没有长宽。

a. 例子：做一个面积为9㎡的屏，屏的规格是Φ5(指像素的直径)。

b. 如果只给出了面积，长宽我们要自己算。可以按长、宽4：3或16：9的比例去算。这样画面效果好。(这里以4：3为例) c. 理论屏屏长为：长=（面积÷12）的平方根×4

例）

红色LED 灯亮度：亮度（CD）/M2÷点数/M2×0.3(白平衡配比占30%)÷2 绿色LED 灯亮度：亮度（CD）/M2÷点数/M2×0.6(白平衡配比占60%) 蓝色LED 灯亮度：亮度（CD）/M2÷点数/M2×0.1(白平衡配比占10%) 注：详细计算方法见第三节。

7． 为什么选用DVI 显示接口标准？

（1） DVI 显示卡接口是符合计算机国际标准的显示接口； （2） 无需打开机箱，即可方便安装； （3） 显存高，动态画面显示能力强； （4） 软硬件兼容能力强；

（5） 支持所有操作系统及应用软件，显示灵活方便； （6） 大批量生产，成本低，维护方便。 8． 显示屏能不能用笔记本控制，为什么？

可以。笔记本电脑的显卡是内置的，无法实现与控制系统的连接。但是可以外接一个装置。 9． 全彩屏使用日亚管与使用国产管除价格外有哪些区别？

（1）管芯：日亚公司自主生产管芯，国产管一般使用美国或台湾公司的管芯； （2）封装：日亚公司自主封装，国内无生产工厂，国产管封装厂家较多；

（3）一致性：日亚管同批管芯波长相差较小，一致性好，国产管一致性相对较差； （4）使用寿命：日亚管使用寿命相对较长，国产管衰减比较严重； 10．室内模块全彩屏与贴片全彩屏有什么区别？

（1）发光部分：模块全彩屏的显示模块一般为黄绿的，纯绿的模块价格较贵； 贴片全彩屏一般使用纯绿管芯；

（2）显示效果：模块全彩屏像素点视觉感觉较粗，亮度较低，容易有马赛克现象； 贴片全彩屏一致性较好，亮度较高；

（3）维护：模块全彩不易维护，整块模块更换成本较高； 贴片全彩易维护，可进行单灯维修更换； 11．户外屏能不能用表贴LED，为什么？

不能。户外屏安装结构要求严格，贴片LED 无法适应户外的恶劣环境； 户外屏亮度要求较高，目前贴片LED 无法达到户外屏的亮度要求。 12．户外屏的生产周期为什么比较长？

（1）原料采购：LED 灯管采购周期较长，尤其进口管芯，订货周期需4—6 周； （2）生产工艺复杂：需经过PCB 设计、罩壳制作、灌胶、调白平衡等； （3）结构要求严格：一般为箱体设计，需考虑防风、防雨、防雷等。 13．如何帮助用户选择适合的显示屏？ （1）显示内容的需要；

（2）可视距离、视角的确认； （3）屏体分辩率的要求； （4）安装环境的要求； （5）成本的控制；

14．显示屏一般的长宽比例是多少？ 图文屏：根据显示的内容确定；

视频屏：一般为4：3 或接近4：3；理想的比例为16：9。 15．一套控制系统能够控制的点数？

通讯屏A 卡：单色、双色1024×64 通讯屏B 卡：单色：896×512 双色：896×256 DVI 双色屏：1280×768 DVI 全彩屏：1024×512 16．显示屏的安装要求？

供电要求：供电接线点应在屏体尺寸之内 220V 市电供电，火线0 线接地线； 380V 市电供电，三火线一0 线接地线； 火线与0 线导线截面积相同；

10 千瓦以上显示屏应加降压启动设备。 通讯要求：通讯距离是以通讯线长为定义。

要以所安装显示屏的型号所用通讯线长度标准来安装通讯线。 通讯线禁止与电源线在同一线管内走线。 安装要求：显示屏安装左右水平，不准许后倾 吊装要加装上下调节杆 壁挂安装前要装前倾脱落钩 落地安装要加定位支撑螺栓。

伸缩式安装，考虑承重和灵活性等。 第五节 LED显示屏通用技术特点

1、 显示通用技术特点

a.256级灰度控制技术 b.非线性校正技术 c.Gamma校正技术 d.亮度调节技术 e.静态恒流驱动 f.帧同步技术 g.网络功能

2、显示屏专有技术特点

a.像素共享技术 b.8192级非线性灰度控制技术 c.二级Gamma校正技术 d.无级（连续）亮度调节 e.高清晰视频枝术应用 f.数字视频图像的无损传输 3、显示屏工艺特点 a.材料控制工艺

(1) LED的离散控制技术 (2) 排列/混色技术 b.模组控制工艺

(1) 标准化“大模组”结构 (2) 定位面罩的应用

(3) LED排列技巧 (4) 大模组结构对温度调节的影响 c.箱体结构设计工艺

(1) 定位柱的应用 (2) 密封式箱体结构 (3) “后维护”结构 (4) 航空接插头的应用 d.屏体结构

(1)平整度好 (2) 大视角 (3) 高强度 (4) 易于远距离运输 4、显示屏系统扩展技术优点综述

a.软件兼容性强：编辑、制作容易，显示内容丰富，布局随意，应变能力强 b.网络接口功能强大：具有广泛的网络接口功能

c.多种视频信号输入接口：标准信号，模拟RGB，高清晰电视信号，数字视频，有线电视 5、系统设计 1）、设计原则

a.设计系统使用的发光、驱动材料均为优质原材料,控制系统可以方便实现软、硬件升 级 b.针对发光材料的使用衰减，彩用单基色、单点亮度可调，确保亮度的一致性 c.采用行内领先的成熟技术，保证系统的安全稳定 d.高可靠性、实时性、容错性、不间断性移稳定运行

e.具有高清晰图像处理能力、快速的应急响应以及合理的网络运行环境 f.具有快速应变能力，处理临时出现的意外情况，保证公众信息的顺利传递 g.具有良好的扩展性能和方便的软/硬件升级空间

h.具有标准的模块化结构，方便屏体的拆装和日后的维护 2)、设计指导思想

a.满足视频、广告、现场直播、计时记分的各项基本使用要求

b.采用成熟的先进技术、高起点、高水平、高质量，保证显示屏系统使用的安全性、可靠性以及经济性能，确保万无一失

c.屏体结构模块化、标准化、方便安装、维护保养，降低安装维护成本

d.软件设计模块化、规范化、标准化，具有良好的用户操作界面和兼容性，同时具有良好的升级扩展空间

e.系统具有优良的节能、环保性能

f.严格遵照行业标准、检测标准、ISO9001国际质量认证标准设计 3)、设计依据

a.依据用户的实际需求 b.依据施工现场的实际情况 c.满足用户对显示屏使用功能的基本要求 d.用户提供的工程图纸 4）、硬件设计说明

a.控制系统设计 b.通讯系统设计 c.显示系统设计 d.计时时钟系统设计 6、结构设计 1）、材料选择

采用角钢作为屏体框架的主要材料，进行防腐、耐火处理 2）、箱体结构

采用大箱体结构，箱体材料进行打磨、镀锌、喷塑处理、具有防水/耐腐蚀功能。箱体具有厚度薄、重量轻、强度高，采用定位柱技术保证安装精度等特点。 3）、框架结构

由于采用标准的箱体结构，使得屏体框架结构简单，定位精度及屏体的安装工艺容易控制，保证了整屏的平整度 4）、联接结构

采用焊接和连接件并用的联接方式，简单易行，可以确保联接强度，同时提高屏体的安装效率

7、系统防护功能设计 1）、安全配电系统

a.上电系统（PLC智能上电/双源互投配电） b.防静电设计 c.防雷设计 2）、屏体结构安全设计

a.防风设计 b.防震设计 c.防水设计 d.防潮/防结露设计 e.防尘设计 f.防氧化/防腐蚀设计 3）、温度控制系统设计

A.屏体的散热系统及防高温设计

a.优良的驱动IC选择 b.完善的工艺设计 c.完备的系统防护设备

d.先进的系统防护技术：即“动态散热”技术，密封式对流散热，空调冷却式内部对流散

热

B.屏体的防低温设计

进行低温模拟实验，即采用“低温模拟实验箱”模拟北方的现场环境，测试光材料、单元模组、驱动IC、线路板在低温下的工作特性，得出屏体适应现场环境的合适参数，满足屏体的正常使用。显示屏目前已经顺利通过由国家通用电子元器件质量监督检验中心主持测试的“-40℃低温环境可靠性实验”同时，采用环境监控系统，在显示屏体内部设置“远红外线加热器组”，可以迅速提高屏体后部维护空间的环境温度，为驱动电路提供合适的工作温度，预热电路元件。 4）、环境参数自动监控系统

a.LED显示屏专用的环境参数控制系统 b.环境参数控制系统主机 c.传感器组 d.环境参数调节/执行机构 e.通讯接口

第六节 led电子显示屏的设计与选择

1． 显示屏的尺寸设计

在设计屏体大小时,有三个重要的因素: (1) 显示内容的需要； (2) 场地空间条件；

(3) 显示屏单元模板尺寸（室内屏）或象素大小（户外屏）。 2． 耗电与电源要求

显示屏的耗电量分为平均耗电量和最大耗电量。平均耗电量又称工作电量，是平时 实际耗电量。最大耗电量是启动时或全亮等极端情况时的耗电量，最大耗电量是交流电供电（线径，开关等）必须考虑的要素。平均耗电量一般为最大耗电量的1/3。

显示屏属大型精密电子设备，为了安全使用及可靠工作，其AC220V 电源输入端或 与其相连计算机的AC220V 电源输入端必须接地。

注：计算机的AC220V 电源输入接地端已与计算机机壳相连。 3． 户外屏应考虑的问题 户外屏的主要问题如下:

（1）显示屏安装在户外，经常日晒雨淋，风吹尘盖，工作环境恶劣。电子设备被淋湿或严重受潮会引起短路甚至起火，引发故障甚至火灾，造成损失； （2） 显示屏可能会受到雷电引起的强电强磁袭击；

（3） 环境温度变化极大。显示屏工作时本身就要产生一定的热量，如果环境温度 过高而散热又不良，集成电路可能工作不正常，甚至被烧毁，从而使显示系统 无法正常工作；

（4） 受众面宽，视距要求远、视野要求广；环境光变化大，特别是可能受到阳光 直射。

针对以上特殊要求，户外显示屏必须做到：

（1） 屏体及屏体与建筑的结合部必须严格防水防漏；屏体要有良好的排水措施，一 旦发生积水能顺利排放；

（2） 在显示屏及建筑物上安装避雷装置。显示屏主体和外壳保持良好接地，接地电 阻小于3 欧姆，使雷电引起的大电流及时泄放；

（3） 安装通风设备降温，使屏体内部温度在-10℃～40℃之间。屏体背后上方安装轴 流风机，排出热量；

（4）选用工作温度在-40℃～80℃之间的工业级集成电路芯片，防止冬季温度过低使显示屏

不能启动。；

（5） 为了保证在环境光强烈的情况下远距离可视，必须选用超高亮度发光二极管； （6） 显示介质选用新型广视角管，视角宽阔，色彩纯正，一致协调,寿命超过10 万小时。显示介质的外封装为目前最流行的带遮沿方形筒体，硅胶密封，无金 属化装配；其外型精致美观，坚固耐用，具有防阳光直射、防尘、防水、防高 温、防电路短路“五防”特点。

第七节 台湾LED产业概况及发展趋势

前言

目前，LED主要产地集中在日本、中国台湾、北美等地区。台湾LED产量在全球名列前茅。在今后一段时期内，仍将保持快速发展的势头。随着移动通信业的迅猛发展，使得用于移动电话、PDA等产品的SMT（表面贴装技术）型LED需求量大增，在此推动下，2002年上半年台湾LED产量同比增长了30%。另据统计，在2002年全年，全球LED产值达到了32.8亿美元，台湾为8.67亿美元，占世界总产值的27%。目前，台湾已成为仅次于日本的世界第二大LED生产基地。来自台湾官方的预测表明，到2005年，全球LED市场规模有望达到100亿美元，无疑将对台湾LED产业发展产生很大的刺激作用。

随着官方与私营高科技企业之间合作的加强，台湾也开始致力于白色LED的新技术研发，由于看到白色LED在下一代光源新技术应用中的巨大潜力，2002年9月，在官方的大力支持下，台湾成立了由11家顶级LED公司组成的“下一代光源新技术研发集团”，该组织专注于以白色LED为核心的下一代LED新技术的研发，并制定了目标，即到2005年，攻克发光效率为50流明/瓦（lm/w）的白色LED的批量生产技术（目前，白色LED的发光效率达20流明/瓦），进而开发发光效率为100流明/瓦的白色LED。

除了加紧白色LED研发进程之外，台湾还在不断扩大红外线LED的生产。通信技术的快速发展使得应用于PDA及移动电话的红外线LED需求量逐步攀升，特别是中国内地市场，据预测，中国内地的红外线LED产量在今后几年将快速增长，3年内年均增长率可望达到22%。正是看准这一发展契机，台湾各红外线LED厂商纷纷在祖国大陆建厂，希望能在这一块市场大蛋糕上分得更多，如台湾知名厂家立綦电子公司在2002年新建了一座工厂，将月生产能力增加到6000万只。由于未来红外线LED将向小型化，大功率片式产品方向发展，所以与关注白色LED的技术更新一样，台湾各LED厂家也在不断加强研发力度，改进生产技术，以跟上发展的步伐。

此外，照明光源用LED也是其发展的一个重要方向。由于普通冷阴极管和日光灯管的使用寿命一般在2万小时左右，而LED的寿命可以达到10万小时，又有高亮度，低耗等独特优势，使得LED光源具有光明的前景。台湾厂商也在加紧技术攻关，主要是解决其成本、性能等方面的问题。预计再过10年左右的时间，LED照明灯将有望走入人们的生活。 LED产业概述及市场现况

LED产品沿革与应用：LED分为可见光及不可见光两类，可见光以1烛光(cd)作为传统与高亮度之分界，而不可见光的短波长红外光可做红外线无线通讯使用，长波长红外光则使用于短、中距离光纤通讯上，作为光通讯用途。1960年代末期，全球出现最早红光LED商品，当时大都应用在计算器及手表上，因其发光效率低，故很快被TN/LCD所取代。时至1968年时因化合物半导体结晶成长技术逐渐成熟，美国HP公司首先使用GaAsP制成黄光LED，不过由于其发光效率亦无法提高，应用产品亦无法普及。1993年日本Nichia公司成功开发出蓝光LED，随后因技术不断突破，发光亮度持续提升，使得LED产品逐渐全彩化。

LED因寿命长且耗电量低，故应用市场渐趋于广泛，如指示灯、大型看板、扫描仪、传真机手机、汽车用灯、交通号志灯等应用。在照明光源部分，目前LED因亮度及价格尚未具备取代条件，但随着技术及亮度持续提升，目前预计2003年在亮度将逐步取代白热灯与日光灯，价格也会因量产技术进步而costdown，应用需求将大幅增加。

LED产品制程及特性：LED上游磊芯片制作约占制造成本7成，其原理为将一层或多层单晶层成长于基板上，形成含有多种化学元素累积的芯片，其发光颜色与亮度由磊晶材料决定；中游则将磊芯片蒸镀金属后制作电极，经蚀刻再切割崩裂成晶粒；下游则封装晶粒，制成如指示灯、数字显示器及红外线发射器等各式LED产品。而LED的产品特性，因其发光原理为将化合物半导体施加电流，透过电子与电洞的结合，其过剩能量以光的形式释放出来，达到发光效果，因其发光现象属冷性发光，故无须暖灯时间，且寿命可长达10万小时以上，并具有体积小、用电省、反应速度快及高可靠度等等优点。

专利权形成产业进入障碍：目前LED黄、红光技术已较成熟，蓝光部分则开发较慢，且价格较贵（为其它颜色10倍），亮度也差，故蓝光上具有开发潜力。蓝光日本Nichia公司开发最早，且申请多项专利权保护，因此台湾在发展蓝光时，较难避掉此专利问题。目前可避开Nichia的专利为Cree（使用碳化硅作基板），虽然Cree亮度较低，在亮度较低的市场需求中，Cree的蓝光LED呈现供不应求的状况，但台湾方面目前亦没有申请这方面专利，故即使有能力生产，但也无法制造出售。

LED具有节省能源优势 由于LED省电，其耗电量只有传统灯泡的1成，故各国政府极力推广。台湾方面，如果以LED取代传统照明光源，估计每年可省下1座核能电厂电力。以交通号志为例，若由原有白炽灯泡改成LED，则每日的耗电量可从55度变成10度，用电节省8成。未来全球的交通号志全面改建为LED产业的重要商机之一，目前台北市政府的交通管制工程，已于去年6月份在仁爱及光复南路口试用LED号志，估计未来若以台北市1650处号志路口来计算，全年约可节省2710万度电，而全台湾交通号志若全面改建，其商机可高达80亿元台币。

LED产业全球市场现况 以可见光LED与不可见光LED来区分，目前不可见光LED约占40%，但成长率高于可见光市场，1998~2003年五年的复合成长率估计为76.24%；而可见光LED全球市场，我们以LED成品来计算，2000年全球总产值为29亿美元，较1999年成长9%，估计未来3年成长率约11%，成长远低于不可见光。日本方面，目前在全球可见光LED市场，产值超过全球一半，排名首位，且蓝、白光技术领先各国，日本LED产业不但掌握技术，企业规模亦相当庞大，横跨上中下游产品，其较重要LED公司，为Nichia（掌握蓝、白光技术）、丰田合成及住友化学等。目前台湾可见光LED领域，产值排名在日本之后，居世界第二位，市占率达18%，略高于美国产值，但未来台湾的LED产业，应专注于较具发展空间的不可见光部分。

LED产业未来的发展趋势

高亮度LED为未来趋势：高亮度LED的三大市场为：汽车车灯市场、交通号志市场及全彩LED显示屏。 （1）汽车车灯市场方面，红色高亮度LED应用于汽车第三煞车灯，而左右尾灯、方向灯及车边标识灯，可使用红色或黄色高亮度LED，而汽车仪表板上则需要各种颜色的高亮

度LED，故汽车市场商机庞大。 （2）交通号志方面，使用高亮度LED主要为节省能源，且在阳光照射下可仍清楚辨识。依据资料显示，目前全球约有2000万座交通号志，而每一个红、黄、绿灯估计需要使用200颗高亮度LED，故一座交通号志约需600颗高亮度LED，如果考虑每年新设的交通号志加上更换旧交通号志，估计每年大约有200万座，以每座更新成本约1.5万台币计算，未来每年全球交通号志估计约有300亿的市场值。

（3）全彩LED显示屏方面，目前高亮度LED已可以产生红、绿、蓝三原色的光，组成大型全彩LED显示屏，目前大型LED看板的使用以日本、中国、香港、韩国、台湾、新加坡等亚洲地区为主，欧洲及美国其次。中国大陆运用大型户外LED看板宣达政令，故有其一定之需求；欧洲方面，常见的应用是文字显示及气象预报图像，另也盛行使用LED显示屏做为广告招牌。目前目前高亮度LED厂商持续costdown，市场接受度已逐渐提高，且高亮度LED价格高于传统LED，厂商投入意愿较大，未来可望逐渐取代传统亮度LED市场。

白光LED为未来发展重点 白光是一种多颜色混合光，如蓝光加黄光可得二波长白光；蓝、绿、红光混合可得三波长白光。白光LED与传统灯泡比较，具有绝对性优势，包括体积小、寿命长、低电压、省电、无辐射等，为未来之照明光源，但目前白光LED因单价仍高且亮度不够，目前只应用于如汽车仪表的特殊利基市场。现今白光LED制作方法有下列三种：

（1）使用红、蓝、绿光三颗LEDChip(3波长型)，利用调整通过三颗LED的电流来产生白光，此法效率高，但生产成本也最高。 （2）使用黄、蓝光两颗LEDChip(2波长型)-利用调整通过二颗LED的电流来产生白光，此法成本较低。

（3）以氮化铟镓LEDChip产生的蓝光为基础，激发黄色无机萤光粉或黄色有机萤光染料，产生白光(Nichia专利)，生产较容易，其效率较低，成本也较低，但目前大部分白光LED采用此方法。

化合物半导体潜力无限 化合物半导体除可制造LED以外，亦可制造无线通讯使用的微波组件、光纤通讯、雷射二极管等各项产品。化合物半导体因可突破硅元素1GHz微波频率限制，具有高输出功率，故目前占有62%全球微波市场，由于未来通讯市场将蓬勃发展，故LED上游磊晶技术未来尚具有高度发展潜力。但除了原本LED上游磊晶厂积极跨足此应用领域外，由于磊晶制程类似，通讯组件磊晶业者也可能跨足LED磊晶生产，此对LED上游产业投入变量，去年下半年LED产业库存大增，即厂商对通讯组件过度乐观，大幅扩产，而手机市场不如预期，转而大量生产LED磊芯片所导致。

LED衍生出发光原理相似的OLED 有机发光二极管OLED（OrganicLightEmittingDiode)，其发光原理和LED类相似，同样是利用材料的特性，运用电子与电洞结合后发出光源。因具有自发光的特性，不需要背光模块及彩色滤光片，亦不需要一般TFT-LCD的灌液晶制程，在玻璃基板可由2片减为1片之下，重量可大幅减轻，且具有高应答速度、亮度高、广视角、全彩化等特性，极具发展潜力，预估到2003年全球会有10亿美元市场。OLED为Kodak于1987年完成开发，1997年Pioneer将其商品化，目前应用于手机、PDA、数字相机、汽车用仪表板、音响显示屏等产品。台湾较积极厂商为铼宝（铼德转投资）、东元激光（东元转投资）、光磊等，还在研发阶段的则有奇美、仁宝、达棋、精碟、国硕、联宗、胜园(胜华转投资)等。

第八节 2008年全球LED市场销售将逾56亿美元

美国市场研究公司Communications Industry Researchers(CIR)预测，5年内全球LED市场将从2004年的32亿美元，增长至2008年的56亿美元。

CIR新出的报告指出:2006年之后高亮度LED(亦即HB-LED)─尤其是超高亮度的LED(又称UHB-LED)，销售增长幅度势必极速B-LE到在2008年的营收估计可达26.4亿美元，而UHB-LED可望占全球LED市场的22%。

CIR表示：“一般照明设备将是未来的主流，2008 年可望达8.44亿美元。”其分析师预计明年将是LED发展的重要关键：“因成本大幅减少，数量势必剧增。”

目前，标准及指示灯LED虽占了出货的大宗，但未来HB-LED和UHB-LED将出现显著的营收。

报告中总结到，预计在2004-2008年期间，汽车、信号灯及背光应用将占了市场销售量的60%。

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