什么是LED和LED的發(fā)光原理

LED是light emitting diode的英文縮寫,中文名:發(fā)光二極管. LED發(fā)光二極管是由元素譜中的Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)?，反向截止、擊?a href="/page/article/search.asp?query=特性" target="_blank" title="特性">特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光。假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了 這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)合量相對于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，發(fā)光效率越高。

LED的優(yōu)勢特長與在顯示屏上的應(yīng)用

LED的發(fā)光顏色和發(fā)光效率與制作LED的材料和工藝有關(guān)，目前廣泛使用的有紅、綠、藍(lán)三種。由于LED工作電壓低（僅1.5-3V）， 能主動發(fā)光且有一定亮度，亮度又能用電壓（或電流）調(diào)節(jié)，本身又耐沖擊、抗振動、壽命長（10萬小時），發(fā)光效率高,所以在大型的顯示設(shè)備中，目前尚無其它的顯示方式與LED顯示方式匹敵。 把紅色和綠色的LED放在一起作為一個象素制作的顯示屏叫雙色屏色屏；把紅、綠、藍(lán)三種LED管放在一起作為一個象素的顯示屏叫三色屏或全彩屏。通常為了工程安裝方便,把多個像數(shù)點在PCB電路板上做成 8*16/16*16/16*32/32*32的標(biāo)準(zhǔn)點陣形式,稱之為顯示模組：為了加強(qiáng)顯示屏的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,顯示模組將安裝于經(jīng)加強(qiáng)強(qiáng)度的鐵箱上面,該箱體還容納有電源、控制系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)等裝置,并具有防水、防塵、防雷、防震等功能；多個帶顯示模組和系統(tǒng)的鐵箱即構(gòu)成整個LED顯示屏。

灰度等級

無論用LED制作單色、雙色或三色屏，欲顯示圖象需要構(gòu)成象素的每個LED的發(fā)光亮度都必須能調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)的精細(xì)程度就是顯示屏 的灰度等級?；叶鹊燃壴礁?，顯示的圖像就越細(xì)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，顏色過渡已十分柔和，而16/32/64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(dāng)前都要求做成256/16384級灰度的,這種灰度等級實現(xiàn)的顏色組合與顏色過度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人眼對彩色分辨能力。

分辨率

指顯示終端在水平和垂直方向上對畫面的處理和顯示能力，通常用水平方向的有效像素數(shù)和垂直方向的有效像素數(shù)的乘積，即有 效像素總數(shù)來表示。

光學(xué)術(shù)語

　　A、光通量：luminous flux 符號為φ光源在單位時間內(nèi)發(fā)出的光量,單位為流明(lumin),符號為lm；
　　B、發(fā)光強(qiáng)度：luminous intensity 符號為I 光源在給定方向上很小的立體夾角內(nèi)所包含的光通量dφ與這個立體角dQ的幣值,單位為坎特拉(cd) 1cd=1000mcd。
　　C、光亮度：luminous， 符號為L光源在給定方向上很小的立體夾角上的發(fā)光強(qiáng)度與垂直于給定方向的平面上的正投影面積的比值。單位為坎特拉每平方米(cd/m2)
　　D、光效：單位 流明/每瓦 Lm/w，說明 電光源將電能轉(zhuǎn)化為光的能力，以發(fā)出的光通量除以耗電量來表示.。

點間距P

任意相鄰的兩個像素的物理中心的間距，另一種叫法把此間距當(dāng)成像素的發(fā)光直徑φ；點間距越小，在近距離觀賞時顯示屏的圖片細(xì)膩程度越好；點間距越大時，最佳觀測距離增大，LED的發(fā)光強(qiáng)度也需適當(dāng)增高。
色溫

光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時，黑體的溫度稱為該光源的色溫,單位：開爾文[K]。色溫光色的氣氛效果 >5000K 清涼(帶藍(lán)的白色) 冷的氣氛 3300-5000K 中間(白)爽快的氣氛 <3300K溫暖(帶紅的白色)穩(wěn)重的氣氛

虛擬像素技術(shù)（又稱LED復(fù)用技術(shù)或像素分解技術(shù)）

將一個像素拆分為若干個彼此獨立的LED單元。每一LED單元以時分復(fù)用的方式再現(xiàn)若干個相鄰像素的對應(yīng)基色信息。以常用形式為2R+1G+1B的四像素型動態(tài)像素為例，將一個像素拆分為四個彼此獨立的LED單元。每一LED單元以時分復(fù)用的方式再現(xiàn)四個相鄰像素的對應(yīng)基色信息，一般情況下，各LED相互之間為等間距均勻分布。 優(yōu)點（以四像素型動態(tài)像素技術(shù)為例）虛擬像素（物理上不存在，但實際上可實現(xiàn)的像素）密度提高到4倍；有效視覺像素密度最大可提高4倍。不足該技術(shù)由于采用了LED等間距均勻分布，因此組成每一個像素的LED之間的間距呈現(xiàn)最大離散狀態(tài)。與LED集中分布方式相比，像素的混色 性能稍差一點；在物理亮度相同的情況下，顯示屏的視覺亮度較弱。由于對每一只LED采用了時分復(fù)用方式，循環(huán)掃描相鄰四像素的信息，因此在顯示單筆劃的文字時會出現(xiàn)字跡不清現(xiàn)象。虛擬像素技術(shù)適用于觀看距離大于顯示屏物理像素間距P的2048倍。
余像技術(shù)

在顯示系統(tǒng)中，當(dāng)顯示的信息向某個方向以一定的速度滾動時，利用人眼視覺暫留的特點；在相鄰的兩個像素之間會產(chǎn)生一系列移動的、物理上不存在的虛擬像素，從而提高顯示屏的分辨率。一般應(yīng)用于文字條屏的顯示。
非線性灰度校正技術(shù)

當(dāng)灰度級別提高到較高層次后，人眼對低亮度極差極其敏感，而對高亮度級差不能清晰分辯，造成人眼對亮度的實際分辨能力與測量儀器的線性灰度等級有較大差異，這就需要對LED發(fā)光器件進(jìn)行非線性視覺校正，壓縮底亮度級差、擴(kuò)大高亮度級差，使實際顯示的灰度級差符合人眼的生理視覺。這種方法將增加運(yùn)算的難度和系統(tǒng)復(fù)雜性，是一種先進(jìn)的視頻處理技術(shù)。

恒流驅(qū)動技術(shù)

當(dāng)LED用恒壓驅(qū)動時，由于LED的PN節(jié)非線性特征，其通過的電流大小對所施電壓極其敏感，同時各LED的具體參數(shù)又因工藝因素產(chǎn)生差異，還有顯示屏工作時各點的溫度差異，都會導(dǎo)致各LED發(fā)光強(qiáng)度不一，影響到顯示屏的勻色特性，甚至?xí)?dǎo)致部分LED工作在非正常工作范 圍內(nèi)而引起過早老化和損壞。而當(dāng)采用恒流驅(qū)動技術(shù)時，只要把恒電流確定在LED的額定工作范圍內(nèi)（其I/V特性接近直線），就可以使LED的發(fā)光強(qiáng)度基本不會受到工作電壓、工作溫度和自身參數(shù)的影響，從而確保LED顯示屏亮度和色度的均勻性。中高端的LED全彩顯示屏都應(yīng)采用恒流驅(qū)動技術(shù)。

自適應(yīng)亮度調(diào)節(jié)技術(shù)

當(dāng)顯示屏工作于不同的工作環(huán)境下（如晝、夜、朝、夕、陰、雨、陽光等），LED顯示屏?xí)鶕?jù)環(huán)境的光照強(qiáng)度，自動調(diào)節(jié)顯示屏的發(fā)光強(qiáng)度從而獲得最佳亮度與對比度，以滿足人們的視覺效果。