淺談LED顯示屏幕的顯示功能

由于LED的發光顏色和發光效率與制作LED的材料和工藝有關，目前廣泛使用的有紅、綠、藍三種。由于LED工作電壓低(僅1.5-3V)，能主動發光且有一定亮度，亮度又能用電壓(或電流)調節，本身又耐沖擊、抗振動、壽命長(10萬小時)，所以在大型的顯示設備中，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放在一起作為一個像素制作的顯示屏叫雙色屏幕或彩色屏幕;把紅、綠、藍三種LED管放在一起作為一個像素的顯示屏叫三色屏幕或全彩屏幕。制作室內LED屏幕的像素尺寸一般是2-10毫米，常常采用把幾種能產生不同基色的LED管芯封裝成一體，室外LED屏幕的像素尺寸多為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、雙色或三色屏幕，欲顯示圖像需要構成像素的每個LED的發光亮度都必須能調節，其調節的精細程度就是顯示屏的灰階等階。灰階等階越高，顯示的圖像就越細膩，色彩也越豐富，相應的顯示控制系統也越復雜。一般256階灰階的圖像，顏色過渡已十分柔和，而16階灰階的彩色圖像，顏色過渡界線十分明顯。所以，彩色LED屏幕當前都要求做成256階灰階以上的。

有兩種控制LED亮度的方法。一種是改變流過LED的電流，一般LED管允許連續工作電流在20毫安左右，除了紅色LED有飽和現象外，其它LED亮度基本上與流過的電流成比例;另一種方法是利用人眼的視覺惰性，用脈寬調制方法來實現灰階控制，也就是周期性改變光脈沖寬度(即占空比)，只要這個重復點亮的周期足夠短(即刷新頻率足夠高)，人眼是感覺不到發光像素在抖動。由于脈寬調制更適合于數字控制，所以在普遍采用計算機來提供LED顯示內容的今天，幾乎所有的LED屏幕都是采用脈寬調制來控制灰階等階的。

LED的控制系統通常由主控箱、掃描板和顯控裝置三大部分組成。主控箱從計算機的顯示卡中獲取一屏幕像素的各色亮度數據，然后重新分配給若干塊掃描板，每塊掃描板負責控制LED屏幕上的若干行(列)，而每一行(列)上LED的顯控訊號則用串行的方式傳送。目前有兩種串行傳送顯示控制訊號的方式：一種是掃描板上集中控制各像素點灰階，掃描板將來自控制箱的各行像素的亮度值進行分解(即脈寬調制)，然后將各行LED的開通訊號以脈沖形式(點亮為1，不亮為0)按行用串行方式傳輸到相應的LED上，控制其是否點亮。這種方式使用器件較少，但串行傳輸的數據量較大，因為在一個重復點亮的周期內，每個像素在16階灰階下需要16個脈沖，在256階灰階下需要256個脈沖，由于器件工作頻率限制，一般只能使LED屏幕做到16階灰階。

另一種方法是掃描板串行傳輸的內容不是每個LED的開關訊號而是一個8位二進制的亮度值。每個LED都有一個自己的脈寬調制器來控制點亮時間。這樣，在一個重復點亮的周期內，每個像素點在16階灰階下只需要4個脈沖，256階灰階下只需8個脈沖，大大降低了串行傳輸頻率。用這種分散控制LED灰階的方法可以很方便地實現256階灰階控制。