LED显示屏亮度和颜色的调整方法
目前,双基色发光二极管(LED)显示屏的生产制造数量比较多,其技术也相对成熟。各个企业制造的显示屏的结构、原理基本相似,有些专业生产显示多媒体卡,因此,提高显示屏的技术性能、降低成本是各个企业竞争的关键所在。现在,市场上销售的LED显示屏的价格基本相同,但是,不同的企业生产的显示屏的质量不同,其原因是多方面的,主要有:①LED显示模块的质量、亮度、亮度均匀性、封装等技术;②数据的通讯传送方式,抗干扰能力;③显示扫描电路电流的多点调整,控制每一点的电流。经过多点调整的显示屏不仅均匀性比较好,而且显示图像的亮度、颜色效果更好,**显示扫描电路具有比较好的显示效果,但是价格相对较贵。
现在,市场上销售的LED显示屏是很多企业利用相同的设计技术、方法、显示模块生产的,但其性能差别比较大。颜色配比的不同,产生图像效果差别就很大;模块的扫描频率、工作电流既影响亮度,又涉及到使用寿命等问题。因此,正确地确定各项技术参数是制造显示屏的关键所在,也可以说是显示屏技术经验的体现。
2 显示扫描原理
各个企业制造的LED显示屏的控制结构有所不同,但是,显示屏的显示扫描电路基本相同。双基色LED显示屏的显示扫描电路如图1所示。在图1中,IC1、IC2是数据锁存器电路74HC595,分别锁存红色、绿色数据,它们的性能是:①串行输入8位并行输出;②数据锁存、数据清除功能;③输出具有比较强的驱动能力。电阻RPB1、RPB2是限流电阻,根据颜色和模块的亮度来选择他们的数值。ML1是双色LED显示模块,共有8行X8列=64个LED,其中,8个引脚是红色信号输入端,8个引脚是绿色信号输入端,8个引脚是行控制输入端,共有24个引脚。三极管 Q0,Q2,…Q7是行选通、驱动作用。IC3是3-8地址译码电路74HC138,8个选通输出端分别控制相应的行。图中电路是显示屏的原理电路,其数据传送方式是数据传送与行信号异步进行:首先,同时传送8位红、绿颜色数据到电路IC1、IC2并将数据锁存,然后再传送行控制信号点亮一行LED,接下来重复上述操作,只是行信号移至下一行,依次到*八行为止,即是一次完整的扫描过程。
显示扫描电路板的设计要求具有比较低的生产成本,因此,许多企业都设计成双面电路板,这样可以节省约三分之一的电路板成本。在显示模块的相应尺寸范围内,要安放上图中的全部元器件,其对应的双层印刷电路板编制具有较大难度,所以IC1电路特别适合点阵扫描原理的LED显示模块的驱动。显示扫描电路都是采用串行方式传送数据,这样既可以节省电路板的位置,又适合显示屏与计算机之间的数据传送。
3 工作状态分析
显示扫描电路的原理是动态扫描方式,不能静态测量其工作电流,因此,要计算出工作电流,就要分析动态参数。图2是一个LED的工作电路图。电路中Q8是驱动电路,正端接电源,控制端接74HC138的输出,输出端接LED发光二极管D,与限流电阻连接,电阻接74HC595的数据输出端。LED的点亮方式是:控制74HC138的片选信号无效,为不选通,之后74HC595输出电平,低电平为点亮信号,再选通74HC138,控制输出选通信号,此时,有电流I0从Q8输出,流过D、R1后,进入74HC595的数据输出端。
在图中,Vab是加在LED上的电压,红、绿色高亮度发光二极管的压降均约2~3V,Vbc是加在限流电阻两端上的电压,通过调节限流电阻的数值,就可以改变电路的工作电流I0,当电阻R1=0时,电路依靠74HC595的输出有源电阻作为限流电阻。
在扫描电路中可以看出,电路结构比较简单,合理地调整各个部分工作参数就能够使电路工作在较佳状态。在选择电路时,还要准确掌握各个公司电路的性能,以及之间的技术参数的差别。不同型号的器件技术参数也有所区别,表1是74HC595的技术参数,表中给出了Texas Instru-ments,ST,PhiliPs公司的74HC595的技术参数。在表中可以看出不同的公司生产的电路略有不同,因此,一块显示屏尽量要使用同一公司的电路器件,以免由于参数的差别影响显示屏的显示效果。
在表1中,Iik为输入尖峰脉冲电流,Iok为输出尖峰脉冲电流,I0为连续输出电流,Vcc为较高供电电压,fmax表示在25℃时的较*作频率(随着负载电容的不同,工作频率也不同),ta为工作温度。表中元件SN74HC595、M74HC595、74HC595对应公司是Texas Instruments,ST,Philips。
4 亮度和颜色的调整
4.1 亮度和颜色的调整
制造大屏幕时,首先要按照亮度指标选择LED或者显示模块,其次是根据选择的产品红、绿、蓝颜色的亮度比来确定哪一种颜色为基准,一般是将亮度比例低的一种作为亮度基准,当基准的一种已经达到较大亮度时,调整另外一种(双色)或两种(全彩)。显示屏幕是双色时,大多数情况下以绿色为基准,调整红色二极管的工作电流。一般是降低工作电流,以平衡颜色黄色为调整标准,这样就要减小整个显示屏幕的亮度。显示屏的颜色调整至较佳平衡状态,则会使屏的亮度降低。如果显示屏幕为了达到亮度要求,将每一种颜色都达到较大的亮度,那么就失去了颜色的平衡,例如:双色屏幕的黄颜色偏红,或者偏绿。
TTL输出低电平约为0.4V,若作灌电流输入,正常的较大灌入电流为35mA,当**过此电流时,输出低电平升高,随着电流的增加,输出低电平不断升高,即有输出电压大于0.4V电路仍工作正常。在显示扫描电路中,工作电流为20mA可以满足控制红色的要求,因为红色LED的亮度比较高;绿色LED的工作电流要**20mA,电流约在30~50mA之间,此时,74HC595的输出电压也要增加,其原因是74HC595有输出电阻,而且是非线性变化。
4.2 扫描频率调整
扫描电路以动态扫描、静态驱动的方式工作。显示屏的扫描频率受到显示模块结构的限制,每个模块有8×8个LED,整个显示屏模块的行数据全部串联,更新一次数据时间比较长,当扫描频率为100Hz时,整屏的亮度就会降低。若降低屏的扫描频率,显示亮度降低。实验证明,描扫频率与颜色的关系比较小。
5 结论
经过对双色LED显示屏的设计和分析,有效地调整了电路的技术参数,得到比较好的显示效果。事实证明,合理地分析电路的技术特性,使电路处于较佳的工作状态,将能达到理想的显示效果。选择不同公司的74HC595电路,显示效果有区别,在一块显示屏中,尽量要选择相同的电路,避免由电路参数不同影响显示效果。
显示屏的设计和制造的重要条件是生产成本,因此,在选择元器件的过程中,在满足要求的情况下,选择价格低的。在本文的技术设计和分析的基础上,将显示屏的电路调节到较佳效果,制造出性能/价格比高的显示屏,具有市场竞争力。
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今天我们要来分享一篇关于户外LED显示屏安装的相关知识。
1.户外显示屏安装注意事项
(1)显示屏和建筑物上安装避雷装置
显示屏主体和外壳要保持良好接地,接地电阻小于3Ω,这样可以加大电流的泄放。
(2)LED显示屏本身的防水措施
屏体以及屏体和建筑结合的地方必须做好防水防漏。显示屏由于安装在户外经常日晒雨淋,工作环境恶劣,所以需要严密做好防水、防潮的作用。以免引起短路、火灾等。
(3)电路芯片选择
选用工作温度在-40℃~80℃之间的工业级集成电路芯片,尽量防止温度过低导致显示屏不能启动。
(4)安装通风设备降温,保持屏体内部温度不会过高
由于显示屏在工作时本身会产生一定热量,如果环境温度过高且散热不良,集成电路可能工作不正常,甚至被烧毁,因此屏体背后上方需要安装轴流风机及时排出热量。
(5)必须选用**高光度发光二极管
为了增加对比度、受众面宽,防止环境周围光线的过度变化,因此需要选用**高亮度发光二极管,保证在环境光强烈的情况下远距离可视。
2.操作显示屏的注意事项
(1)开关顺序
开屏时:先开机,后开屏;关屏时:先关屏,后关机(如果先关闭计算机而不是显示屏的话,很有可能会造成显示屏出现高亮点,LED灯被烧毁);
(2)开关屏不能过于频繁,中间间隔至少5min;
(3)计算机在进入工程控制软件后,才可以开屏通电;
(4)避免在白屏或失控的情况下开屏,因为这个时候系统的冲击电流较大,很*造成短路;
(5)环境温度过高或散热不好时,LED照明要注意不要长时间开屏;
(6)电子显示屏体一部分出现一行非常亮时,要注意及时关屏,在此状态下不宜长时间开屏;
(7)如果显示屏的电源经常跳闸,那就要及时检查屏体或更换电源开关;
(8)定期检查挂接处的牢固情况,如有松动现象,注意及时调整,重新加固;
(9)根据大屏幕显示屏屏体、控制部分所处环境情况,放置防虫鼠药;
(10)大面积的电源可以加电源分段控制器。
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