什么是LED和LED的发光原理

LED是light emitting diode的英文缩写,中文名:发光二极管. LED发光二极管是由元素谱中的Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了 这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，发光效率越高。

LED的优势特长与在显示屏上的应用

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），发光效率高,所以在大型的显示设备中，目前尚无其它的显示方式与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。通常为了工程安装方便,把多个像数点在PCB电路板上做成 8*16/16*16/16*32/32*32的标准点阵形式,称之为显示模组：为了加强显示屏的结构强度,显示模组将安装于经加强强度的铁箱上面,该箱体还容纳有电源、控制系统、散热系统等装置,并具有防水、防尘、防雷、防震等功能；多个带显示模组和系统的铁箱即构成整个LED显示屏。

灰度等级

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16/32/64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256/16384级灰度的,这种灰度等级实现的颜色组合与颜色过度已远远超过人眼对彩色分辨能力。

分辨率

指显示终端在水平和垂直方向上对画面的处理和显示能力，通常用水平方向的有效像素数和垂直方向的有效像素数的乘积，即有 效像素总数来表示。

光学术语

　　A、光通量：luminous flux 符号为φ光源在单位时间内发出的光量,单位为流明(lumin),符号为lm；
　　B、发光强度：luminous intensity 符号为I 光源在给定方向上很小的立体夹角内所包含的光通量dφ与这个立体角dQ的币值,单位为坎特拉(cd) 1cd=1000mcd。
　　C、光亮度：luminous， 符号为L光源在给定方向上很小的立体夹角上的发光强度与垂直于给定方向的平面上的正投影面积的比值。单位为坎特拉每平方米(cd/m2)
　　D、光效：单位 流明/每瓦 Lm/w，说明 电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示.。

点间距P

任意相邻的两个像素的物理中心的间距，另一种叫法把此间距当成像素的发光直径φ；点间距越小，在近距离观赏时显示屏的图片细腻程度越好；点间距越大时，最佳观测距离增大，LED的发光强度也需适当增高。
色温

光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温,单位：开尔文[K]。色温光色的气氛效果 >5000K 清凉(带蓝的白色) 冷的气氛 3300-5000K 中间(白)爽快的气氛 <3300K温暖(带红的白色)稳重的气氛

虚拟像素技术（又称LED复用技术或像素分解技术）

将一个像素拆分为若干个彼此独立的LED单元。每一LED单元以时分复用的方式再现若干个相邻像素的对应基色信息。以常用形式为2R+1G+1B的四像素型动态像素为例，将一个像素拆分为四个彼此独立的LED单元。每一LED单元以时分复用的方式再现四个相邻像素的对应基色信息，一般情况下，各LED相互之间为等间距均匀分布。 优点（以四像素型动态像素技术为例）虚拟像素（物理上不存在，但实际上可实现的像素）密度提高到4倍；有效视觉像素密度最大可提高4倍。不足该技术由于采用了LED等间距均匀分布，因此组成每一个像素的LED之间的间距呈现最大离散状态。与LED集中分布方式相比，像素的混色 性能稍差一点；在物理亮度相同的情况下，显示屏的视觉亮度较弱。由于对每一只LED采用了时分复用方式，循环扫描相邻四像素的信息，因此在显示单笔划的文字时会出现字迹不清现象。虚拟像素技术适用于观看距离大于显示屏物理像素间距P的2048倍。
余像技术

在显示系统中，当显示的信息向某个方向以一定的速度滚动时，利用人眼视觉暂留的特点；在相邻的两个像素之间会产生一系列移动的、物理上不存在的虚拟像素，从而提高显示屏的分辨率。一般应用于文字条屏的显示。
非线性灰度校正技术

当灰度级别提高到较高层次后，人眼对低亮度极差极其敏感，而对高亮度级差不能清晰分辩，造成人眼对亮度的实际分辨能力与测量仪器的线性灰度等级有较大差异，这就需要对LED发光器件进行非线性视觉校正，压缩底亮度级差、扩大高亮度级差，使实际显示的灰度级差符合人眼的生理视觉。这种方法将增加运算的难度和系统复杂性，是一种先进的视频处理技术。

恒流驱动技术

当LED用恒压驱动时，由于LED的PN节非线性特征，其通过的电流大小对所施电压极其敏感，同时各LED的具体参数又因工艺因素产生差异，还有显示屏工作时各点的温度差异，都会导致各LED发光强度不一，影响到显示屏的匀色特性，甚至会导致部分LED工作在非正常工作范 围内而引起过早老化和损坏。而当采用恒流驱动技术时，只要把恒电流确定在LED的额定工作范围内（其I/V特性接近直线），就可以使LED的发光强度基本不会受到工作电压、工作温度和自身参数的影响，从而确保LED显示屏亮度和色度的均匀性。中高端的LED全彩显示屏都应采用恒流驱动技术。

自适应亮度调节技术

当显示屏工作于不同的工作环境下（如昼、夜、朝、夕、阴、雨、阳光等），LED显示屏会根据环境的光照强度，自动调节显示屏的发光强度从而获得最佳亮度与对比度，以满足人们的视觉效果。