广州LED单元板(LED单元板基本知识)

Posted 2023-05-25

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广州LED单元板(LED单元板基本知识)

一.16s,8s和4s主要区别：
1、扫描方式不一样；
2、亮度不一样（16s小于8s小于4s）；
3、价格不一样，或者理解为使用的驱动IC数量不一样（同一型号16s低于8s低于4s）
目前市场上的显示屏大致可分为静态扫描和动态扫描两种方式！静态扫描又分为静态实像素和静态虚拟！动态扫描也分为动态实像和动态虚拟``分别有 2 扫，4扫，8扫，16扫 ``
举列说明：一个常用的全彩模组：像素为 16*8 （2R1G1B）MBI5026 驱动，模组总共使用的灯是：16*8*（2+1+1）=512 ，MBI5026 为 16位芯片！
（1） 512/16=32，如果是 32 个MBI5026芯片，这块板子是静态虚拟
（2）如果板子上两个红灯串连，用24个MBI5026芯片，是静态实像素。
（3） 12个MBI5026芯片，动态2扫实像素
（4） 16个MBI5026芯片，动态2扫虚拟
（5） 8个MBI5026芯片，动态 4扫虚拟
（6） 6个MBI5026芯片，动态4扫实像素
二.LED 的基本术语VF、IV、WL、IR 解释及光通量换算关系
V 代表电压。
F 代表正向。
I 代表电流。
R 代表反向。
WL代表波长。
故：VF代表正向电压，一般小功率led红、黄、橙、黄绿的vf是1.8-2.4v，纯绿、蓝、白的vf是3.0-3.6v。IF是正向电流，一般小功率led的IF都是20mA。IR是反向电流，
一般是在5v的反向电压下面测量，分小于10uA（微安），小于5uA和0uA几个档次。WL是光的波长，可见光分别有各自的波长，不同的波长对应不同的颜色，如红光一般是615-650nm（纳米），蓝光一般是450-475nm。白光由于是蓝色芯片＋荧光粉调制而成，所以无波长，以色温来衡量（3000k以下偏黄。3000k－7000k正白，7000k以上偏蓝）。
LED的Vf值是什么意思?它的大小对LED有什么影响?
vf是正向电压的意思，但是不一定正向电压越大，正向电流越大。你看只要是小功率led的承认书上面都会有一个vf值，有一个If值，不管vf值是多大，（红、黄、黄绿、橙一般为1.8v－2.4v，白、蓝、翠绿一般为3.0v-3.6v）。If都是20mA。这两者是相辅相成的。比如2颗白光，一颗是3.0v，20mA，一颗是3.4v，20mA，意思就是说第一颗灯，你给它3.0v的电压，流过它的电流就是正常额定电流20mA，但是第二颗灯，你要给它3.4v的电压，流过它的电流才是20mA。在这里Vf和If没有成正比；但是一颗黄灯和一颗白灯比，比如黄灯的电压是2.0v，白灯的电压是3.3v，这颗黄灯在2.0v的电压下和这颗白灯在3.3v的电压下流过它们的电流是一样的，都是20mA，在这里Vf和If并不成正比。所以只有是专指同一颗灯的情况下Vf和If才是绝对成正比的。你在使用的时候不管Vf是多大，只要控制流过所有灯的电流为20mA就ok了
LED基本术语
光通量(lm)：光源每秒钟发出可见光量之总和。例如一个100瓦（w）的灯泡可产生1500lm，一支40瓦（w）的日光灯可产生3500lm的光通量。 ◇发光强度(cd）：光源在单位立体角内发出的光通量，也就是光源所发出的光通量在空间选定方向上分布的密度。光强的单位是坎特拉（cd），也称烛光。如：1单位立体角度内发出1流明的光称为1坎特拉(1cd）。 ◇亮度：发光二极管是一种发光器件，亮度系指单位面积之照度，单位为：烛光 / 平方米，发光二极管标准之驱动电流为 20mA 。
色温（k）：以绝对温度（k=℃+273.15）K来表示，即将一黑体加热，温度升到一定程度时，颜色逐渐由深红-浅红-橙红-黄-黄白-白-蓝白-蓝变化。当某光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为该光源的色温。如：当黑体加热呈现深红时温度约为550℃，即色温为823K。
光效（lm/w)：光源发出的光通量除以光源所消耗的功率。它是衡量光源节能的重要指标。
显色性（ra）：光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性。也就是颜色的逼真程度。国际照明委员会CIE把太阳的显色指数定为100。各类光源的显色指数各不相同。如：白炽灯ra≥90，荧光灯ra=60∽90。
可视角度:角度分X轴（左、右）Y 轴（上、下）当中心轴为 1 之亮度，左右或上下轴亮度达 1/2 时之夹角为可视角度；例 70 °可视角度系指从中心点向上下或左右各 35 °。
波长:二极发光管所发出光的波长，一般红色波长在 620-660nm ，纯绿 520-530nm ，蓝色 470-480nm ，黄色580-890nm ，黄绿 550-570nm ，请参考色度图，不同波长发出光之颜色不同；两种颜色之混光亦不同。
四元系:指以 ALInGaP 四个化学元素所制作成的发光二极管，可以发出黄绿 / 黄色 / 橙色 / 红色（波长 550-630nm ）之间的光，具有亮度高、衰减度低的特性，为目前户外发光二极管之主流产品。
纯绿/黄绿:传统绿色 LED 是以黄绿为主，波长从 550-570nm ，价格低，亮度也低，衰减快， 1994 年日本亚制造公司制造出了纯绿（波长 520-530nm）价格高，亮度高，衰减慢，广泛在户外显示屏上使用，此两种产品有着极大的差异，设计时必须区分清楚。
单色/双基色/全彩屏:三原色为红色 / 绿色 / 蓝色；若一颗象素管中含有此三种发光二极管则称为全彩显示屏；若只有红 + 绿称为双基色屏，若只有一种颜色如红色或黄色则称为单色显示屏，单色显示屏以播放纯文字内容为主，双基色则以文字 + 图案 + 动画为主，全彩屏则以播发视频信号为主。
使用寿命:系指发光二极管亮度达到初始值一半的时间，又成为半衰期，不同的芯片使用在不同的环境中会有不同的使用寿命。
亮度衰减曲线: 各种芯片在一定条件下（温度、电流）亮度与时间的曲线；此曲线可以真正了解到芯片的特性好坏。
芯片/单灯/象素管:二极发光管为半导体材料，其发光元件称芯片，用芯片封装成可以点亮的最小单元称单灯；许多小灯组装灌胶封装成一个大颗的管子加上外罩成为象素管。
点直径:指象素管之直径。
点间距:指两相邻象素管中心间之距离，标准可分辨之灯点间距 = 灯点直径× 1.25 。
可视距离:指在此距离可以清楚看出显示屏体所显示之内容，此距离与显示文字的字高有关，简易速算公式：　　－－－最近可视距离：50　× 字高高度（米）　　－－－最远可视距离：200 字高高度（米）
亮度自动调整:发光二极管随着环境亮度的强弱，而对自身的亮度亦作强弱之调整，一般以降低电流的方法来达到降低亮度的目的。
点密度:指每平方米有多少个象素管。
操作温度:显示屏可以正常使用的最低温度及最高温度。
LED光源与传统光源的比较 　　
光源种类　光效（lm/w）色温（k）平均寿命（小时）
白炽灯泡　　　 15　　　　　2800　　 1000 　　
白英卤素灯　　 25　　　　　3000　　 2000-3000
普通日光灯　　 70　　　　全系列　　8000 　　
三基色日光灯　 96　　　　全系列　　10000
LED灯　　　 50-250 　　　全系列　　50000
LED几个光学术语的解释以及换算关系
1.发光强度(光度)的含义是什么?
答：发光强度（光度，I）定义为:点光源在某一方向上的发光强度，即是发光体在单位时间内所射出的光量，也简称为光度，常用单位为烛光（cd，坎德拉），一个国际烛光的定义为以鲸鱼油脂制成的蜡烛每小时燃烧120格冷（grain）所发出的光度，一格冷等于0.0648克
　　2.发光强度(光度)的单位是什么?
答：发光强度常用单位为烛光（cd，坎德拉），国际标准烛光（lcd）的定义为理想黑体在铂凝固点温度（1769℃）时，垂直于黑体（其表面积为1m2）方向上的60万分之一的光度，所谓理想黑体是指物体的放射率等于1，物体所吸收的能量可以全部放射出去，使温度一直保持均匀固定，国际标准烛光（candela）与旧标准烛光（candle）的互换关系为1candela=0.981candle
　　3.什么叫做光通量?光通量的单位是什么?
答：光通量（φ）的定义是：点光源或非点光源在单位时间内所发出的能量,其中可产生视觉者（人能感觉出来的辐射通量）即称为光通量。光通量的单位为流明（简写lm），1流明（lumen或lm）定义为一国际标准烛光的光源在单位立体弧角内所通过的光通量，由于整个球面面积为4πR2，所以一流明光通量等于一烛光所发出光通量的1/4π，或者说球面有4π,因此按照流明的定义可知一个cd的点光源会辐射4π流明，即φ（流明）=4πI（烛光），假定△Ω为很小的立体弧角，在△Ω立体角内光通量△φ，则有△φ=△ΩI
　　4.一英尺烛光的含义是什么?
答：一英尺烛光是指距离一烛光的光源（点光源或非点光源）一英尺远而与光线正交的面上的光照度，简写为1ftc（1lm/ft2，流明/英尺2），即每平方英尺内所接收的光通量为1流明时的照度，并且1ftc=10.76lux
　　5.一米烛光的含义是什么?
答：一米烛光是指距离一烛光的光源（点光源或非点光源）一米远而与光线正交的面上的光照度，称为勒克斯（lux，也有写成lx），即每平方公尺内所接收的光通量为1流明时的照度（流明/米2）
　　6.1lux的含义是什么？
答：每平方公尺内所接收的光通量为1流明时的照度
　　7.照度的含义是什么?
答：照度（E）的定义为：被照物体单位受照面积上所接受的光通量，或者说受光照射的物体在单位时间内每单位面积上所接受的光度，单位以米烛光或英尺烛光（ftc）表示
　　8.照度与光度、距离之间有什么关系?
答：照度与光度、距离间的关系是：E(照度)=I(光度)/r2(距离平方)
　　9.被照体的照度大小与哪些因素有关?
答：被照体的照度与光源的发光强度及被照体和光源之间的距离有关，而与被照体的颜色、表面性质及表面积大小无关

三.显示屏单元各个IC的作用

显示屏单元板元件：

驱动芯片主要是74HC595 74HC245/244 74HC138 4953。

74HC245的作用：信号功率放大

单元板/模组是由多块串接在一起的，而控制信号是比较弱的，在信号传递过程中需要将它的功率进行放大

第1脚DIR，为输入输出端口转换用，DIR=“1”高电平时信号由“A”端输入“B”端输出，DIR=“0”低电平时信号由“B”端输入“A”端输出。

第2~9脚“A”信号输入输出端，A1=B1、、、、、、A8=B8，A1与B1是一组，如果DIR=“1”G=“0”则A1输入B1输出，其它类同。如果DIR=“0”G=“0”则B1输入A1输出，其它类同。

第11~18脚“B”信号输入输出端，功能与“A”端一样，不再描述。

第19脚G，使能端，若该脚为“1”A/B端的信号将不导通，只有为“0”时A/B端才被启用，该脚也就是起到开关的作用。

第10脚GND，电源地。

第20脚VCC，电源正极。

74HC138的作用：八位二进制译码器

74HC138的作用是用来选择显示行，一个74HC138可以选择8行中的一行，所以单元板/模块上有2块74HC138，这样就可以在16行中选择1行显示

第8脚GND，电源地。

第15脚VCC，电源正极

第1~3脚A、B、C，二进制输入脚。

第4~6脚片选信号控制，只有在4、5脚为“0”6脚为“1”时，才会被选通，输出受A、B、C信号控制。其它任何组合方式将不被选通，且Y0~Y7输出全为“1”。

通过控制选通脚来级联，使之扩展到十六位。

例：G2A=0，G2B=0，G1=1，A=1，B=0，C=0，则Y0为“0”Y1~Y7为“1”，详情见真值表。

74HC595的作用：LED驱动芯片，8位移位锁存器

用于驱动显示列，每片74HC595可以驱动8列，多片74HC595串接
在一起，串行列数据信号RI（DATA）、锁存信号STB、串行时钟信号CLK都在这个芯片上

第8脚GND，电源地。

第16脚VCC，电源正极

第14脚DATA，串行数据输入口，显示数据由此进入，必须有时钟信号的配合才能移入。

第13脚EN，使能口，当该引脚上为“1”时QA~QH口全部为“1”，为“0”时QA~QH的输出由输入的数据控制。

第12脚STB，锁存口，当输入的数据在传入寄存器后，只有供给一个锁存信号才能将移入的数据送QA~QH口输出。

第11脚CLK，时钟口，每一个时钟信号将移入一位数据到寄存器。

第10脚SCLR，复位口，只要有复位信号，寄存器内移入的数据将清空，显示屏不用该脚，一般接VCC。

第9脚DOUT，串行数据输出端，将数据传到下一个。

第15、1~7脚，并行输出口也就是驱动输出口，驱动LED。

4953的作用：行驱动管，功率管

每一显示行需要的电流是比较大的，要使用行驱动管，每片4953可以驱动2个显示行

其内部是两个CMOS管，1、3脚VCC，2、4脚控制脚，2脚控制7、8脚的输出，4脚控制5、6脚的输出，只有当2、4脚为“0”时，7、8、5、6才会输出，否则输出为高阻状态。

TB62726的作用：LED驱动芯片，16位移位锁存器

有些单元板/模组使用TB62726代替74HC595，一片TB62726可以驱动16列，仅此而已

第1脚GND，电源地。

第24脚VCC，电源正极

第2脚DATA，串行数据输入

第3脚CLK，时钟输入

第4脚STB，锁存输入

第23脚输出电流调整端，接电阻调整

第22脚DOUT，串行数据输出

第21脚EN，使能输入

其它功能与74HC595相似，只是TB62726是16位移位锁存器，并带输出电流调整功能，但在并行输出口上不会出现高电平，只有高阻状态和低电平状态。74HC595并行输出口有高电平和低电平输出。TB62726与5026的引脚功能一样，结构相似。

四.每块电源所带LED单元板的数量

每块电源的电流数 X 扫描数 / 单元板行像素数/单元板列像素数/每像素颜色数（或每像素发光管总数）/每个发光管电流数 =所带单元板数量

以16扫双基色64*32点阵普通单元板（5。0和3。75 都一样）采用40A电源，能带动的单元板数量如下：

单元板行像素数=32

单元板列像素数=64

每像素颜色数=2

每个发光管电流数=0.01A ~ 0.02A

= 40 * 16 / 32 / 64 / 2 / 0.01 = 15块

= 40 * 16 / 32 / 64 / 2 / 0.02 = 7.5块

4扫单色64*64点户外箱体，每像素2个红发光管为例采用40A电源，能带动的单元箱体数量如下：

单元箱体行像素数=32

单元箱体列像素数=64

每像素发光管总数=2

每个发光管电流数=0.01A ~ 0.02A

= 40 * 4 / 64 / 64 / 2 / 0.02 = 1块

每个发光管电流数，大胆一些选0.01,保守一些选0.02,10~20mA都是正常,谁知道每个厂家单元板都是按多少设计的.有些没有限流电阻的,可能要50mA以上,发热,很容易烧灯管.

还有一个常用的办法，就是让在测试方式下，带２块单元板，让它全亮，万用表测量直流电流。就能计算出每块电源能带单元板的数量。

另外还要考虑所买电源的真实能力，有些电源说是４０A，实际是假的，做不到。具体考验的办法，就是带上几块单元板，或相应负载，５０％的输出下，应该１０分钟内不发热。

五.LED显示屏:P10-1R模组工作原理与故障维修

一、模组信号介绍
1 、供电电压：DC5V
2 、数据接口方式：T12 ，每区8行、每区8列、上数据、OE高有效。
3 、输入信号： A 、B 、OE 、DR 、STB 、CLK 、GND
4 、输入信号介绍：A和B为扫描信号（本模组为1/4扫描）、OE为使能、DR为数据、 STB为锁存、CLK为时钟、 GND为地（电源负极）
二、 IC 介绍（可以到网上查询详细资料）
1 、 U1是74HC245 、U2和U3是4953 、U4是74HC138 、UR1—UR16是74HC595
2 、74HC245功能是放大信号，所有输入信号都要经过此IC 。有时整板有问题或不传输有可能是此IC损坏或虚焊。
3 、 4953功能是控制行，如果板子水平方向有故障而且是整行一般是此IC的故障。 1片4953控制8行。
4 、 74HC138功能是控制扫描的，输入A 、B和OE信号输出4个信号来控制2片4953。
5 、 74HC595功能是控制列显示的，输入STB 、CLK和DR 信号输出8个信号来控制8个灯宽 *4 个灯高。
户外模组故障维修（以P10-1R为例）
1 、整板不亮：●板子没有接上电源；●输入排线插反；●输入输出颠倒；●电源正负极接反（接反会烧掉板子所有IC）。
2 、本板不亮传输正常 : 保护电路损坏解决办法可以把74HC138第4脚和第5脚短路。
3 、隔三行有一行不亮：●4953损坏（是其中一个损坏）。
4 、隔一行亮一行：A信号的问题，请检查74HC245和74HC138是否有虚焊；可以用万用表量74HC138第1脚电压是否等于2.5V左右，如果有更换74HC138；仔细量金针带ICA信号的通路情况。
5 、隔二行亮二行：B信号的问题，请检查74HC245和74HC138是否有虚焊；可以用万用表量74HC138第2脚电压是否等于2.5V左右，如果有更换74HC138；仔细量金针带ICA信号的通路情况。
6 、上半板正常下半板全亮或不亮：如果是T08A接口有这种情况，这是应检查下8行DR数据信号是否通路，如正常先更换74HC245如不好再更换第一个74HC595.
7 、此板上半板和下板板STB和CLK信号是共同的，数据是分开的（如果是T12接口数据也是1个）。如检查T08A 板子是上下半板要分开检查。
8 、如果板子有1棵灯不亮：检查是否虚焊、更换此灯管。
9 、有竖着有4棵灯不亮：第一检查74HC595是否有虚焊；第二更换74HC595；第三更换灯管。
10 、在竖着4棵灯里有3棵不亮有1棵正常：更换正常那颗灯管。
11 、如板子从中间或别的位置往后显示不正常：检查数据信号通路情况；更换最后一个正常显示控制灯的 74HC595；如未排除更换第一个显示不正常的灯控制的74HC595。每个74HC595 控制8点宽 *4点高个灯管。 74HC595是用DR数据信号串联起来的也就是DR信号从74HC595的第14脚入到第9脚出接到下一片74HC595的第14脚上至到最后一个74HC595. 比如本板DR数据从金针到74HC345放大后到UR1到UR2到UR3一直到UR8后到输出金针。
12 、有时在调试整屏的过程中前面的模组到后面的模组显示不正常，一般故障是排线的没有插好或损坏；也可以用稍长些排线把下面正查的模组排线插到上面不正常的模组上来，看显示如何，也可以把上面不正常处前面正常模组输出接到下一排模组上去看显示如何，来判断到底是那个模组出了问题。
注：其他型号维修是一致的原理相同。
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