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半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。 ?ひ弧? 半导体发光二极管工作原理、特性及应用 ?ぃㄒ唬㎜ED发光原理 ?おし⒐舛?极管是由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，如图1所示。 ?ぜ偕璺⒐馐窃赑区中发生的，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，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。 （2）条形七段式数码管属于混合封装形式。它是把做好管芯的磷化镓或磷化镓圆片，划成内含一只或数只LED发光条，然后把同样的七条粘在日字形“可伐”框上，用压焊工艺连好内引线，再用环氧树脂包封起来。 （3）单片集成式多位数字显示器是在发光材料基片上（大圆片），利用集成电路工艺制作出大量七段数字显示图形，通过划片把合格芯片选出，对位贴在印刷电路板上，用压焊工艺引出引线，再在上面盖上“鱼眼透镜”外壳。它们适用于小型数字仪表中。 （4）符号管、米字管的制作方式与数码管类似。 （5）矩阵管（发光二极管点阵）也可采用类似于单片集成式多位数字显示器工艺方法制（二）LED显示器分类 ?おぃ?1）按字高分：笔画显示器字高最小有1mm（单片集成式多位数码管字高一般在2～3mm）。其他类型笔画 ?おは允酒髯罡呖纱?12.7mm（0.5英寸）甚至达数百mm。 ?おぃ?2）按颜色分有红、橙、黄、绿等数种。 ?おぃ?3）按结构分，有反射罩式、单条七段式及单片集成式。 ?おぃ?4）从各发光段电极连接方式分有共阳极和共阴极两种。 ?おに?谓共阳方式是指笔画显示器各段发光管的阳极（即P区）是公共的，而阴极互相隔离。 ?おに?谓共阴方式是笔画显示器各段发光管的阴极（即N区）是公共的，而阳极是互相隔离的。如图13所示。 ?? （三）LED显示器的参数 ?おび捎贚ED显示器是以LED为基础的，所以它的光、电特性及极限参数意义大部分与发光二极管的相同。但由于LED显示器内含多个发光二极管，所以需有如下特殊参数： ?お?1．发光强度比 ?おび捎谑?码管各段在同样的驱动电压时，各段正向电流不相同，所以各段发光强度不同。所有段的发光强度值中最大值与最小值之比为发光强度比。比值可以在1.5～2.3间，最大不能超过2.5。 ?お?2．脉冲正向电流 若笔画显示器每段典型正向直流工作电流为IF，则在脉冲下，正向电流可以远大于IF。脉冲占空比越小，脉冲正向电流可以越大。 ?おぃㄋ模㎜ED显示器的应用指南 ?お?1．七段数码显示器 ?おぃ?1）如果数码宇航局为共阳极形式，那么它的驱动级应为集电极开路（OC）结构，如图14（a）所示。 如果数码管为共阴极形式，它的驱动级应为射极输出或源极输出电路，如图14(b)所示。 ?だ?如国产TTL集成电路CT1049、CT4049为集电极开路形式七段字形译码驱动电路；而CMOS集成电路CC4511为源极输出七段锁存、译码驱动电路。 ?おぃ?2）控制数码管驱动级的控制电路（也称驱动电路）有静态式和动态式两类。 ?? ① 静态驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管各用一个笔画译码器（如BCD码二-十进制译码器）译码驱动。图15是一位数码管的静态驱动之例。图集成电路TC5002BP内含有射极输出驱动级，所以采用共阴极数码管。A、B、C、D端为BCD码（二-十进制的8421码）输入端，BL为数码管熄灭及显示状态控制端，R为外接电阻。 图16为N位数字静态驱动显示电路。?あ? 动态驱动：动态驱动是将所有数码管使用一个专门的译码驱动器，使各位数码管逐个轮流受控显示，这就是动态驱动。由于扫描速度极快。显示效果与静态驱动相同。图17是一种四位数字动态驱动（脉搏冲驱动）方法的线路。图中只用了一个译码驱动电路TC5002BP。 TC4508BP内含两个锁存器，每个锁存器可锁存四位二进BCD码，对应于四位十进制数的四组BCD码分别输入到四个锁存器，四个锁存器，四组BCD码由四个锁存器分时轮流输出进入译码器，译码后进入数码管驱动级集成电路TD62505P（输入端I1～I7与输出端Q1～Q7一一对应）。Q1～Q7分别加到四个数码管的a～g七个阳极上。数字驱动电路TD62003P是由达林顿构成的阵列电路，Q1～Q4中哪一端接地，由输入端I1～I4的四师长“使能”信号DS1～DS4控制。由于四个锁存器的轮换输出也是受“使能”信号DS1～DS4控制。所以四个数码管轮流通电显示。由于轮流显示频率较高，故显示的数字不呈闪烁现象。 ?お?2．米字管、符号管显示

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随着数字化、信息化的发展，大屏幕在各种场合得到了越来越多的应用，而各种显示技术也应运而生。从早期的CRT，到现在 的LCD显示屏、PDP、FED、DLP等，平板显示技术呈现出多元化发展的趋势。下面将就LED屏的选择，及其与背投、LCD、PDP的 比较展开讨论。 一 LED屏是否适合自身运用 以下列出两个简单问题，可以帮你决定LED屏是否适合你的具体应用： 1. 你选择的安装环境的亮度如何？ 如果是环境很明亮，则请优先选用LED或背投。 2. 你的显示屏需要多大的尺寸？ 如果你想要一个60英寸以上、无缝的大显示屏，那你可以选择前投、背投或LED显示屏。 二 LED视频显示屏可为室外告示和广告市场提供最大的投资回报 现代的广告发布网络系统正在进入一个全新的未知领域，而这正是由于大量LED显示屏的应用所致。现代信息网络速度的 加快使视频得以快速、广泛的传播，越来越多的应用案例表明，显示质量可以接受的流媒体视频现在技术上也成熟了。 因特网的发展使得视频播放网络甚至可以横跨大洋彼岸。只需轻按一下按钮，全世界的显示屏上就可显示最新的新闻或内 容，其影响和传播达到过去不可及的范围。 对于典型的室内场所，平板显示器和投影机的使用都是可以接受的。但在有些场所，这些技术无法提供所需的显示质量， 但明亮的室内和任何室外环境都是这些技术的致命克星。 下面我们将解释为什么LED能提供最佳方案，在大多数案例中，它是如何解决上述问题的。同时，LED也不是万能药，选择 和设计LED屏要遵循一些好的规则和技巧。 三 首先我们将考察不同的显示技术，了解它们的适用环境，以及适用的原因 1. 投影 投影是最早的显示技术之一，随着先进的偏转技术的产生，现在的投影技术改用DLP和LCD显示屏代替了赛璐珞胶片，在投 影幕上显示内容。如今，背投的使用比前投更普遍。 前投的显著特点在于可以支持能容纳众多观众的超大屏幕显示。 a.在灯光较暗的环境中，表现良好。 高分辨率； 低对比度——用白色反光表面来显示内容； b.灯泡的寿命较短，故维护费用较高。 背投模块的屏幕尺寸被限定在50英寸-80英寸，用多个投影机和屏幕可以组成背投拼墙，在10年前这是一种非常时尚的设 备，现在仍用在控制室显示上。背投的优缺点： ·在普通室内光线环境中，显示效果良好； ·高分辨率； ·由于每个背投块存在的色彩匹配问题，限制了背投尺寸； ·每个背投块之间约几毫米的边距较明显，阻碍了其作为大屏幕在一些场合中的应用。 由上述分析可知，在明亮环境下，投影屏的效果不尽人意，使用LED屏更好些。 2.等离子显示屏： 等离子显示屏面世已经有近十年的时间了，它革命性地改变了我们在商业环境中观看信息的方式。其纤薄的外形和大尺寸 的显示屏带给我们的感受是笨重的CRT显示屏永远不能做到的。 等离子在技术上的突破，使购物商场、机场、火车站能以更广泛、更有效的方式来展示其信息和思想。也是所有信息公布 网络的主要工具之一。 现在市面上的等离子屏一般在60英寸（如果你有足够多的资金，也可买到80英寸的超大等离子屏），基本都有较高的分辨 率。其优缺点是： a.高分辨率； b.亮度较低，仅400尼特； c.使用寿命较短，有些情况下少于两年，并且没有有效的解决方法； d.需忍受画面烧死现象。 所以与之相比较的化，LED屏以其高亮度、长使用寿命更胜一筹。 3.LCD显示屏 LCD显示屏技术出现在上世纪60年代末期，在70年代末80年代初的数字视觉革命期间经历了多次改观。近几年，LCD显示屏 显示在尺寸方面一直紧追等离子，但现在发现，它正在侵吞等离子在大平板屏幕市场的占有率。 LCD显示屏的主要优势体现在远优于等离子的长期稳定性。在LCD显示屏领域进行了大规模投资的商家正在使其性能看起来 比宣传资料上写的更佳，但很明显，事实有些不太另人满意。LCD显示屏的主要问题在于其播放视频时，液晶的响应速度以及 其自身扭曲和恢复有多快的时间。当然，近几年其响应速度已经有了很大的提高，但仍然不够好。其优缺点如下： a.高分辨率； b.大尺寸（较等离子贵）； c.使用寿命长，稳定性高； d.较低的亮度，400尼特。 与之相比，LED屏播放视频时的响应速度更快，亮度更高。 四 LED显示技术的优势 LED屏早在60年代就已出现，但直到90年代中期，才出现了全彩屏，该技术近年的价格已有了很大的降幅，分辨率也有了 很大的改善。LED屏主要用于较多观众观看的场所，能提供几乎任何尺寸的无缝屏，从1平方米到你能想像得到的大尺寸。 超高分辨率3毫米像素点阵产品的最小的LED屏价格仍然十分昂贵，所以6毫米点阵像素是通常被广泛采用的最高分辨率产 品。 等离子的像素点阵可以小于0.5毫米，所以LED屏在分辨率上不能与等离子和LCD显示屏相比，但它们不会用在同一种方式 中应用，例如，不会用来现实详细的文字信息