1、 本 科 生 毕 业 论 文 学 院 电气信息工程学院 专 业 电气工程及其自动化 届 别 2008 届 题 目 基于通信协议的 LED 屏 ActiveX控件设计 学生姓名 学 号 指导 教 师 目录 摘要 . 3 前言 . 4 第一章 绪论 . 5 1.1 选题的目的和意义 .5 1.2 LED 发光原理 .5 1.3 LED 特点 .6 第二章 LED 的发展及其应用 . 6 2.1 LED 结构 .6 2.2 LED 的发展 .8 2.2.1 LED 的发光强度、效率、功率 .8 2.3 LED 灯 . 10 2.4 LED 的应用 . 10 2.4.1 LED 的静态显示 . 10
2、2.4.2 LED 的静态应用 . 10 2.4.3 LED 的动态显示 . 11 2.4.4 LED 的动态应用 . 11 2.5 LED 发展趋势 . 12 第三章 控件开发 . 13 3.1 VB 开发 ActiveX 控件 . 13 3.1.1 ActiveX 控件简介 . 13 3.1.2 ActiveX 控件的运行周期 . 13 3.1.3 ActiveX 控件运行周期内的关键事件 . 14 3.1.4 创建 ActiveX 控件的三种模式 . 14 3.1.5 开发 ActiveX 控件的基本步骤 . 15 3.2 LED 屏控件开发 . 16 3.2.1 通信协议 . 17 3
3、.2.2 LED 屏 ActiveX 控件开发 . 18 3.2.3 LED 条屏的组成 . 23 3.2.4 条屏的连接 . 25 第四章 力控开发 . 27 4.1 力控介绍 . 28 4.2 ActiveX 控件在力控中的应用 . 28 第五章 总结 . 31 致谢 . 32 参考文献 . 32 基于通信协议的 LED 屏 ActiveX 控件设计 郭正红 云南民族大学电气信息工程学院 摘要 在 现代 信息 社会中各种 信息实时的公开发布变的越来越重要 。在 更好的 、 方便的获 取 信息 过程 中 ， LED显示屏发挥了 巨大 的作用 。 LED 作为一种新型的节能、环保的绿色光源产品
4、， 受到人们 越来越多的 关注 。 LED行业对经济 增长贡献越来越大。各个国家已把 LED 行业做为重要行业来发展。 本文 首先 讲述了 LED 的原理、应用、实现方法 。其次基于 VB开发 了适用用于通用 LED显示屏的 ActiveX 控件 实现了 LED屏幕内容的动态更新。最终将该控件应用于三维 力控中。 关键字： LED 显示屏 ； ActiveX 控件 ；通信 协议 The design of ActiveX for LED Screen with the Conmmunication Protocol Guozhenghong Yunnan Nationalities Unive
5、rsity School of Electronic Engineering Electrical engineering and automation 2008 Abstract Real-time release all kinds of information in the modern information society has become increasingly important.The LED display has played a huge role to more better to access to information. The LED Technology
6、 as a clear light source for a new type of energy saving, environmental protection, has been taked more and more attention by the people. The LED industry is growing contribution to economic growth. Each country has the LED industry as an important industry to develop. In this article, firstly discu
7、sses the principle of the LED, applications, and implementation. Secondly, based on the communication protocol the ActiveX was designed for general-purpose LED screen, then the information which display on LED screen can be dynamically updated. Ultimately the ActiveX to be applied in Force Control S
8、oftware surrounding. Keywords： LED Display Screen;ActiveX ; Communication Protocol 前言 随着电子工业的飞速发展，在 20 世纪 60 年代显示技术得到了长足发展， PDP 和 LCD 等显示器相继问世。在 20 世纪 80 年代，随着计算机技术日新月异的发展， CGA 显示格式问世，显示精度为 320 200（ 4 种颜色）。目前显示技术正向超高分辨率方向发展，显示精度由 早先的 320 200 发展到 l 600 l 250，显示颜色曲 4 种发展到 32 位真彩，扫描频率从 l5.7kHz提高到 150kH
9、z。投影仪是一种大屏幕显 示设备，但是它无法在自然光下使用。由于 高亮度 LED的问世与发展， LED 显示屏在 20 世纪 80 年代后期应 运而生，并在全球范围内迅速得到广泛应用。在短短的约 20 年中， LED 显示屏技术 取得了长足进步，目前已发展成为重要的信息发布工具。 由于 LED 显 示屏具有尺寸大、视角广、亮度高和色彩艳丽等特点，它在单色标识和全彩显示方面的应用非常广泛 。随着 LED 技术的发展， LED 显示屏以突出 的优势成为一种平板显示器的主流产品，在金融、交通、体育、广告等领域 得到广泛应用。随着社会信息化进程的加快， LED 显示屏在信息化显示领域的应用愈加广阔。
10、第一章 绪论 LED 自六十年代末出现以来，以其各方面的优点已受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快 。 LED 具有体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度、环保、坚固耐用、光色多等特点 ，正因为 LED 有如此多的 优点，因此其应用领域之广，几乎到了无孔不入的地步。在 我国 LED 技术已广泛应用到各大商场、公交站台、会议室、商店、售票大厅、银行等场所场所。 1.1 选题的目的和意义 LED 显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。由于它具有发光率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点，自 20 世纪80 年代后期开始，随着 LED 制造
11、技术的不断完善，在国外得到了广泛的应用。在我国改革开放之后，特别是进入 90 年代国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈， LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在 LED 显示屏的设计制造技 术与应用水平上都得到了迅速的提高。 随着信息产业的高速发展， LED 显示屏作为信息传播的一种重要手段成为现代信息化社会的一个闪亮标志。近年 LED 显示屏已广泛应用于室内、外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所如银行、营业部、车站、机场、港口、体育场馆等信息的发布，政府机关政策、政令，各类市场行情信息的发部和宣传等。目前，对于那些需要显示的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要
12、制造成本相对比较低的场合，使用大、小屏幕 LED 点阵显示器是比较经济适用的，它可以用单片机控制实现显示字符、数字、汉字和简单图形，可以根 据需要使用不同字号、字型。 特别是在现代社会中各种信息时刻的出现在人们的生活视线中，想让大家更好的，方便的获得这样的信息， LED 显示屏发挥了很大的作用，包括在商场门口、公交站台、会议室、商店、售票大厅、银行等场所，各种信息都可以通过 LED 显示屏显示，让客户、路人、顾客更多的获取他们想要的信息，这相对于传统的静态广告牌的来说无疑是一次质的跨越，它必将在人们的生活工作中发挥越来越重要的作用。 1.2 LED 发光原理 LED 是发光二极管英文 Ligh
13、t Emitting Diode 的简称，是一种电致发光的光电器 件 ，它可以将电能转换为光能，具有二极管的特性。 LED 的核心部分是由 P 型半导体和 N 型半导体组成的晶片，在 P 型半导体和 N 型半导体之间有一个过渡层，称为 P-N 结，在某些半导体材料的 P-N 结中，注入的少数载流子和多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而直接把电能转换为光能。P-N 结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。 这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通 称 LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从 LED 阳极 流向阴极时，半导体晶体就发出从紫
14、外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。 其发光过程包括三部分：正向 偏压 下的 载流子 注入、复合辐射和光能传输。微小的半导体晶片被封装在洁净的 环氧树脂 物中，当电子经过该晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴 区域并与之复合，电子和空穴消失 的同时产生 光子 。电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应， 可见光 的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。 LED 可以 通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录
15、像信号等各种信息 ，从而人们可以较快的从屏幕上看到自己需要的信息，方便人类的生活。 1.3 LED 特点 近几年， LED 显示屏在生活中普及开来，它是一种通过控制半导体发 光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。为什么 LED 会变成我们生活中不可缺少的一部分呢？这与它的特点是分不开的， LED 具有体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度、环保、坚固耐用、光色多等特点。 一、 体积小 LED 基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常小，非常轻 ，便于安装和摆放。 二、耗电量低 LED 耗电相当低，直流驱动，超低功耗（单管 0.
16、03-0.06 瓦），电光功率转换接近 30%。一般来说 LED 的工作电压是 2-3.6V，工作电流是 0.02-0.03A；这就是说，它消耗的电能不超过 0.1W，相同照明效果比传统光源节能近 80%。 三、使用寿命长 有人称 LED 光源为长寿灯。它为固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，在恰当的电流和电压下，使用寿命可达 6 万到 10 万小时，比传统光源寿命长 10 倍以上。 四、 高亮度、低热量 LED 使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多。 五、 环保 LED 是由无毒的材料 做 成，不像荧光灯含水银会造成污 染，同时 L
17、ED 也可以回收再利用。光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源 六、坚固耐用 LED 被完全封装在环氧树脂里面，比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，使得 LED 不易损坏。 七、光色多 LED 的光色较多，我们可以利用它的光色制造出不同的色彩。 由于 LED 具有多方面的优点，以至于 LED 在我们的生活中应用越来越广泛，随处可见的 LED显示屏在我们的生活中占据着不可替代的信息显示功能。随着信息量的增大，LED 也在以迅雷 之势不断的发展着，不断的完善着自身功能。 第二章 LED 的发展及其应用 2.1 LED 结构
18、 LED 主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物料所组成。 图 1 LED 结构图 一、支架 1）、支架的作用：用来导电和支撑 。 2）、支架的组成：支架由支架素材经过电镀而形成，由里到外是素材、铜、镍、铜、银这五层所组成。 3）、支架的种类：带杯支架做聚光型，平头支架做大角度散光型。 二、银胶 1）、 银胶的作用：固定晶片和导电的作用。 2）、 银胶的主要成份：银粉占 75-80%、 EPOXY（环氧树脂）占 10-15%、添加剂占 5-10%。 3) 、 银胶的使用：冷藏，使用前需解冻并充分搅拌均匀，因银胶放置长时间后，银粉会沉淀，如不拌均匀将会影响银胶的使用性能。 三、晶片（ Ch
19、ip） 图 2 发光二极管和 LED 芯片的结构组成 1）、 晶片的作用：晶片是 LED 的主要组成物料，是发光的半导体材料。 2）、晶片的组成：晶片是采用磷化镓（ GaP）、镓铝砷（ GaAlAs）或砷化镓（ GaAs）、氮化镓（ GaN）等材料组成，其内部结构具有单向导电性。 3）、晶片的结构 ： 焊单线正极性（ P/N 结构）晶片，双线晶片。晶片的尺寸单 位： mil。 晶片的焊垫一般为金垫或铝垫。其焊垫形状有圆形、方形、十字形等。 四、金线 1）、 金线的作用：连接晶片 PAD（焊垫）与支架，并使其能够导通。 2）、 金线的纯度为 99.99%Au；延伸率为 2-6%，金线的尺寸有：
20、0.9mil、 1.0mil、 1.1mil等。 五、环氧树脂 1） 环氧树脂的作用：保护 Lamp 的内部结构，可稍微改变 Lamp 的发光颜色，亮度及角度；使 Lamp 成形。 2）、 封装树脂 由 A 胶（主剂）、 B 胶（硬化剂）、 DP（扩散剂）、 CP（着色剂）四 部份组成。其主要成分为环氧树脂（ Epoxy Resin）、酸酐类（酸无水物 Anhydride）、高光扩散性填料（ Light diffusion）及热安定性染料（ dye） 。 六、模条 模条是 Lamp 成形的模具，一般有圆形、方形、塔形等。支架植得深浅是由模条的卡点高低所决定。模条需存放在干净及室温以下的环境中，
21、否则会影响产品外观不良 。 2.2 LED 的发展 LED 是在 六十年代末发展起来的一种半导体显示器件，七十年代随着半导体材料合成技术、单晶制造技术和 P-N 结形成技术的研究进展，发光二极管在 发光颜色、亮度等性能得以提高并迅速进入批量化和实用化。进入八十年代后， LED 在发光波长范围和性能方面大大提高，并开始形成平板显示产品即 LED 显示屏。 LED 显示屏的发展可分为以下几个阶段： 第一阶段为 1990 年到 1995 年，主要是单色和 16 级双色图文屏。用于显示文字和简单图片，主要用在车站、金融证券、银行、邮局等公共场所，作为公共信息显示工具。 第二阶段是 1995 年到 19
22、99 年，出现了 64级、 256 级灰度的双基色视频屏。视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将 LED 显示屏提升到了一个新的台阶 。LED 显示屏控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业开发出来并得以应用。 第三阶段从 1999 年开始，红、纯绿、纯蓝 LED 管大量涌入中国，同时国内企业进行了深入的研发工作，使用红、绿、蓝三原色 LED 生产的全彩色显示屏被广泛应用，大量进入体育 场馆、会展中心、广场等公共场所，从而将国内的大屏幕带入全彩时代。 LED 的发展也标志着人类科技的发展，从这几年的 LED 发展来看，无论是量的需求还是质的要求，其发展都是呈现上升趋势。 2.2
23、.1 LED 的发光强度、效率、功率 要想更好的看到 LED 的发展，就必须从它的性 能等各方面作出比较，这样才可以清晰的看到 LED 的发展，我们可以通过对 LED 的发光强度、发光效率在不同年代的比较明显的看出 LED 的发展。 年份 材料 峰值波长（ nm） 发光强度 I 视角（ *） (mcd) Ir(mA) 1969-1987 GaAs 或 GaP 650 0.5-1 10 20 1994 AllnGaP 654 790-1000 20 25 1998 GaAlAs 660 1000-2000 20 24 2005 AllnGaP 630 6000-8000 20 30 表 1 不同
24、 生产年份 LED 的发光强度比较 从表 1 可以看出 ,近 30 年 LED 的发光强度提高了 8000 倍左右。 1969 1987 年 LED的发光强度是很低的 ,发展很慢 ,但 1994 2005 年 LED 的亮度有很大的发展。表 1 中列出的并非发光强度最高的。例如 ,在 GaAs 的衬低上采用 AIlnGaP 工艺技术制成的 5 、红光LED,在小视角 4 、 50mA 工作电流时 ,其典型发光强度为 20000mcd。 年份 材料 发光效率（ lm/W） 1970 GaAs0.6P0.4 30 2005 AlInGaP,InGaNSiC 50 表 2 不同生产年份 LED 的发
25、光效率比较 从表 2 可以看出 ,这 30 多年来 ,LED 的发光效率提高了 250 倍以上。 1970-1990 年 LED发光效率提高较慢 ,1990-2005 年则提高较快。 从表 1 和表 2 也可以看出 ,LED 的发光强度及发光效率的提高主要取决于采用的半导体材料及 其工艺技术的发展。早期的 LED 主要用 GaAs、 GaP(二元素半导体材料 )和GaAsP(三元素半导体材料 ),1994年左右采用 AIInGaP(四元素半导体材料 )后 ,其发光强度及发光效率有很大的提高。另外 ,在工艺技术上采用在 GaAs 衬底上用 AilnGaP 材料生产的红光、黄光 LED 及在 Si
26、C 衬底上用 InGaN 材料生产的绿光、蓝光 LED,在发光强度及发光效率上有较大的改进。 此外，还可从 LED 的功率看出其的发展之快。 我们知道 LED 的发光强度与正向电流几乎成线性关系 ,即增加正向电流 I 可增加发光强度。但 LED 有一个最大 功耗 PD 值的限制 ,PD=VFxIF(VF 为正向压降 ),若过大地增加 IF 而使 PD 超过最大值时 ,LED 会过热而损坏。为了要提高发光强度 ,开发出中功率 LED(一般为几百 mW),其工作电流也提高到 70mA。近年来 ,为进一步提高发光强度 ,开发出大功率 LED,其功率一般为 1 10W(有一些还大于10W)。它的工作电
27、流一般为 350 700mA,有些可达 1A 以上。 发光颜色 主波长（ nm） 正反压降 Vr典型值（ V） 典型光通量（ lm） 功耗（ W） 发 光 效 率（ lm/W） 冷白 5500K* 7 1 150 4 97 30 1 暖白 3300K* 7 1 135 4 97 27 1 绿 530 7 1 130 4 97 26 1 蓝 470 7 1 40 4 97 8 黄 590 4 4 140 3 08 45 4 琥珀 617 4 4 150 3 08 48 7 橙红 625 4 4 125 3 08 40 5 注： *K 是色温的单位 表 3 PU 5WXX 系列 LED 的典型发光
28、强度 以 American Opto Plus LED 公司生产的 5W 的 PU-5WXX 系列为例 ,在 700mA 电流下 ,其结温了 Tj为 25 ,其典型发光强度如表 3 所示 (大功率 LED的发光强度用光通量表示 )。 从表 3 可以看出 ,除蓝光 LED 的发光强度及发光效率较低外 ,其他发光颜色的发光强度及发光效率都相当高。 早期生产的 LED 是小功率的 (几十至上百 mW),现在已能生产大于 10W 的大功率 LED,在功率上增加了 100 倍以上。 虽然说小功率 LED 与大功率 LED 的发光效率是差不多的 ,但 LUMILEDS 公司的研究表明 ,大功率白光 LED
29、 比 5 白光 LED 的寿命更长。另外 ,采用很多小功率白光 LED 组成的灯泡可靠性也差一些 ,灯泡体积也较大。 例如 ,用 1W 白光 LED 做成灯具 ,其尺寸为50.8mmx50.8mmx7.1mm,而采用 5 白光 LED 来做 ,其体积则要大得多。但目前大功率 LED投产时间不长 ,价位较高 ,所以目前大部分 LED 灯泡仍是用小功率 LED 做的。 2.3 LED 灯 LED 灯以质优、耐用、节能为主要特点，投射角度调节范围大， 15W 的亮度相当于普通 40W 日光灯。具有抗高温、防潮防水、防漏电等性能。 LED 灯采用最新的 LED 光源技术，数位化外观设计，节电高达 70
30、%以上， 12W 的 LED日光灯光强相当于 40W 的日光灯管。 LED 日光 灯寿命为普通灯管的 10 倍以上，几乎免维护，无须经常更换灯管、镇流器、启辉器。绿色环保的半导体电光源，光线柔和，光谱纯，有利于使用者的视力保护及身体健康。 6000K 的冷光源给人视觉上清凉的感受，人性化的照度差异设计，更有助于集中精神，提高效率。 目前， LED 日光灯和普通日光灯对比来说，优点如下： 1、节能。 2、寿命长。 3、适用性好，因单颗 LED 的体积小，可以做成任何形状。 4、回应时间短，是 ns（纳秒）级别的回应时间，而普通灯具是 ms（毫秒）级别的回应时间。 5、环保，无有害金属，废弃物容易
31、回收。 6、色彩 绚丽，发光色彩纯正，光谱范围窄，并能通过红绿蓝三基色混色成七彩或者白光。 缺点： 1、价格贵。 2、目前能普遍做到的光效率和理论光效率还有很大差距。 3、目前能做到的寿命和理论寿命（ 10w 小时）还有很大差距。 4、还是有一定的发热量。 5、光衰还可以大幅度缩小。 不过这些缺点都可以通过工艺的改进克服，所以即使目前 LED 光源还不能完全取代现有传统光源，但随着技术的发展，日后 LED 灯必会取代普通的日光灯。 2.4 LED 的应用 LED 有静态显示和动态显示两种显示方式，在生活中 LLED 两种显示方式都可以在我们生 活中随处可见。 2.4.1 LED 的静态显示 L
32、ED 的静态显示是通过静态屏将所要显示的信息显示在屏幕上，这种显示方式是 LED屏幕上的灯是同时点亮发光的，以用 LED 发出的光亮显示各种不同的信息。 LED 的静态显示主要运用在装有 照明灯 、 背光灯 等的物件上。 2.4.2 LED 的静态应用 在我们的生活中 LED 的应用极为广泛， LED 静态应用主要是应用在照明上，如： 建筑物外观照明 、 景观照明 、 标识与指示性照明 、展示照明等。 1、建筑物外观照明 对建筑物某个区域进行投射，无非是使用控制光束 角的圆头和方头形状的 投光灯 具，这与传统的投光灯具概念完全一致。但是，由于 LED 光源小而薄，它的安装便捷，可以水准也可以垂直方向安装，与建筑物表面更好地结合，为照明设计师带来了新的照明语汇，拓展了创作空间。 2、景观照明
