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描述：由于室外环境光的变化范围非常大，要使LED可变情报板显示的信息能在各种照度的环境背景光下清晰可见，就要求LED可变情报板的发光亮度能随环境背景光的变化作对应的调节。
1、引言
人们对信息的获得百分之九十以上来自于眼睛，LED可变情报板作为一种可视的信息显示设备，具有信息可变、颜色丰富、亮度可大范围调节、功耗低、可靠性高、寿命长等技术优势，LED可变情报板全天侯显示方式是目前任何一种户外媒体所无法替代的，是高速公路和城市交通信息发布系统中的主要设备，LED可变情报板在提高交通运行的效率，保障交通运输安全，实现“以人为本”的交通理念方面，在高速公路和城市交通的室外可视信息发布中得到越来越广泛的应用，发挥着越来越重要的作用。
对LED可变情报板的信息显示来说，须考虑的问题有：颜色、清晰度、点距、视角、基色灰度、扫描频率、亮度调节等，由于室外环境光的变化范围非常大，要使LED情报板显示的信息能在各种照度的环境背景光下清晰可见，就要求LED可变情报板的发光亮度能随环境背景光的变化作对应的调节。
2.1、人眼的构造
视网膜中央部分有一个特别密集的锥体细胞区，其颜色呈黄色，称为黄斑，直径约为2--3mm。黄斑中央有一小凹，称中央窝，是视觉**敏感的地方，其水平直径约为0.3mm，垂直直径约为0.2mm，其相应的视场角约为3°，几乎全部为锥体细胞所占。对人眼进行的大量研究结果表明，锥体细胞和杆体细胞执行着不同的视觉功能，锥体细胞的感光灵敏度低，在亮度3cd/㎡以上的光亮条件下起作用，它能够分辨颜色和物体的细节，这叫锥体视觉，也称为明视觉；杆体细胞只能在黑暗的条件下（亮度为0.001cd/㎡以下）起作用，这叫杆体视觉，也称为暗视觉。如果亮度界于明视觉与暗视觉所对应的亮度水平之间，视网膜中的锥体细胞和杆体细胞同时起作用，则称为介视觉或中间视觉。显然，明视觉的视场较小，一般定为2°；暗视觉的视场较大，一般定为4°。
2.2、人眼察觉亮度变化能力的有限性
人眼察觉亮度变化的能力是有限的。
a、要使人眼感觉到两个画面有亮度差别，必须使两者的亮度差是有限小量，而不是无限小量。因此，人眼察觉亮度变化的能力是有限的。
b、对于不同的环境亮度。人眼可觉察的**小亮度差是相同的，并等于一个常数。换句话说，人眼亮度感觉的增量不是正比于客观亮度的增量，而是正比于亮度的相对增量,主观亮度感觉与客观亮度的对数成线性关系。在观看LED可变情报板时，因环境背景光的影响，线性系数的值也可大些。
2.3、视觉范围
人眼能够感觉的亮度范围（称为视觉范围）极宽，从百分之几尼特直到几百万尼特。其所以如此之宽，是由于依靠了瞳孔和光敏细胞的调节作用。瞳孔根据外界光的强弱调节其大小，使射到视网膜上的光通量尽可能是适中的。在强光和弱光下，分别由锥状细胞和杆状细胞作用，而后者的灵敏度是前者的1万倍。
2.4、明暗感觉的相对性
在不同的亮度环境下，人眼对于同一实际亮度所产生的相对亮度感觉是不相同的。根据人眼对实际亮度明暗感觉的相对性的察觉实际亮度变化能力有限性，LED可变情报板显示信息时，应保证在不同环境背景光下有不同*亮度和**小亮度，并且保证*亮度和**小亮度的比值不变。另外，对于人眼不能察觉的亮度变化，不必**地重现，只要保证重视图像和原景物有相同的亮度级数。简言之，只要重视图象与原景物对人眼具有相同的对比度和相同的亮度级数，就能给人以真实的感觉。
发光亮度与背景光的关系
在自然光下，室外景物照度（即LED可变情报板的背景照度）随昼夜的变化时时刻刻都在变化，其照度变化范围在上百乃至几万数量级。
根据人眼视觉特性，在不同的环境背景亮度下要求LED可变情报板具有不同的平均亮度，以保证重显必需的对比度和亮度层次（灰度），因此，LED可变情报板应根据环境背景光的变化进行发光亮度的调整，即亮度调节，以使观察者能清晰地识读LED可变情报板显示的信息。有的LED可变情报板白天看起来不够亮，或晚上看起来刺眼，就是因为*亮度不够或亮度调节不到位所造成的，它导致观察者无法清晰地识读信息，甚至使观察者产生眩目，影响交通安全。
LED可变情报板的显示图象是由许多亮度不同的象素组成的，图象从亮到暗之间的亮度层次称为灰度。如果能分辨的亮度层次越多，图象就显得越细腻、柔和。人眼所能分辨的亮度层次与显示图象对比度的对数成比例，与对比度灵敏度阈成反比变化。根据人眼视觉特性，对主观感觉来说，重现图象应与实际景物具有相同的对比度和灰度，这样，就能给人以真实感觉。
实际景物的对比度一般都不超过100。因为，在一定照度下，**白的莫过于白石膏，其反向系数接近于1；**黑的莫过于黑丝绒，其反射系数为0.01。因此为了不失真地传送图象，要求重现图象的对比度也为100。由于实际环境亮度的影响，所以重现图象的对比度往往达不到100，一般能达到30～40也就满意了。
LED可变情报板的亮度调节应不少于8级，以分别对应不同的环境背景光情况，根据韦伯-费赫涅尔定律，主观亮度感觉与客观亮度的对数成线性关系，显然，亮度调节应按对数曲线关系进行设计。观看LED可变情报板是明视觉的情况，根据实际要求，LED可变情报板的平均亮度应不小于30cd/㎡，在阳光直射下，环境背照度可达100000Lx，LED可变情报板的*发光亮度应不小于8000cd/㎡。
亮度调节的方法
LED的亮度与电流关系特性
LED是构成LED可变情报板的重要器件，一组特定的红、绿、蓝三种LED的亮度与电流的关系有特定的曲线图。对于不同品质的LED，其对应参数有较大差异，但基本特征与曲线图相符，正向电流超过阀值后，随着电流的增加，LED的亮度增加，当电流达到一定值后，亮度随电流增加的速度变缓，进入饱和区，在饱和区增加电流，亮度不会明显增加，只会导致LED功耗的激增，甚至烧毁LED。对LED可变情报板使用的LED，就目前技术水平而言，在典型电流值是20mA的情况下，单管的法向发光亮度一般为：红色大于2000mcd，绿色大于4000mcd，蓝色大于1200mcd，实际使用时，一般应小于20mA，通过调节流过LED电流的大小来调节发光二极管的的亮度，达到亮度控制的目的。
脉宽调制的亮度调节方法
在一定的显示重复扫描频率下，LED的亮度可以由发光时间与扫描周期的比占空比进行控制，用占空比调节亮度，是发光能量与人眼视觉惰性两者共同作用的结果。在相同的LED正向电流的作用下，发光时间越长发光能量越大，只要周期性扫描的速度足够快，人眼就感觉LED的亮度越高，且不会有闪烁的感觉。调节占空比就是调节发光时间的长度，在数字电路中，对时间的控制是比较容易的，可通过脉冲计数与比较的方式实现。
LED可变情报板对LED的驱动一般采用恒流驱动方式，通过灰度数据的扫描实现灰度控制，通过使能输出的占空比控制实现整体亮度控制，这种控制的优点是：能获得较理想的灰度控制与亮度控制特性。用于LED驱动的IC常用的有：HC595，TPIC6B595，ST2221C，TB62726，TB62727，MBI5036，BI5039等可变情报板一行同颜色LED的驱动电路。
