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全彩显示屏专用LED的选择

我爱方案网| 全彩,显示屏,LED,选择,使用| 2011-10-25
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中心论题:
    * 全彩显示屏专用LED的选择
    * 全彩显示屏专用LED的使用
解决方案:
    * 选择——失效率、抗静电能力、衰减特性、亮度、一致性
    * 使用——防静电、过波峰焊温度及时间、设计电流值、混灯、控制好灯的垂直度、散热、虚焊控制、驱动电路

全彩显示屏专用LED的选择
全彩LED显示屏的最关键部件是LED器件。原因有三:第一,LED是全彩屏整机中使用数量最多的关键器件,每平方米会使用几千至几万只LED;第 二,LED是决定整屏光学显示性能的主体,直接影响观众对显示屏的评价;第三,LED在显示屏整体成本中所占比例最大,从30%至70%不等。

LED是全彩LED显示屏的最关键器件,相当于电脑的CPU。LED的选择已经决定了整个显示屏50%以上的质量。如果未能选择好LED,显示屏的其他部 件再好也无法弥补显示屏质量的缺陷。

全彩LED显示屏专用LED的品质和参数可归结为以下五大要素:

a.失效率:由于全彩显示屏由上万甚至几十万组红、绿、蓝三种LED组成的像素点组成,任一颜色LED的失效均会影响显示屏整体视觉效果。一般来 说,按行业经验,在LED显示屏开始装配至老化72小时出货前的失效率应不高于万分之三(指LED器件本身原因引起的失效)。

b.抗静电能力:LED是半导体器件,对静电敏感,极易引致静电失效,故抗静电能力对显示屏的寿命至关重要。一般来说,LED的人体静电模式测试失 效电压不应低于2000V。

c.衰减特性:红、绿、蓝LED均具有随着工作时间的增加而亮度衰减的特性。LED芯片的优劣、辅助物料的好坏及封装工艺水平的高低决定了LED的 衰减速度。一般来说,1000小时、20毫安常温点亮试验后,红色LED的衰减应小于10%,蓝、绿色LED的衰减应小于15%。红、绿、蓝衰减的一致性 对全彩LED显示屏日后的白平衡影响很大,进而影响显示屏的显示保真度。

d.亮度:LED亮度是显示屏亮度的重要决定因素。LED亮度越高,使用电流的余量越大,对节省耗电、保持LED稳定有好处。LED有不同的角度 值,在芯片亮度已定的情况下,角度越小,LED则越亮,但显示屏的视角则越小。一般应选择100度的LED以保证显示屏足够的视角。针对不同点间距和不同 视距的显示屏,应在亮度、角度和价格上找到一个平衡点。

e.一致性:全彩显示屏是由无数个红、绿、蓝LED组成的像素拼成的,每种颜色LED的亮度、波长的一致性决定了整个显示屏的亮度一致性、白平衡一 致性、色度一致性。一般来说,显示屏厂家要求器件供应商提供5nm的波长范围及1:1.3的亮度范围的LED,这些指标可由器件供应商通过分光分色机进行 分级达到。电压的一致性一般不做要求。

由于LED是有角度的,故全彩LED显示屏同样具有角度方向性,即在不同角度观看时,其亮度是会递增或递减的。这样,红、绿、蓝三种颜色LED的角度一致 性将严重影响不同角度白平衡的一致性,直接影响显示屏视频颜色的保真度。要做到红、绿、蓝三种LED在不同角度时亮度变化的匹配一致性,需要在封装透镜设 计、原物料选择上严格进行科学设计,这取决于封装供应商的技术水平。法向方向白平衡再好的显示屏,如果LED的角度一致性不好,整屏不同角度的白平衡效果 将是糟糕的。LED器件的角度一致性特性可用LED角度综合测试仪测出,对于中、高档显示屏尤为重要。

全彩显示屏专用LED的使用
高品质的LED也需要一个良好的使用方法和环境,归结起来有如下八大使用要点:

a.防静电
显示屏装配工厂应有良好的防静电措施。专用防静电地、防静电地板、防静电烙铁、防静电台垫、防静电环、防静电衣、湿度控制、设备接地(尤其切脚机)等都是 基本要求,并且要用静电仪定期检测。

b.过波峰焊温度及时间
须严格控制好波锋焊的温度及过炉时间,建议为:预热温度100℃±5℃,最高不超过120℃,且预热温度上升要求平稳,焊接温度为245℃±5℃,焊接时 间建议不超过3秒,过炉后切忌振动或冲击LED,直到恢复常温状态。波峰焊机的温度参数要定期检测,这是由LED的特性决定的,过热或波动的温度会直接损 坏LED或造成LED质量隐患,尤其对于小尺寸如3mm的圆形和椭圆形LED。

c.设计电流值
LED的标称电流为20mA,一般建议其最大使用电流为不超过标称值的80%,尤其对于点间距很小的显示屏,由于散热条件不佳,还应降低电流值。

根据经验,由于红、绿、蓝LED衰减速度的不一致性,有针对性地降低蓝、绿LED的电流值,以保持显示屏长时间使用后白平衡的一致性。

d.混灯
同一种颜色不同亮度档的LED需要混灯,或者按照离散规律设计的插灯图进行插灯,以保证整屏每种颜色亮度的一致性。此工序如果出现问题,会出现显示屏局部 亮度不一致的现象,直接影响LED显示屏的显示效果。

e.控制好灯的垂直度
对于直插式LED来说,过炉时要有足够的工艺技术保证LED垂直于PCB板。任何的偏差都会影响已经设置好的LED亮度一致性,出现亮度不一致的色块。

f.散热设计
LED工作时会发热,温度过高会影响LED的衰减速度和稳定性,故PCB板的散热设计、箱体的通风散热设计都会影响LED的表现。

g.虚焊控制
LED显示屏在出现LED不亮时,往往有超过50%概率为各种类型的虚焊引起的,如LED管脚虚焊、IC管脚虚焊、排针排母虚焊等。这些问题的改善需要严 格地改善工艺并加强质量检验来解决。出厂前的振动测试也不失为一种好的检验方法。

h.驱动电路设计
显示屏模块上的驱动电路板驱动IC的排布亦会影响到LED的亮度。由于驱动IC输出电流在PCB板上传输距离过远,会使得传输路径压降过大,影响LED的 正常工作电压导致其亮度降低。我们常会发现显示屏模块四周的LED亮度比中间低一些,就是这个原因。故要保证显示屏亮度的一致性,就要设计好驱动电路分布 图。

以上是从选择和使用的角度介绍了全彩显示屏专用LED的相关知识,全彩LED显示屏是一个系统集成的产品,需要LED封装厂商与显示屏应用厂商的密切配 合,加强技术交流。中国现在已经成为全世界LED显示屏的制造中心,正在向LED显示屏制造强国靠拢。到目前为止,中国大陆全彩屏用途LED的封装水平已 有大幅度提高,很多指标已接近日本厂商的水平,个别指标已经超越,这将极大地促进我国LED显示屏事业的发展。

 

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