全彩顯示屏專用LED的選擇和使用

全彩顯示屏專用LED的選擇和使用

李漫鐵

(深圳雷曼光電科技有限公司,廣東深圳 518108)

摘 要：本文介紹了全彩LED顯示屏關(guān)鍵部件——LED的選擇和使用，總結(jié)了全彩顯示屏專用LED的幾項關(guān)鍵指標(biāo)，對控制和提高LED全彩顯示屏的質(zhì)量有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：LED；全彩顯示屏

How to choose and use LED specially for full color LED screen
Li mantie
(Ledman Optoelectronic Co., Ltd., Shenzhen, 518108, China)

Abstract：This article tells us how to choose and use LED specially for full color LED screen and some key parameters of this kind of LED. It’s useful to control and improve the quality of full color LED screen.
Keywords: LED; Full color LED screen

一、概述

全彩LED顯示屏是一種新型的電子傳播媒體，在大尺寸、高亮度、環(huán)境適應(yīng)性方面具有無可替代的優(yōu)勢，可用于戶內(nèi)大尺寸、戶外大尺寸的圖文、視頻顯示，主要應(yīng)用于廣告媒體、舞臺布景、樓宇裝飾、交通信息、體育場館等用途。隨著LED芯片技術(shù)、封裝技術(shù)和LED顯示屏制造技術(shù)的快速提升和價格的進一步下降，全彩LED顯示屏正在跨過性價比的應(yīng)用門檻，獲得巨大的市場應(yīng)用和需求。

二、全彩顯示屏專用LED的選擇

全彩LED顯示屏的最關(guān)鍵部件是LED器件。原因有三：第一，LED是全彩屏整機中使用數(shù)量最多的關(guān)鍵器件，每平方米會使用幾千至幾萬只LED；第二，LED是決定整屏光學(xué)顯示性能的主體，直接影響觀眾對顯示屏的評價；第三，LED在顯示屏整體成本中所占比例最大，從30%至70%不等。

LED是全彩LED顯示屏的最關(guān)鍵器件，相當(dāng)于電腦的CPU。LED的選擇已經(jīng)決定了整個顯示屏50%以上的質(zhì)量。如果未能選擇好LED，顯示屏的其他部件再好也無法彌補顯示屏質(zhì)量的缺陷。

全彩LED顯示屏專用LED的品質(zhì)和參數(shù)可歸結(jié)為以下五大要素：

1、失效率

由于全彩顯示屏由上萬甚至幾十萬組紅、綠、藍(lán)三種LED組成的像素點組成，任一顏色LED的失效均會影響顯示屏整體視覺效果。一般來說，按行業(yè)經(jīng)驗，在LED顯示屏開始裝配至老化72小時出貨前的失效率應(yīng)不高于萬分之三（指LED器件本身原因引起的失效）。

2、抗靜電能力

LED是半導(dǎo)體器件，對靜電敏感，極易引致靜電失效，故抗靜電能力對顯示屏的壽命至關(guān)重要。一般來說，LED的人體靜電模式測試失效電壓不應(yīng)低于2000V。

3、衰減特性

紅、綠、藍(lán)LED均具有隨著工作時間的增加而亮度衰減的特性。LED芯片的優(yōu)劣、輔助物料的好壞及封裝工藝水平的高低決定了LED的衰減速度。一般來說，1000小時、20毫安常溫點亮試驗后，紅色LED的衰減應(yīng)小于10%，藍(lán)、綠色LED的衰減應(yīng)小于15%。紅、綠、藍(lán)衰減的一致性對全彩LED顯示屏日后的白平衡影響很大，進而影響顯示屏的顯示保真度。

4、亮度

LED亮度是顯示屏亮度的重要決定因素。LED亮度越高，使用電流的余量越大，對節(jié)省耗電、保持LED穩(wěn)定有好處。LED有不同的角度值，在芯片亮度已定的情況下，角度越小，LED則越亮，但顯示屏的視角則越小。一般應(yīng)選擇100度的LED以保證顯示屏足夠的視角。針對不同點間距和不同視距的顯示屏，應(yīng)在亮度、角度和價格上找到一個平衡點。

5、一致性

全彩顯示屏是由無數(shù)個紅、綠、藍(lán)LED組成的像素拼成的，每種顏色LED的亮度、波長的一致性決定了整個顯示屏的亮度一致性、白平衡一致性、色度一致性。一般來說，顯示屏廠家要求器件供應(yīng)商提供5nm的波長范圍及1：1.3的亮度范圍的LED，這些指標(biāo)可由器件供應(yīng)商通過分光分色機進行分級達(dá)到。電壓的一致性一般不做要求。

由于LED是有角度的，故全彩LED顯示屏同樣具有角度方向性，即在不同角度觀看時，其亮度是會遞增或遞減的。這樣，紅、綠、藍(lán)三種顏色LED的角度一致性將嚴(yán)重影響不同角度白平衡的一致性，直接影響顯示屏視頻顏色的保真度。要做到紅、綠、藍(lán)三種LED在不同角度時亮度變化的匹配一致性，需要在封裝透鏡設(shè)計、原物料選擇上嚴(yán)格進行科學(xué)設(shè)計，這取決于封裝供應(yīng)商的技術(shù)水平。法向方向白平衡再好的顯示屏，如果LED的角度一致性不好，整屏不同角度的白平衡效果將是糟糕的。LED器件的角度一致性特性可用LED角度綜合測試儀測出，對于中、高檔顯示屏尤為重要。

三、彩顯示屏專用LED的使用：

高品質(zhì)的LED也需要一個良好的使用方法和環(huán)境，歸結(jié)起來有如下八大使用要點：

1、防靜電

顯示屏裝配工廠應(yīng)有良好的防靜電措施。專用防靜電地、防靜電地板、防靜電烙鐵、防靜電臺墊、防靜電環(huán)、防靜電衣、濕度控制、設(shè)備接地（尤其切腳機）等都是基本要求，并且要用靜電儀定期檢測。

2、過波峰焊溫度及時間

須嚴(yán)格控制好波鋒焊的溫度及過爐時間，建議為：預(yù)熱溫度100℃±5℃，最高不超過120℃，且預(yù)熱溫度上升要求平穩(wěn)，焊接溫度為245℃±5℃，焊接時間建議不超過3秒，過爐后切忌振動或沖擊LED，直到恢復(fù)常溫狀態(tài)。波峰焊機的溫度參數(shù)要定期檢測，這是由LED的特性決定的，過熱或波動的溫度會直接損壞LED或造成LED質(zhì)量隱患，尤其對于小尺寸如3mm的圓形和橢圓形LED。

3、設(shè)計電流值

LED的標(biāo)稱電流為20mA，一般建議其最大使用電流為不超過標(biāo)稱值的80%，尤其對于點間距很小的顯示屏，由于散熱條件不佳，還應(yīng)降低電流值。

根據(jù)經(jīng)驗，由于紅、綠、藍(lán)LED衰減速度的不一致性，有針對性地降低藍(lán)、綠LED的電流值，以保持顯示屏長時間使用后白平衡的一致性。

4、混燈

同一種顏色不同亮度檔的LED需要混燈，或者按照離散規(guī)律設(shè)計的插燈圖進行插燈，以保證整屏每種顏色亮度的一致性。此工序如果出現(xiàn)問題，會出現(xiàn)顯示屏局部亮度不一致的現(xiàn)象，直接影響LED顯示屏的顯示效果。

5、控制好燈的垂直度

對于直插式LED來說，過爐時要有足夠的工藝技術(shù)保證LED垂直于PCB板。任何的偏差都會影響已經(jīng)設(shè)置好的LED亮度一致性，出現(xiàn)亮度不一致的色塊。[!--empirenews.page--]

6、散熱設(shè)計

LED工作時會發(fā)熱，溫度過高會影響LED的衰減速度和穩(wěn)定性，故PCB板的散熱設(shè)計、箱體的通風(fēng)散熱設(shè)計都會影響LED的表現(xiàn)。

7、虛焊控制

LED顯示屏在出現(xiàn)LED不亮?xí)r，往往有超過50%概率為各種類型的虛焊引起的，如LED管腳虛焊、IC管腳虛焊、排針排母虛焊等。這些問題的改善需要嚴(yán)格地改善工藝并加強質(zhì)量檢驗來解決。出廠前的振動測試也不失為一種好的檢驗方法。

8、驅(qū)動電路設(shè)計

顯示屏模塊上的驅(qū)動電路板驅(qū)動IC的排布亦會影響到LED的亮度。由于驅(qū)動IC輸出電流在PCB板上傳輸距離過遠(yuǎn)，會使得傳輸路徑壓降過大，影響LED的正常工作電壓導(dǎo)致其亮度降低。我們常會發(fā)現(xiàn)顯示屏模塊四周的LED亮度比中間低一些，就是這個原因。故要保證顯示屏亮度的一致性，就要設(shè)計好驅(qū)動電路分布圖。

以上是從選擇和使用的角度介紹了全彩顯示屏專用LED的相關(guān)知識，全彩LED顯示屏是一個系統(tǒng)集成的產(chǎn)品，需要LED封裝廠商與顯示屏應(yīng)用廠商的密切配合，加強技術(shù)交流。中國現(xiàn)在已經(jīng)成為全世界LED顯示屏的制造中心，正在向LED顯示屏制造強國靠攏。到目前為止，中國大陸全彩屏用途LED的封裝水平已有大幅度提高，很多指標(biāo)已接近日本廠商的水平，個別指標(biāo)已經(jīng)超越，這將極大地促進我國LED顯示屏事業(yè)的發(fā)展。

作者簡介：李漫鐵（1968—），男（漢族），湖南人，電子工程學(xué)士，工商管理碩士，現(xiàn)任深圳雷曼光電科技有限公司總經(jīng)理。1990年本科畢業(yè)于華南理工大學(xué)無線電工程系，2005年畢業(yè)于上海交通大學(xué)安泰管理學(xué)院EMBA。Email: martin@ledman.cn ,Website: www.ledman.cn 。

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