LED受到广泛重视并得到迅速发展,与它本身所具有的优点密不可分。这些优点概括起来是:亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景较为广阔,目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性,可靠性、全色化方向发展。
一、 LED显示屏的种类
1、根据颜色分类
单基色显示屏:单红或单绿;双色显示屏:红和绿双基色,256级灰度、可以显示65536种颜色;全彩显示屏:红、绿、蓝三基色,256级灰度的全彩色显示屏可以显示1600多万种色。
2、根据组成像素单元分类
数码显示屏:显示像素为7段数码管,适于制作时钟屏、利率屏等;
图文显示屏:显示像素为点阵模块,适于播放文字、图像信息;
视频显示屏:显示像素由许多发光二极管组成,可以显示视频、动画等各种视频文件。
3、根据使用位置分类
户内显示屏:发光点小,像素间距密集,适合近距离观看;
半户外显示屏:介于户内和户外之间,不防雨水,适合在门楣作信息引导等用;
户外显示屏:发光点大,像素间距大,亮度高,可在阳光下工作,具有防风、防雨、防水功能,适合远距离观看。
4、按驱动方式有静态、横向滚动、垂直滚动和翻页显示等。
二、led显示屏用LED种类及优缺点
根据显示屏的分类,所使用的像素LED也可以分为以下几种:
1、点阵模块
优点:成本低、加工工艺成熟、品质稳定;缺点:亮度、颜色一致性不好控制,容易出现马赛格现象;
2、直插灯
优点:色彩一致性比较好控制,像素间距大小可以根据需要自由调整组合;缺点:红绿蓝混色效果不佳,角度不大,不好控制角度的一致性,加工上容易出现高低不平、上下左右容易错位;
3、贴片
优点:显示色彩、混色效果、角度一致性等都是较好的;缺点:包装、加工等成本高;
三、 LED显示屏用LED封装技术要求
不同应用位置将使用不同规格的显示屏,不同的显示屏又需要不同技术要求的LED器件,那么显示屏用LED到底有哪些技术要求呢,下面按照不同的分类逐一说明:
户内显示屏用的贴片LED又分为“三并一”和“三合一”,其中前者多用于比较低成本,显示要求不高的领域,后者显示效果较佳,成本也相对较高,下面主要就“三合一”做一些说明;
1、亮度:
首先要考虑的是产品亮度的合适比例配搭,目前大多数全彩显示屏的红绿蓝亮度配搭都是按照3:6:1(就是一个像素里面红色亮度占30%,绿色占60%,蓝色占10%)的比例;一般来说封装厂和上游的晶片厂商几乎都是按照20mA来测试产品的,但是真正应用到显示屏上,几乎都不是这个电流在驱动led灯的,一般来说红绿蓝三种LED由于构成在晶片材质不一样,它们在实际使用中的发热、发光、亮度衰减也不成比例,通常来说红色衰减比例小一些,蓝绿衰减大一些,所以来说为了能保证显示屏的使用寿命相对长一些,一般设计者会将蓝绿驱动电流比红色低一些;举例来说:如果红色按照18mA驱动,绿色15mA驱动,蓝色 12mA驱动,根据LED晶片IV-If关系:
大致我们可以推算出来,实际需要的LED的亮度,红绿蓝的关系是:
R:3÷90%
G:6÷75%
B:1÷60%
同时还要对亮度进行分档,分档的目的就是要使做出来的显示屏不要让肉眼就能看出亮度的差异,一般来说人眼能够比较敏感的分辨的亮度差是30%,扣除设备的测试误差和安装机构误差,设计分光按照10%~20%分档是比较好的。
2、颜色:
根据光学效应,白光通过棱镜后被分解成多种颜色逐渐过渡的色谱,颜色依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,这就是可见光谱。其中人眼对红、绿、蓝较为敏感,人的眼睛就像一个三色接收器的体系,大多数的颜色可以通过红、绿、蓝三色按照不同的比例合成产生。同样绝大多数单色光也可以分解成红绿蓝三种色光。
这是色度学的较基本原理,即三原色原理。三种原色是相互独立的,任何一种原色都不能有其它两种颜色合成。红绿蓝是三原色,这三种颜色合成的颜色范围较为广泛。红绿蓝三原色按照不同的比例相加合成混色称为相加混色。三原色是这样的三种颜色,它们相互独立,其中任一色均不能由其它二色混合产生。
不同比例的三原色光相加得到彩色称为相加混色。其规律为:
红+绿=黄
红+蓝=紫
蓝+绿=青
红+蓝+绿=白
显示屏用LED较好的颜色搭配是:红色620-630nm、绿色520-530nm、蓝色465-475nm,当然这个范围还可以根据实际需要缩小,比如红色以3nm为一档、蓝绿以2.5nm为一档。
角度:其实对于角度来说当然是越大越好,不过更重要的是角度不只是大就好,还需要角度曲线要饱满、光滑,红绿蓝要能一致重合,否则就会出现显示屏做好后,某些位置会显示暗区,或者某一种颜色特别亮或特别暗;
3、电性参数:
LED的电性参数主要表现在正向电压(vf)反向电流(Ir)和抗静电(ESD),一般作显示屏都采用5v直流电源定电流驱动,所以:LED的Vf一般不要求一致性太高,只要控制在一个合理的范围即可(一般红色1.8-2.2v,蓝绿3.0-3.4v);ESD一般来说是越大越好,因为ESD无处不在,所以LED的ESD越大,做显示屏的加工就越不容易出问题;反向电流要求Vr=5v,Ir≦10uA。
户外显示屏用椭圆直插LED
户外显示屏用LED一般多用椭圆结构的直插灯,相对于户内显示屏用LED来讲,户外用椭圆灯主要在发光角度上有分横向和纵向的角度问题,一般显示屏在户外来说,横向的可视范围都比较大,纵向的可视范围相对较小些;
一般来说户外显示屏的LED横向角度在110度左右,纵向在50度左右是比较好的,由于直插灯的角度有很多因素影响,主要表现在:
(1)LED的封装外观形状;
(2)支架的碗杯结构;
(3)晶片以及本身的结构;
(4)封装胶水的折射率;
(5)材料品质的一致性;
(6)封装工艺(即晶片的发光高度位置);
因此,户外显示屏用LED的角度更不好掌握,不但需要良好的设计,同时还要有较好的工艺设计和品质管制水平。
近年来,LED显示屏生产技术在我国渐趋成熟,应用领域广泛及普及成为趋势。但目前大多数的led显示屏制造商尚不完全具备生产该类产品的真正能力,从而给led显示屏产品带来了隐患,以至影响到整个市场。如何规范化生产,如何生产出真正意义上的低衰减、**命的 LED显示屏产品?本文仅从LED显示屏生产过程的静电防护角度,讨论该过程静电带来的危害及其防护方法。
静电产生的原因: 从微观上说,根据原子物理理论,电中性时物质处于电平衡状态,由于不同的物质电子的接触产生的电子的得失,使物质失去电平衡,产生静电现象。
从宏观上讲,原因有:物体间摩擦生热,激发电子转移;物体间的接触和分离产生电子转移;电磁感应造成物体表面电荷的不平衡分布;摩擦和电磁感应的综合效应。
静电电压是由不同种类的物质相互接触与分离而产生。这种效应即是大家熟知的摩擦起电,所产生的电压取决于相互摩擦的材料本身的特性。由于LED显示屏在实际生产过程中主要是人体与相关元器件的直接接触与间接接触产生静电。所以根据本行业的特点我们可做一些针对性的静电防范措施。
静电在LED显示屏生产过程中的危害:
如果在生产任何环节上忽视防静电,它将会引起电子设备失灵甚至使其损坏。
当半导体器件单独放置或装入电路时,即使没有加电,由于静电也可能造成这些器件的*性损坏。大家熟知,LED是半导体产品,如果LED的两个针脚或更多针脚之间的电压**过元件介质的击穿强度,就会对元件造成损坏。氧化层越薄,则LED和驱动IC对静电的敏感性也就越大,例如焊锡的不饱满,焊锡本身质量存在问题等等,都会产生严重的泄漏路径,从而造成毁灭性的破坏。
另一种故障是由于节点的温度**过半导体硅的熔点(1415℃)时所引起的。静电的脉冲能量可以产生局部地方发热,因此出现直接击穿灯管和IC的故障。即使电压低于介质的击穿电压,也会发生这种故障。一个典型的例子是,LED是PN结组成的二极管,发射较与基较间的击穿会使电流增益急剧降低。LED本身或者驱动电路中的各中IC受到静电的影响后,也可能不立即出现功能性的损坏,这些受到潜在损坏的元件通常在使用过程中才会表现出来,所以对显示屏的寿命影响都是致命的。
静电在LED生产中的防护措施:
一、接地
接地就是直接将静电通过导线连接泄放到大地,这是防静电措施中较直接较有效的,对于导体通常用接地的方法,我们要求人工使用的工具接地、带接地防静电手环、及工作台面接地等。
(1)在生产过程中,要求工人必须佩带接地静电手环。尤其在切脚、插件、调试和后焊工序时,并且作好监察,品质人员必须较少每两个小时做一次手环静电测试,作好测试纪录。
(2)在焊接时,电烙铁应尽可能采用防静电低压恒温烙铁,并保持良好的接地性。
(3)在组装过程中,尽可能使用有接地线的低压直流电动起子(俗称电批).
(4)保证生产拉台、灌胶台、老化架等有效接地。
(5)我们要求生产环境做到布设铜线接地,如地板、墙壁、以及某些场合使用的天花板等,都应使用防静电材料。通常,即使普通石膏板和石灰涂料墙面也可以,但禁止使用塑料制品天花板和普通墙纸或塑料墙纸。
二、防静电地线的埋设
(1) 厂房建筑物的避雷针一般与建筑物钢筋混凝土焊接在一起妥善接地,当雷击发生时,接地点乃至整个大楼的地面都将成为高压强电流的泄放点。一般认为在泄放接地点20M范围内都会有"跨步电压"产生,即在此范围内不再是理想零电位。另外,三相供电的零线由于不可能**平衡而也会有不平衡电流产生并流入零线的接地点,故防静电地线的埋设点应距建筑物和设备地20米以外。
(2) 埋设方法:为保证接地的可靠,致少应有三点以上接地,即每隔5m挖1.5m深以上坑,将2m以上铁管或角铁打入坑内(即角铁插入地下2m以上),再用3mm厚铜排将这三处焊接在一起,用16m2绝缘铜芯线焊上引入室内为干线.
(3) 坑内施以适量木炭粉和工业盐,以增加土壤导电性,填埋后用接地电阻测试仪测量,接地电阻应小于4Ω,且每年至少测试一次。
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