LED显现屏由一列发光二极管摆放组合而成,因而LED的质量直接影响显现屏的全体质量。决议LED质量的目标有五个:亮度与视角、均匀性与清晰度、像素失控率、寿数、能耗与能效。影响LED显现屏寿数的要素有内因和外因,内因有外围部件功能、LED发光器材的功能、产品抗疲劳功能;内因有LED显现屏的作业环境等等。散热便是影响LED显现屏质量和运用寿数的要害要素。
LED显现屏五大要害目标
LED(发光二极管)对显现屏的重要性就比方轿车的引擎、空调的压缩机。挑选一款功能优秀的LED是完结一个高功能LED显现屏的基本条件。可是,即便相同的配菜、相同的调料、相同的灶具,不同水平的厨师也或许烹饪出千差万别的菜肴。因而,能否用好LED更是查验显现屏制作商的试金石。一般以为显现屏有以下五大要害功能目标与LED质量参数休戚相关:亮度与视角、均匀性与清晰度、像素失控率、寿数、能耗与能效。
一、亮度与视角
显现屏亮度首要取决于LED的发光强度和LED密度。近几年LED在衬底、外延、芯片及封装等方面的新技能层出不穷,尤其是氧化铟锡(ITO)电流扩展层技能及工艺的安稳与老练,使LED的发光强度有了大幅前进。现在,世界一流品牌小功率LED在水平视角为110度、笔直视角为50度的情况下,绿管的发光强度已高达4000mcd,红管达1500mcd,蓝管达1000mcd。在像素距离为20mm时,显现屏亮度可到达10000nit以上。显现屏可在任何环境下全天候作业.
在谈到显现屏视角时,有一个值得咱们考虑的现象:LED显现屏尤其是室外显现屏,人们的调查视点基本是从下而上,而以现有LED显现屏的产品形状来看,有一半的光通量消失在苍茫天空中。在动力严峻的今日,咱们是否有更合理的处理之道?值得沉思。
二、均匀性与清晰度
LED显现屏技能开展到今日,均匀性已成为衡量显现屏好坏的最重要目标。人们常说LED显现“点点绚烂,片片光辉”,便是对像素之间和模块之间严峻不均匀的一种形象比方。专业一点的说法是“尘埃效应”和“马赛克现象”。
构成不均匀现象的本源首要有:LED各项功能参数的不一致;显现屏在出产、装置过程中组装精度的缺乏;其他电子元器材的电参数一致性不行;模块、PCB规划的不规范等。
其间“LED各项功能参数的不一致”是主因。这些功能参数的不一致首要包含:光强不一致、光轴不一致、色坐标不一致、各基色光强散布曲线不一致以及衰减特性不一致等。怎么处理LED功能参数的不一致现象,现在业界首要有两种技能途径:一是经过对LED规范参数的进一步细分,前进LED各项功能的一致性;二是经过后续校对的办法来改进显现屏均匀性。后续校对也从前期的模组校对、模块校对,开展到今日的逐点校对。校对技能则从单纯的光强校对,开展到光强色坐标校对。
可是,咱们以为后续校对并不是全能的。其间,光轴不一致、光强散布曲线不一致、衰减特性不一致、组装精度差以及规划的不规范等是无法经过后续校对来消除的,乃至这种后续校对会使光轴、衰减、组装精度方面的不一致愈加恶化。
因而,经过实践咱们的结论是:后续校对仅仅是治表,而LED参数细分才是治本,才是LED显现工业未来的干流。
而论到显现屏均匀性与清晰度的联系,业界则常常存在一个认识上的误区,即以分辨率代替清晰度。其实显现屏清晰度是人眼对显现屏分辨率、均匀性(信噪比)、亮度、对比度等多项要素概括的片面感触。单纯缩小物理像素距离前进分辨率,而忽视均匀性,对前进清晰度是毫无疑义的。试想一个存有严峻“尘埃效应”和“马赛克现象”的显现屏,即便它的物理像素距离再小,分辨率再高,也不或许得到一个杰出的图画清晰度。
因而,从某种意义上讲,现在限制LED显现屏清晰度改进的主因是“均匀性”而不是“物理像素距离”。
三、显现屏像素失控
构成显现屏像素失控的原因许多,其间最首要的原因便是“LED失效”。
LED失效的主因又可分为两个方面:一是LED自身质量欠安;二是运用办法不妥。经过剖析咱们概括出LED失效形式和上述两个主因之间的对应联系。
上述咱们谈到许多LED的失效一般在LED的惯例查验测验中是无法发现的。除了在遭到静电放电、大电流(构成结温过高)、外部强力等不妥运用外,许多LED失效是在高温、低温、温度快速改变或其他恶劣条件下,因为LED芯片、环氧树脂、支架、内引线、固晶胶、PPA杯体等资料热膨胀系数的差异,引发其内部应力的不同而产生的,因而,LED的质量检测是一项十分复杂的作业。
再者,关于GaN基LED而言,静电放电是其失效的最大诱因。静电放电导致LED失效的机理非常复杂,设备、东西、器皿及人体均有或许带有静电并对其放电,这种静电少则几百伏,高则几万伏,放电时刻在纳秒级水平。咱们在显现屏出产、装置、运用过程中呈现的蓝绿管失效,往往便是LED-PN结被静电放电击穿所至。世界静电协会严厉规则了规范静电放电形式,首要分为人体放电形式(HBM)和机器放电形式(MM)。我国对器材的静电放电敏感度(ESDS)分为三个等级(人体形式):1级为0~1999V;2级为2000~3999V;3级为4000V以上。一般情况下LED的静电放电敏感度在人体形式下在几百伏~上万伏之间,而在机器形式下只要几十伏到五百伏左右。LED显现屏因为出产过程冗杂,静电放电防不胜防,因而,LED静电放电敏感度应挑选2级或以上为妥(人体形式),而静电防护有必要贯穿出产全过程。
四、寿数
影响LED显现屏寿数的要素有内因和外因,内因有外围部件功能、LED发光器材的功能、产品抗疲劳功能;内因有LED显现屏的作业环境等等。
1.外围部件影响
除了LED发光器材之外,LED显现屏还运用了许多其他的外围部件,包含电路板、塑胶壳体、开关电源、接插件、机壳等,任何一个部件呈现问题,都或许导致显现屏的寿数下降。所以,显现屏的最长寿数是由最短寿的那个要害部件的寿数决议的。比方,LED、开关电源、金属外壳均按8年规范选料,而电路板的防护工艺功能只能支撑其作业3年,3年之后因为锈蚀会产生损坏,那咱们也只能得到一块3年寿数的显现屏。
2、LED发光器材功能的影响
LED发光器材是显现屏最要害也是与寿数最相关的部件。关于LED,首要是以下目标:衰减特性、防水汽浸透特性、抗紫外线功能。假如LED显现屏厂家对LED器材的目标功能评价不过关,就运用到显现屏中,会导致很多的质量事故,严峻影响了LED显现屏的寿数。
3.产品的抗疲劳功能影响
LED显现屏产品的抗疲劳功能怎么,取决于出产工艺。低劣的三防处理工艺制作出的模组抗疲劳功能难以确保,在温湿度改变时,电路板防护外表会呈现裂缝,导致防护功能下降。
所以LED显现屏的出产工艺也是决议显现屏寿数的要害要素。显现屏制作所涉及到的出产工艺有:元器材贮藏与预处理工艺、过炉焊接工艺、三防处理工艺、防水密封工艺等。工艺的有用性与资料挑选与配比、参数操控以及操作工本质相关,关于绝大LED显现屏厂家来说,经历的堆集很重要,一个具有多年经历的工厂对出产工艺的把控会愈加有用。
4.作业环境的影响
因用处不同,显现屏的作业条件千差万别。从环境方面来讲,户内的温差小,无雨雪及紫外线影响;野外的温差最大可达70度,外加风吹日晒雨淋。恶劣的环境会加重显现屏的老化,作业环境是影响显现屏寿数的重要要素。
LED显现屏的寿数是由多种要素决议的,可是,由许多要素构成的寿数完结是能够经过零部件(比方开关电源)的替换来不断地连续寿数。而LED则是不或许被很多替换的,因而,一旦LED寿数完结,则意味着显现屏寿数的停止。必定意义上LED的寿数决议了显现屏的寿数。LED的寿数一般以发光强度衰减到初始值50%的时刻为寿数期。LED作为一种半导体资料,人们常说有10万小时寿数,但那是在抱负条件下的评价。而在实践运用情况下是达不到的。咱们有一个简略的实验办法和计算公式能够测算LED的寿数:将LED放置于与实践作业环境相同的条件下作业1000小时,并测得光强的初始值和终值,然后经过公式就可推出LED的寿数期。咱们选定某著名品牌蓝管在环境温度为50℃、电流为20mA的环境下作业1000小时后测得终值为0.88×初始值,依据公式咱们可算出该蓝管在该环境下的寿数为5422小时。
咱们说LED寿数决议显现屏的寿数,但并不是说LED寿数等于显现屏寿数。因为显现屏在作业时并不是每只LED每时每刻都在满负荷作业,显现屏在正常播映视频节目的情况下,显现屏的寿数期应该是LED寿数期的6~10倍,当LED作业在小电流的情况下寿数能够更长。因而,选用该品牌LED的显现屏寿数期可达5万小时左右。
怎样使LED寿数期更长?一般情况下咱们能够从器材制作和器材运用两方面着手。从器材制作方面来讲:挑选优质的外延资料;加大芯片面积,减小电流密度;均衡电流密度;下降热阻;挑选功能优秀而抗紫外能力强的封装资料等都能够使LED寿数更长。
从器材运用方面讲:将散热作为从模块规划到工程施行乃至将来体系维护的一个中心作业;下降LED作业电流;正确装备LED,使各基色LED同步衰减等都是能够延伸LED运用寿数的。
有些厂商不察,以一般的白色文字油墨代替LED专用的背光油墨,相当于加上一层硬质油漆,把热度封住。在屡次失利后,已有厂商承受新的观念与制程,从整体散热计划着眼。铝基板改用LED专用的散热型白色背光油墨涂布,若指定运用微黄色的背光油墨,会增强反射率到91%。以软陶瓷散热漆喷涂于铜箔基板与铝基板之间,可削减日系导热胶膜的运用量,以极低的本钱前进耐击穿电压。
LED灯是否安稳,质量的好坏与灯体自身散热至为重要,现在商场上高亮度LED全彩屏的散热,一般选用天然散热,作用并不抱负。散热做的不抱负,灯具自身的寿数也会受影响。
业界对散热资料的运用,不该只重视散热系数,而疏忽了热阻值。假如只看到某种散热贴片、散热膏、散热漆或导热胶膜的散热系数很好,就以为能够把高热传导出去,或许要大失人望。预期温度因而下降、不会因过热而光衰、路灯寿数可有用延伸、检验顺畅过关的景象,或许不会产生。
从基板线路蚀刻上锡、涂布LED显现屏大屏幕背光油墨、上维护胶膜进烤箱烘烤、整板整平、贴导热胶膜,再以黏着胶或锁具将散热模组结合,在此一繁琐的过程中可发现:具有再好的导热系数资料,也会被热阻阻抗打败。空气、结合处不密合的孔隙、散热垫片、散热膏矽油蒸发后构成的粉状物、多层导热胶膜的膜厚,都会构成热阻抗。这些多层次的热阻会阻碍热的传导速率,热传导很慢,乃至传导不到灯具表层,变成热度不断累积添加。铝基板外表的白色背光油墨不只要能反射,还要能把基层的热度透过外表的背光油墨发散出去。
要维护LED显现屏或灯具不受气候环境腐蚀,把热度有用传导出去,省钱又有用的办法是喷涂软陶瓷散热漆。惟有从整体散热观念动身,削减热阻搅扰,才是LED大型灯具经过检验的要害。灯具维护外壳应摒弃传统电镀或烤漆,这两种工法会把热度封回灯具内野外LED显现屏长时间暴露在天然环境下,当野外高温之际,LED显现屏散热则变成了一个重要的问题,LED显现屏散热直接影响着LED显现屏的运用寿数,更甚者,直接影响到LED显现屏的屏体正常运用和安全。
五、能耗与能效
前进LED光效,下降显现屏能耗是LED显现屏技能一个重要的开展方向,它具有如下积极意义:一是节能、减排,维护环境;二是下降电力增容、动力设备及散热设备的投入;三是节约电费下降运营本钱;四是下降显现屏温升;五是推迟LED衰减速度;六是前进体系可靠性;七是延伸显现屏寿数;八是减小显现屏光电参数的温漂,安稳图画作用。
LED的发光功率(即外量子功率)是由LED内量子功率和逃逸率决议的。如今,LED的内量子功率已高达90%以上,可是因为逃逸率较低,因而外量子功率成为前进LED光效的瓶颈。为了打破这个限制职业开展的瓶颈,许多新颖的处理计划被提出,一起得到了理论验证,其间大多数已进入实验阶段,部分已获得了成功,并且为终究的工业化奠定了坚实的根底。
LED作为一种绿色、节能光源遭到人们的喜爱,也必将作为一种干流媒体,引领显现技能的未来。
总归,器材制作与器材运用自身是一个相得益彰的统一体,器材技能的前进给运用商场带来昌盛,而运用商场的需求则是器材技能前进的永久动力。让咱们上下游企业共同努力,创始LED显现技能新的未来。