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科普丨全彩顯示屏專用LED的選擇和使用方法

信息來源：http://www.ailige.cc/ 作者：湖北弘馳LED顯示屏公司

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(tái)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(jià)格的進(jìn)一步下降，全彩LED顯示屏正在跨過性價(jià)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(jī)中使用數(shù)量最多的關(guān)鍵器件，每平方米會(huì)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(jià)；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(gè)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(bǔ)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(diǎn)組成，任一顏色LED的失效均會(huì)影響顯示屏整體視覺效果。一般來說，按行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，在LED顯示屏開始裝配至老化72小時(shí)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(shí)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(shí)、20毫安常溫點(diǎn)亮試驗(yàn)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(jìn)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(diǎn)間距和不同視距的顯示屏，應(yīng)在亮度、角度和價(jià)格上找到一個(gè)平衡點(diǎn)。

5、一致性

全彩顯示屏是由無數(shù)個(gè)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(gè)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(jī)進(jìn)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(shí)，其亮度是會(huì)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(shí)亮度變化的匹配一致性，需要在封裝透鏡設(shè)計(jì)、原物料選擇上嚴(yán)格進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，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、全彩顯示屏專用LED的使用：

品質(zhì)的LED也需要一個(gè)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(diǎn)：

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(tái)墊、防靜電環(huán)、防靜電衣、濕度控制、設(shè)備接地（尤其切腳機(jī)）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(shí)間

須嚴(yán)格控制好波鋒焊的溫度及過爐時(shí)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(shí)間建議不超過3秒，過爐后切忌振動(dòng)或沖擊LED，直到恢復(fù)常溫狀態(tài)。波峰焊機(jī)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(dòng)的溫度會(huì)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(jì)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(diǎn)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(yàn)，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(shí)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(jì)的插燈圖進(jìn)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(huì)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(shí)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(huì)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。

6、散熱設(shè)計(jì)

LED工作時(shí)會(huì)發(fā)熱，溫度過高會(huì)影響LED的衰減速度和穩(wěn)定性，故PCB板的散熱設(shè)計(jì)、箱體的通風(fēng)散熱設(shè)計(jì)都會(huì)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(qiáng)質(zhì)量檢驗(yàn)來解決。出廠前的振動(dòng)測試也不失為一種好的檢驗(yàn)方法。

8、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

顯示屏模塊上的驅(qū)動(dòng)電路板驅(qū)動(dòng)IC的排布亦會(huì)影響到LED的亮度。由于驅(qū)動(dòng)IC輸出電流在PCB板上傳輸距離過遠(yuǎn)，會(huì)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(huì)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(gè)原因。故要保證顯示屏亮度的一致性，就要設(shè)計(jì)好驅(qū)動(dòng)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(shí)，全彩LED顯示屏是一個(gè)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(qiáng)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(qiáng)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(gè)別指標(biāo)已經(jīng)超越，這將極大地促進(jìn)我國LED顯示屏事業(yè)的發(fā)展。