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談LED顯示屏品質好壞的五大關鍵技術

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點擊次數:590 更新時間:2018年07月04日16:13:43 打印此頁 關閉

 在我們日常使用LED設備的時候,常常要對LED顯示屏的品質進行評測,那么怎樣才能對設備的品質進行檢測呢?以下我們就來討論這個問題。
1、亮度與視角
顯示屏亮度主要取決于LED的發光強度和LED密度。近幾年LED在襯底、外延、芯片及封裝等方面的新技術層出不窮,尤其是氧化銦錫(ITO)電流擴展層技術及工藝的穩定與成熟,使LED的發光強度有了大幅提高。目前,國際一流品牌小功率LED在水平視角為110度、垂直視角為50度的情況下,綠管的發光強度已高達4000mcd,紅管達1500mcd,藍管達1000mcd。在像素間距為20mm時,顯示屏亮度可達到10000nit以上。顯示屏可在任何環境下全天候工作.
在談到顯示屏視角時,有一個值得我們思考的現象:LED顯示屏尤其是室外顯示屏,人們的觀察角度基本是從下而上,而以現有LED顯示屏的產品形態來看,有一半的光通量消失在茫茫天空中。
2、均勻性與清晰度
LED顯示屏技術發展到今天,均勻性已成為衡量顯示屏優劣的最重要指標。人們常說LED顯示“點點燦爛,片片輝煌”,就是對像素之間和??櫓溲現夭瘓鵲囊恢中蝸蟊扔?。專業一點的說法是“灰塵效應”和“馬賽克現象”。
造成不均勻現象的根源主要有:LED各項性能參數的不一致;顯示屏在生產、安裝過程中組裝精度的不足;其他電子元器件的電參數一致性不夠;???、PCB設計的不規范等。
其中“LED各項性能參數的不一致”是主因。這些性能參數的不一致主要包括:光強不一致、光軸不一致、色坐標不一致、各基色光強分布曲線不一致以及衰減特性不一致等。
如何解決LED性能參數的不一致現象,目前業內主要有兩種技術途徑:一是通過對LED規格參數的進一步細分,提高LED各項性能的一致性;二是通過后續校正的方式來改善顯示屏均勻性。后續校正也從早期的模組校正、??樾U?,發展到今天的逐點校正。校正技術則從單純的光強校正,發展到光強色坐標校正。
但是,我們認為后續校正并不是萬能的。其中,光軸不一致、光強分布曲線不一致、衰減特性不一致、拼裝精度差以及設計的不規范等是無法通過后續校正來消除的,甚至這種后續校正會使光軸、衰減、拼裝精度方面的不一致更加惡化。
因此,通過實踐我們的結論是:后續校正僅僅是治表,而LED參數細分才是治本,才是LED顯示產業未來的主流。
而論到顯示屏均勻性與清晰度的關系,業界則常常存在一個認識上的誤區,即以分辨率替代清晰度。其實顯示屏清晰度是人眼對顯示屏分辨率、均勻性(信噪比)、亮度、對比度等多項因素綜合的主觀感受。單純縮小物理像素間距提高分辨率,而忽視均勻性,對提高清晰度是毫無疑義的。試想一個存有嚴重“灰塵效應”和“馬賽克現象”的顯示屏,即使它的物理像素間距再小,分辨率再高,也不可能得到一個良好的圖像清晰度。
因此,從某種意義上講,目前制約LED顯示屏清晰度改善的主因是“均勻性”而不是“物理像素間距”。
3、顯示屏像素失控
造成顯示屏像素失控的原因很多,其中最主要的原因就是“LED失效”。
LED失效的主因又可分為兩個方面:一是LED自身品質不佳;二是使用方法不當。通過分析我們歸納出LED失效模式和上述兩個主因之間的對應關系。
上述我們談到很多LED的失效通常在LED的常規檢驗測試中是無法發現的。除了在受到靜電放電、大電流(造成結溫過高)、外部強力等不當使用外,很多LED失效是在高溫、低溫、溫度快速變化或其他惡劣條件下,由于LED芯片、環氧樹脂、支架、內引線、固晶膠、PPA杯體等材料熱膨脹系數的差異,引發其內部應力的不同而產生的,因此,LED的質量檢測是一項十分復雜的工作。
4、壽命
影響LED顯示屏壽命的因素有內因和外因,內因有外圍部件性能、LED發光器件的性能、產品抗疲勞性能;內因有LED顯示屏的工作環境等等。
1).外圍部件影響
除了LED發光器件之外,LED顯示屏還使用了許多其他的外圍部件,包括電路板、塑膠殼體、開關電源、接插件、機殼等,任何一個部件出現問題,都可能導致顯示屏的壽命降低。所以,顯示屏的最長壽命是由最短壽的那個關鍵部件的壽命決定的。比如,LED、開關電源、金屬外殼均按8年標準選料,而電路板的防護工藝性能只能支持其工作3年,3年之后因為銹蝕會發生損壞,那我們也只能得到一塊3年壽命的顯示屏。
2).LED發光器件性能的影響
LED發光器件是顯示屏最關鍵也是與壽命最相關的部件。對于LED,主要是以下指標:衰減特性、防水汽滲透特性、抗紫外線性能。如果LED顯示屏廠家對LED器件的指標性能評估不過關,就應用到顯示屏中,會導致大量的質量事故,嚴重影響了LED顯示屏的壽命。
3).產品的抗疲勞性能影響
LED顯示屏產品的抗疲勞性能如何,取決于生產工藝。拙劣的三防處理工藝制作出的模組抗疲勞性能難以保證,在溫濕度變化時,電路板防護表面會出現裂痕,導致防護性能下降。
所以LED顯示屏的生產工藝也是決定顯示屏壽命的關鍵因素。顯示屏制作所涉及到的生產工藝有:元器件儲藏與預處理工藝、過爐焊接工藝、三防處理工藝、防水密封工藝等。工藝的有效性與材料選擇與配比、參數控制以及操作工素質相關,對于絕大LED顯示屏廠家來說,經驗的積累很重要,一個擁有多年經驗的工廠對生產工藝的把控會更加有效。
4).工作環境的影響
因用途不同,顯示屏的工作條件千差萬別。從環境方面來講,戶內的溫差小,無雨雪及紫外線影響;戶外的溫差最大可達70度,外加風吹日曬雨淋。惡劣的環境會加劇顯示屏的老化,工作環境是影響顯示屏壽命的重要因素。
LED顯示屏的壽命是由多種因素決定的,但是,由許多因素造成的壽命終結是可以通過零部件(比如開關電源)的更換來不斷地延續壽命。而LED則是不可能被大量更換的,因此,一旦LED壽命終結,則意味著顯示屏壽命的終止。
我們說LED壽命決定顯示屏的壽命,但并不是說LED壽命等于顯示屏壽命。由于顯示屏在工作時并不是每只LED每時每刻都在滿負荷工作,顯示屏在正常播放視頻節目的情況下,顯示屏的壽命期應該是LED壽命期的6~10倍,當LED工作在小電流的狀況下壽命可以更長。因此,選用該品牌LED的顯示屏壽命期可達5萬小時左右。
怎樣使LED壽命期更長?一般情況下我們可以從器件制造和器件應用兩方面著手。從器件制造方面來講:選擇優質的外延材料;加大芯片面積,減小電流密度;均衡電流密度;降低熱阻;選擇性能優良而抗紫外能力強的封裝材料等都可以使LED壽命更長。
從器件應用方面講:將散熱作為從??檣杓頻焦こ淌凳┥踔兩聰低澄さ囊桓鮒行墓ぷ?降低LED工作電流;正確配置LED,使各基色LED同步衰減等都是可以延長LED使用壽命的。
LED燈是否穩定,品質的好壞與燈體本身散熱至為重要,目前市場上高亮度LED全彩屏的散熱,通常采用自然散熱,效果并不理想。散熱做的不理想,燈具本身的壽命也會受影響。
5、能耗與能效
提高LED光效,降低顯示屏能耗是LED顯示屏技術一個重要的發展方向,它具有如下積極意義:一是節能、減排,?;せ肪?二是降低電力增容、動力設備及散熱設備的投入;三是節省電費降低運營成本;四是降低顯示屏溫升;五是延緩LED衰減速度;六是提高系統可靠性;七是延長顯示屏壽命;八是減小顯示屏光電參數的溫漂,穩定圖像效果。
LED的發光效率(即外量子效率)是由LED內量子效率和逃逸率決定的。現今,LED的內量子效率已高達90%以上,但是由于逃逸率較低,因此外量子效率成為提高LED光效的瓶頸。為了突破這個制約行業發展的瓶頸,許多新穎的解決方案被提出,同時得到了理論驗證,其中大多數已進入試驗階段,部分已獲得了成功,并且為最終的產業化奠定了堅實的基礎。
LED作為一種綠色、節能光源受到人們的青睞,也必將作為一種主流媒體,引領顯示技術的未來。
總之,器件制造與器件應用本身是一個相輔相成的統一體,器件技術的進步給應用市場帶來繁榮,而應用市場的需求則是器件技術進步的永恒動力。只有上下游企業共同努力,才能開創LED顯示屏技術新的未來。
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