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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:831 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”,就是對像素之間和模塊之間嚴重不均勻的一種形象比喻。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;模塊、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、模塊校正,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:將散熱作為從模塊設計到工程實施甚至將來系統維護的一個中心工作;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,保護環境;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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