摘 要 從亮度, 色度,視覺及衰減等四個(gè)方面闡述用于
顯示屏的
發(fā)光二極管的特性,并討論在設(shè)計(jì)和制作
LED顯示屏?xí)r如何選擇和使用發(fā)光二極管
C{Blq f3V0 關(guān)鍵詞 發(fā)光二極管 顯示屏 顯示屏設(shè)計(jì) 顯示屏技術(shù) 顯示屏特性
]C *10S` 8wF#e\Va0 Abstract：This paper discusses the brightness, color , visual sense and optical
elbG\qXBp attenuation of the Light-Emitting-Diodes,used in LED display-board.
1!/-)1t Keywords：LED；display board；design of LED
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e 發(fā)光二極管是構(gòu)成LED 顯示屏的最重要器件，其質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接決定顯示屏的品質(zhì)。一個(gè)好的顯示屏對(duì)發(fā)光二極管的要求是非常嚴(yán)格的，應(yīng)從①亮度及亮度均勻性；②色度及色度均勻性；③視角；④衰減特性
.[f; (WR 等方面進(jìn)行選擇。
#pu}y,QN$ 1 亮度及亮度均勻性
oBw}hH,hp 圖1～圖4 是某一型號(hào)發(fā)光二極管的特性曲線，我們結(jié)合這些曲線進(jìn)行討論。
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K^ 6+Ily 圖1 和圖2 反映了一組特定的紅、綠、藍(lán)三種發(fā)光二極管的正向電壓與正向電流以及正向電流與亮度之間的關(guān)系。對(duì)于不同品質(zhì)的管子，其對(duì)應(yīng)參數(shù)有較大差異，但基本特征與上圖相符。從圖1 可以看出，超過門限電壓后，隨著正向電壓的增加，發(fā)光管的正向電流先是緩慢增加而后便急劇增加。也就是說，電壓稍有波動(dòng)，電流便會(huì)大幅變化。從圖2 可知，正向電流超過閥值后，隨著電流的增加，發(fā)光管亮度快速增加。當(dāng)電流達(dá)到一定值后，亮度隨電流增加的速度變緩，進(jìn)入了飽和區(qū)。這說明，當(dāng)亮度達(dá)到一定程度后，增加電流，亮度不會(huì)明顯增加，只會(huì)增加發(fā)光管的熱耗，甚至燒毀二極管。因此，我們只能根據(jù)使用場(chǎng)合的亮度要求來(lái)選擇發(fā)光管，而不能無(wú)限制地增加驅(qū)動(dòng)電流來(lái)提高發(fā)光亮度。一般來(lái)說，亮度選擇原則大致如表1 所示。
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& s-V Su7 使用中，為避免電壓過高造成流過發(fā)光二極管的電流過大，損壞發(fā)光管，一般可采用恒流列驅(qū)動(dòng)電路，
=>YvA>izE 或在列驅(qū)動(dòng)電路與發(fā)光管之間串一限流電阻以保護(hù)發(fā)光管，如圖5 所示。
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Uh\]?G[G 除了對(duì)單管的亮度要求外，亮度均勻性也是一個(gè)主要參數(shù)。一個(gè)顯示屏所用發(fā)光管成千上萬(wàn)甚至上百萬(wàn)只，要求每只發(fā)光管的亮度完全一致是不可能的。一般發(fā)光管的亮度差異是以平均值作為標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)計(jì)算的，最大不應(yīng)超過5% ～10% 。如果發(fā)光管被封裝成模塊組件，則模塊與模塊之間的亮度差異應(yīng)小于5% ～10% 。具體要求視應(yīng)用情況而定：對(duì)單色屏的均勻性要求稍低；對(duì)紅、綠雙基色屏的均勻性要求稍高；對(duì)紅、綠、藍(lán)三基色屏的均勻性要求最高。對(duì)顯示圖像比對(duì)顯示文字的均勻性要求相對(duì)高些。如果單管亮度嚴(yán)重不均勻，觀察者就會(huì)感到圖像很粗糙，猶如粗布上繡花；若模塊之間亮度不均勻，圖像就會(huì)呈現(xiàn)嚴(yán)重的馬賽克現(xiàn)象。
n2E4!L|q 2 色度及色度均勻性
]BfR.,, 色度是反映顯示屏色彩品質(zhì)，即顏色純正程度的參數(shù)。目前顯示屏用發(fā)光二極管的顏色主要有橘紅、正紅、黃綠、純綠和純藍(lán)等，每個(gè)生產(chǎn)廠家、每一批號(hào)的色度都不一定相同，所以只能要求同一顯示屏采用同一廠家、同一批號(hào)的發(fā)光管，最大限度地保證發(fā)光管的色度一致。眾所周知，波長(zhǎng)決定顏色，因此在選擇發(fā)光管時(shí)，應(yīng)對(duì)其發(fā)光波長(zhǎng)提出嚴(yán)格要求。由圖3 可以看出，發(fā)光管發(fā)出的光有一個(gè)波譜寬度，波譜寬度越窄，光的純度就越高。因此，我們不僅要對(duì)波長(zhǎng)提出嚴(yán)格要求，而且對(duì)半波波譜寬度也要有嚴(yán)格要求，這樣才能保證圖像質(zhì)量。一般單色或雙基色顯示屏對(duì)紅色、綠色的波長(zhǎng)要求不太嚴(yán)格，圖像不要明顯偏紅或偏綠即可，但要求半波波譜寬度應(yīng)在20nm 以下，否則會(huì)有明顯的色差。全彩顯示屏要求達(dá)到純紅、純綠和純藍(lán)的波長(zhǎng)值，半波波譜寬度在10nm 以下。由于顯示屏上使用的發(fā)光管很多，各發(fā)光管的發(fā)射光波長(zhǎng)很難完全一致。因此對(duì)色度的均勻性有必要提出要求。普通單色、雙基色顯示屏要求發(fā)光管之間的波長(zhǎng)差異不大于20nm ；全彩屏要求發(fā)光管之間的波長(zhǎng)差異不大于5nm 。
Ma_=-cD v Xf:~G] 3 亮度衰減特性
._ih$= 剛生產(chǎn)出來(lái)的發(fā)光二極管的亮度是最高的，使用一段時(shí)間后，亮度都會(huì)有一定程度的衰減。一般情況下，正常使用三個(gè)月后，亮度衰減不應(yīng)超過10% ，一年后不應(yīng)超過20% ，此后應(yīng)基本保持穩(wěn)定。亮度衰減與發(fā)光管的生產(chǎn)工藝、顯示屏的設(shè)計(jì)制作和散熱等有關(guān)。因此一定要選擇生產(chǎn)工藝完善，信譽(yù)好的企業(yè)訂購(gòu)發(fā)光管，以保證發(fā)光管的質(zhì)量。顯示屏生產(chǎn)企業(yè)不要為了達(dá)到較高的亮度，而不恰當(dāng)?shù)匕寻l(fā)光管的工作電流提高到大于出廠要求，這樣會(huì)加速發(fā)光管的亮度衰減，縮短使用壽命。顯示屏過熱，特別是發(fā)光管過熱，同樣會(huì)加速亮度衰減，縮短使用壽命。因此，戶外顯示屏所用發(fā)光管應(yīng)采用散熱性能良好的銅支架，并在顯示屏內(nèi)采取較好的降溫措施。
` 5<1EGJsD 4 視角特性
"VQ|E d 發(fā)光二極管的光能量角度分布示意圖如圖6 所示。在發(fā)光軸L0 上發(fā)出的光最強(qiáng)，偏離發(fā)光軸，光強(qiáng)便迅速減弱。當(dāng)偏離到L1 或L2 時(shí)，其光強(qiáng)降為發(fā)光軸上光強(qiáng)的一半。L1 與L2 的夾角被稱為視角，是發(fā)光
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2G1[j! 二極管的一個(gè)主要指標(biāo)。很顯然，視角越大，能觀察到顯示圖像的范圍就越大。但是，管芯確定后，視角越大，亮度就越低，因此寬視角、高亮度發(fā)光二極管的生產(chǎn)成本較高。
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1t%<5 O;R 對(duì)戶內(nèi)屏而言，視角不是太大的問題，但對(duì)戶外屏而言，視角就很重要了。一般戶外屏采用橢圓形封裝的發(fā)光管，要求在長(zhǎng)軸（ 水平） 方向上的視角為70°～90°；短軸（ 垂直）方向上的視角為30°～40°�？傊瑸榱思饶塬@得良好的顯示品質(zhì)，又能降低生產(chǎn)成本，在LED 顯示屏的設(shè)計(jì)制作中，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同，選擇亮度、色度和視角等特性合適的發(fā)光二極管，并正確使用之。
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