摘 要 從亮度, 色度,視覺及衰減等四個方面闡述用于
顯示屏的
發(fā)光二極管的特性,并討論在設計和制作
LED顯示屏時如何選擇和使用發(fā)光二極管
2:'lZQ 關鍵詞 發(fā)光二極管 顯示屏 顯示屏設計 顯示屏技術 顯示屏特性
PBrnz koY o@3B(j;J` Abstract：This paper discusses the brightness, color , visual sense and optical
#ZlM?Q attenuation of the Light-Emitting-Diodes,used in LED display-board.
>A($8=+#x Keywords：LED；display board；design of LED
E eB3 } 發(fā)光二極管是構成LED 顯示屏的最重要器件，其質量優(yōu)劣直接決定顯示屏的品質。一個好的顯示屏對發(fā)光二極管的要求是非常嚴格的，應從①亮度及亮度均勻性；②色度及色度均勻性；③視角；④衰減特性
A$@o'Q;he 等方面進行選擇。
iNJAZ6 @+ 1 亮度及亮度均勻性
<tuS,. 圖1～圖4 是某一型號發(fā)光二極管的特性曲線，我們結合這些曲線進行討論。
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:B.G)M\ 圖1 和圖2 反映了一組特定的紅、綠、藍三種發(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系。對于不同品質的管子，其對應參數有較大差異，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，電流便會大幅變化。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。當電流達到一定值后，亮度隨電流增加的速度變緩，進入了飽和區(qū)。這說明，當亮度達到一定程度后，增加電流，亮度不會明顯增加，只會增加發(fā)光管的熱耗，甚至燒毀二極管。因此，我們只能根據使用場合的亮度要求來選擇發(fā)光管，而不能無限制地增加驅動電流來提高發(fā)光亮度。一般來說，亮度選擇原則大致如表1 所示。
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o1k#."wHr 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動電路，
KO&:06V{ 或在列驅動電路與發(fā)光管之間串一限流電阻以保護發(fā)光管，如圖5 所示。
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@9vvR7{P 除了對單管的亮度要求外，亮度均勻性也是一個主要參數。一個顯示屏所用發(fā)光管成千上萬甚至上百萬只，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準值來計算的，最大不應超過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小于5% ～10% 。具體要求視應用情況而定：對單色屏的均勻性要求稍低；對紅、綠雙基色屏的均勻性要求稍高；對紅、綠、藍三基色屏的均勻性要求最高。對顯示圖像比對顯示文字的均勻性要求相對高些。如果單管亮度嚴重不均勻，觀察者就會感到圖像很粗糙，猶如粗布上繡花；若模塊之間亮度不均勻，圖像就會呈現嚴重的馬賽克現象。
yW("G-Nm 2 色度及色度均勻性
<d"Gg/@a 色度是反映顯示屏色彩品質，即顏色純正程度的參數。目前顯示屏用發(fā)光二極管的顏色主要有橘紅、正紅、黃綠、純綠和純藍等，每個生產廠家、每一批號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，波長決定顏色，因此在選擇發(fā)光管時，應對其發(fā)光波長提出嚴格要求。由圖3 可以看出，發(fā)光管發(fā)出的光有一個波譜寬度，波譜寬度越窄，光的純度就越高。因此，我們不僅要對波長提出嚴格要求，而且對半波波譜寬度也要有嚴格要求，這樣才能保證圖像質量。一般單色或雙基色顯示屏對紅色、綠色的波長要求不太嚴格，圖像不要明顯偏紅或偏綠即可，但要求半波波譜寬度應在20nm 以下，否則會有明顯的色差。全彩顯示屏要求達到純紅、純綠和純藍的波長值，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)射光波長很難完全一致。因此對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)光管之間的波長差異不大于20nm ；全彩屏要求發(fā)光管之間的波長差異不大于5nm 。
X NE+(Bt E >}q2 3 亮度衰減特性
QNArZ6UQ 剛生產出來的發(fā)光二極管的亮度是最高的，使用一段時間后，亮度都會有一定程度的衰減。一般情況下，正常使用三個月后，亮度衰減不應超過10% ，一年后不應超過20% ，此后應基本保持穩(wěn)定。亮度衰減與發(fā)光管的生產工藝、顯示屏的設計制作和散熱等有關。因此一定要選擇生產工藝完善，信譽好的企業(yè)訂購發(fā)光管，以保證發(fā)光管的質量。顯示屏生產企業(yè)不要為了達到較高的亮度，而不恰當地把發(fā)光管的工作電流提高到大于出廠要求，這樣會加速發(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)光管應采用散熱性能良好的銅支架，并在顯示屏內采取較好的降溫措施。
1lc nRHO 4 視角特性
g 1@w f 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，偏離發(fā)光軸，光強便迅速減弱。當偏離到L1 或L2 時，其光強降為發(fā)光軸上光強的一半。L1 與L2 的夾角被稱為視角，是發(fā)光
*1bz g/T< 二極管的一個主要指標。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)光二極管的生產成本較高。
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s;1e0n 對戶內屏而言，視角不是太大的問題，但對戶外屏而言，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°。總之，為了既能獲得良好的顯示品質，又能降低生產成本，在LED 顯示屏的設計制作中，應根據應用場合的不同，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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.fv<v 作者簡介:
Ae49n4J 王文軍（ 1955-），男，甘肅人，碩士，中國信息產業(yè)發(fā)展規(guī)劃研究院研究員，從事光電技術開發(fā)工作,E-mail:
kindwwj@263.net wmYvD< 尚慶虎
|$e: * （ 1963-），男（漢族），河北人，博士，教授，中國信息產業(yè)發(fā)展規(guī)劃研究院副總工程師，主要從事光電技術研究。
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