全彩显示屏专用LED的选择和使用

Abstract：This article tells us how to choose and use LED specially for full color LED screen and some key parameters of this kind of LED. It’s useful to control and improve the quality of full color LED screen.

Keywords: LED; Full color LED screen

一、概述

全彩LED显示屏是一种新型的电子传播媒体，在大尺寸、高亮度、环境适应性方面具有无可替代的优势，可用于户内大尺寸、户外大尺寸的图文、视频显示，主要应用于广告媒体、舞台布景、楼宇装饰、交通信息、体育场馆等用途。随着LED芯片技术、封装技术和LED显示屏制造技术的快速提升和价格的进一步下降，全彩LED显示屏正在跨过性价比的应用门槛，获得巨大的市场应用和需求。

二、全彩显示屏专用LED的选择

全彩LED显示屏的最关键部件是LED器件。原因有三：第一，LED是全彩屏整机中使用数量最多的关键器件，每平方米会使用几千至几万只LED；第二，LED是决定整屏光学显示性能的主体，直接影响观众对显示屏的评价；第三，LED在显示屏整体成本中所占比例最大，从30%至70%不等。

LED是全彩LED显示屏的最关键器件，相当于电脑的CPU。LED的选择已经决定了整个显示屏50%以上的质量。如果未能选择好LED，显示屏的其他部件再好也无法弥补显示屏质量的缺陷。

全彩LED显示屏专用LED的品质和参数可归结为以下五大要素：

1、  失效率

由于全彩显示屏由上万甚至几十万组红、绿、蓝三种LED组成的像素点组成，任一颜色LED的失效均会影响显示屏整体视觉效果。一般来说，按行业经验，在LED显示屏开始装配至老化72小时出货前的失效率应不高于万分之三（指LED器件本身原因引起的失效）。

2、  抗静电能力

LED是半导体器件，对静电敏感，极易引致静电失效，故抗静电能力对显示屏的寿命至关重要。一般来说，LED的人体静电模式测试失效电压不应低于2000V。

3、  衰减特性

红、绿、蓝LED均具有随着工作时间的增加而亮度衰减的特性。LED芯片的优劣、辅助物料的好坏及封装工艺水平的高低决定了LED的衰减速度。一般来说，1000小时、20毫安常温点亮试验后，红色LED的衰减应小于10%，蓝、绿色LED的衰减应小于15%。红、绿、蓝衰减的一致性对全彩LED显示屏日后的白平衡影响很大，进而影响显示屏的显示保真度。

4、亮度

LED亮度是显示屏亮度的重要决定因素。LED亮度越高，使用电流的余量越大，对节省耗电、保持LED稳定有好处。LED有不同的角度值，在芯片亮度已定的情况下，角度越小，LED则越亮，但显示屏的视角则越小。一般应选择100度的LED以保证显示屏足够的视角。针对不同点间距和不同视距的显示屏，应在亮度、角度和价格上找到一个平衡点。

5、  一致性

全彩显示屏是由无数个红、绿、蓝LED组成的像素拼成的，每种颜色LED的亮度、波长的一致性决定了整个显示屏的亮度一致性、白平衡一致性、色度一致性。一般来说，显示屏厂家要求器件供应商提供5nm的波长范围及1：1.3的亮度范围的LED，这些指标可由器件供应商通过分光分色机进行分级达到。电压的一致性一般不做要求。

由于LED是有角度的，故全彩LED显示屏同样具有角度方向性，即在不同角度观看时，其亮度是会递增或递减的。这样，红、绿、蓝三种颜色LED的角度一致性将严重影响不同角度白平衡的一致性，直接影响显示屏视频颜色的保真度。要做到红、绿、蓝三种LED在不同角度时亮度变化的匹配一致性，需要在封装透镜设计、原物料选择上严格进行科学设计，这取决于封装供应商的技术水平。法向方向白平衡再好的显示屏，如果LED的角度一致性不好，整屏不同角度的白平衡效果将是糟糕的。LED器件的角度一致性特性可用LED角度综合测试仪测出，对于中、高档显示屏尤为重要。

三、全彩显示屏专用LED的使用：

高品质的LED也需要一个良好的使用方法和环境，归结起来有如下八大使用要点：

1、  防静电

显示屏装配工厂应有良好的防静电措施。专用防静电地、防静电地板、防静电烙铁、防静电台垫、防静电环、防静电衣、湿度控制、设备接地（尤其切脚机）等都是基本要求，并且要用静电仪定期检测。

2、  过波峰焊温度及时间

须严格控制好波锋焊的温度及过炉时间，建议为：预热温度100℃±5℃，最高不超过120℃，且预热温度上升要求平稳，焊接温度为245℃±5℃，焊接时间建议不超过3秒，过炉后切忌振动或冲击LED，直到恢复常温状态。波峰焊机的温度参数要定期检测，这是由LED的特性决定的，过热或波动的温度会直接损坏LED或造成LED质量隐患，尤其对于小尺寸如3mm的圆形和椭圆形LED。

3、  设计电流值

LED的标称电流为20mA，一般建议其最大使用电流为不超过标称值的80%，尤其对于点间距很小的显示屏，由于散热条件不佳，还应降低电流值。

根据经验，由于红、绿、蓝LED衰减速度的不一致性，有针对性地降低蓝、绿LED的电流值，以保持显示屏长时间使用后白平衡的一致性。

4、  混灯

同一种颜色不同亮度档的LED需要混灯，或者按照离散规律设计的插灯图进行插灯，以保证整屏每种颜色亮度的一致性。此工序如果出现问题，会出现显示屏局部亮度不一致的现象，直接影响LED显示屏的显示效果。

5、  控制好灯的垂直度

对于直插式LED来说，过炉时要有足够的工艺技术保证LED垂直于PCB板。任何的偏差都会影响已经设置好的LED亮度一致性，出现亮度不一致的色块。

6、  散热设计

LED工作时会发热，温度过高会影响LED的衰减速度和稳定性，故PCB板的散热设计、箱体的通风散热设计都会影响LED的表现。

7、  虚焊控制

LED显示屏在出现LED不亮时，往往有超过50%概率为各种类型的虚焊引起的，如LED管脚虚焊、IC管脚虚焊、排针排母虚焊等。这些问题的改善需要严格地改善工艺并加强质量检验来解决。出厂前的振动测试也不失为一种好的检验方法。

8、  驱动电路设计

显示屏模块上的驱动电路板驱动IC的排布亦会影响到LED的亮度。由于驱动IC输出电流在PCB板上传输距离过远，会使得传输路径压降过大，影响LED的正常工作电压导致其亮度降低。我们常会发现显示屏模块四周的LED亮度比中间低一些，就是这个原因。故要保证显示屏亮度的一致性，就要设计好驱动电路分布图。

以上是从选择和使用的角度介绍了全彩显示屏专用LED的相关知识，全彩LED显示屏是一个系统集成的产品，需要LED封装厂商与显示屏应用厂商的密切配合，加强技术交流。中国现在已经成为全世界LED显示屏的制造中心，正在向LED显示屏制造强国靠拢。到目前为止，中国大陆全彩屏用途LED的封装水平已有大幅度提高，很多指标已接近日本厂商的水平，个别指标已经超越，这将极大地促进我国LED显示屏事业的发展。

作者简介：李漫铁（1968—），男（汉族），湖南人，电子工程学士，工商管理硕士，现任深圳雷曼光电科技有限公司总经理。1990年本科毕业于华南理工大学无线电工程系，2005年毕业于上海交通大学安泰管理学院EMBA。Email: martin@ledman.cn ,Website: www.ledman.cn