用于显示屏的发光二极管特性

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２００５
［ １］ Ｓ Ｊ／ Ｔ １１２８１－ ２００３， ＬＥ Ｄ 显示屏测试方法［ Ｓ］ ．中 华人民共和国电子行业标准， ２００３－ １０－ ０１． ［ ２］ 国内外半导体光电器件实用手册 ［ Ｓ］ ．北京： 电 子工业出版社， １９９６， １４－ １９．
作者简介 !王文军 （ １９５５－） ， 男， 甘肃 人， 硕士，
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亮度及亮度均匀性
图 ’ 电压电流关系曲线
图!
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２００５
亮度与电流的关系曲线
收稿日期 !!""#$"%$"#
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王文军等：用于显示屏的发光二极管特性
总第 ５３ 期
如表 １ 所示。
表# 亮度选择原则
绿 !()* " 蓝 !()* "
红 !()* " 室内 室外 半户外
图!
视角特性
发光二极管的光能量角度分布示意图如图 ６ 所 示。在发光轴 Ｌ ０ 上发出的光最强， 偏离发光轴， 光强 其光强降为发光 便迅速减弱。当偏离到 Ｌ １ 或 Ｌ ２ 时， 轴上光强的一半。 Ｌ １ 与 Ｌ ２ 的夹角被称为视角， 是发光 二极管的一个主要指标。 很显然， 视角越大， 能观察到 显示图像的范围就越大。但是， 管芯确定后， 视角越 大， 亮度就越低， 因此宽视角、 高亮度发光二极管的生 产成本较高。
"#$ 的光能量角度分布示意图
对户内屏而言， 视角不是太大的问题， 但对户外 屏而言， 视角就很重要了。一般户外屏采用椭圆形封 装的发光管，要求在长轴 （ 水平） 方向上的视角为 ７０°～９０°；短轴 （ 垂直） 方向上的视角为 ３０°～ ４０°。 总之， 为了既能获得良好的显示品质， 又能降低 生产成本， 在 ＬＥ Ｄ 显示屏的设计制作中， 应根据应用 场合的不同， 选择亮度、 色度和视角等特性合适的发 光二极管， 并正确使用之。
参考文献 !
３ 亮度衰减特性
刚生产出来的发光二极管的亮度是最高的， 使用 一段时间后， 亮度都会有一定程度的衰减。一般情况 下， 正常使用三个月后， 亮度衰减不应超过 １０％ ， 一 年后不应超过 ２０％ ， 此后应基本保持稳定。 亮度衰减 与发光管的生产工艺、 显示屏的设计制作和散热等有 关。因此一定要选择生产工艺完善， 信誉好的企业订 购发光管， 以保证发光管的质量。显示屏生产企业不 要为了达到较高的亮度， 而不恰当地把发光管的工作 电流提高到大于出厂要求， 这样会加速发光管的亮度 衰减， 缩短使用寿命。显示屏过热， 特别是发光管过 热， 同样会加速亮度衰减， 缩短使用寿命。因此， 户外 显示屏所用发光管应采用散热性能良好的铜支架， 并 在显示屏内采取较好的降温措施。
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＬＥＤｓ Ｕｓｅｄ ｉｎ Ｄｉｓｐｌａｙ－ｂｏａｒｄ
ＷＡＮＧ Ｗｅｎ－ｊｕｎ， ＳＨＡＮＧ Ｑｉｎｇ－ｈｕ （Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｋｉｎｄ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ， ｃｏｌｏｒ ， ｖｉｓｕａｌ ｓｅｎｓｅ ａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ－Ｄｉｏｄｅｓ，ｕｓｅｄ ｉｎ ＬＥＤ ｄｉｓｐｌａｙ－ｂｏａｒｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ＬＥＤ； ｄｉｓｐｌａｙ ｂｏａｒｄ； ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＬＥＤ 发光二极管是构成 ＬＥ Ｄ 显示屏的最重要器件， 其质量优劣直接决定显示屏的品质。 一个好的显示屏 对发光二极管的要求是非常严格的， 应从①亮度及亮 度均匀性； ②色度及色度均匀性； ③视角； ④衰减特性 等方面进行选择。 图 １～图 ４ 是某一型号发光二极管的特性曲线， 我们结合这些曲线进行讨论。
中国信息产业发展规划研究院研究员， 从事光电技术 开发工作， Ｅ － ｍ ａｉ ｌ ： ｋｉ ｎｄｗ ｗ ｊ ＠ ２６３． ｎｅｔ； 尚 庆 虎 （ １９６３－） ， 男， （ 汉族） ， 河北人， 博士， 教授， 中国信息 产业发展规划研究院副总工程师， 主要从事光电技术 研究。
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使用中， 为避免电压过高造成流过发光二极管的 电流过大， 损坏发光管， 一般可采用恒流列驱动电路， 或在列驱动电路与发光管之间串一限流电阻以保护 发光管， 如图 ５ 所示。
图! 亮度与波长的关系曲线
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驱动电路示意图
图 １ 和图 ２ 反映了一组特定的红、 绿、 蓝三种发 光二极管的正向电压与正向电流以及正向电流与亮 度之间的关系。对于不同品质的管子， 其对应参数有 较大差异， 但基本特征与上图相符。 从图 １ 可以看出， 超过门限电压后， 随着正向电压的增加， 发光管的正 向电流先是缓慢增加而后便急剧增加。也就是说， 电 压稍有波动， 电流便会大幅变化。从图 ２ 可知， 正向 电流超过阀值后， 随着电流的增加， 发光管亮度快速 增加。当电流达到一定值后， 亮度随电流增加的速度 变缓， 进入了饱和区。这说明， 当亮度达到一定程度 后， 增加电流， 亮度不会明显增加， 只会增加发光管的 热耗， 甚至烧毁二极管。 因此， 我们只能根据使用场合 的亮度要求来选择发光管， 而不能无限制地增加驱动 电流来提高发光亮度。一般来说， 亮度选择原则大致
除了对单管的亮度要求外， 亮度均匀性也是一个 主要参数。 一个显示屏所用发光管成千上万甚至上百 万只，要求每只发光管的亮度完全一致是不可能的。 一般发光管的亮度差异是以平均值作为标准值来计 算的， 最大不应超过 ５％ ～１０％ 。如果发光管被封装 成模块组件，则模块与模块之间的亮度差异应小于 ５％ ～１０％ 。具体要求视应用情况而定： 对单色屏的 均匀性要求稍低； 对红、 绿双基色屏的均匀性要求稍 高； 对红、 绿、 蓝三基色屏的均匀性要求最高。对显示 图像比对显示文字的均匀性要求相对高些。 如果单管 亮度严重不均匀， 观察者就会感到图像很粗糙， 犹如 粗布上绣花； 若模块之间亮度不均匀， 图像就会呈现 严重的马赛克现象。
总第 ５３ 期
王文军等：用于显示屏的发光二极管特性
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用于显示屏的发光二极管特性
王文军 &尚庆虎 "北京市凯德光电技术开发公司 #北京 ’"""(’$ 摘 要 ! 从亮度 ! 色度 ! 视觉及衰减等四个方面阐述用于显示屏的发光二极管的特性 " 并讨论在 设计和制作 ＬＥ Ｄ 显示屏时如何选择和使用发光二极管 # 关键词 ! 发光二极管 $ 显示屏 $ 显示屏设计 中图分类号 !ＴＮ ３１２． ８ 文献标识码 !Ａ
根据亮度可以计算出限流电阻： （ ! % "##&"#$%&&"#’%%(&")） ’*! "#’%& 为行控管饱和压降； "#’%%( 其中 "+# 为电源电压； 为列开关管饱和压降； "Ｆ 为发光管导通压降； *! 为 ＬＥ Ｄ 工作电流， 一般应小于 ２０ｍ Ａ 。
图" 环境温度与亮度的 !"#$%&’" ()*+,-.
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王文军等：用于显示屏的发光二极管特性
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色度是反映显示屏色彩品质， 即颜色纯正程度的 参数。目前显示屏用发光二极管的颜色主要有橘红、 正红、 黄绿、 纯绿和纯蓝等， 每个生产厂家、 每一批号 的色度都不一定相同， 所以只能要求同一显示屏采用 同一厂家、 同一批号的发光管， 最大限度地保证发光 管的色度一致。 众所周知， 波长决定颜色， 因此在选择 发光管时， 应对其发光波长提出严格要求。由图 ３ 可 以看出， 发光管发出的光有一个波谱宽度， 波谱宽度 越窄， 光的纯度就越高。 因此， 我们不仅要对波长提出 严格要求，而且对半波波谱宽度也要有严格要求， 这 样才能保证图像质量。 一般单色或双基色显示屏对红 色、 绿色的波长要求不太严格， 图像不要明显偏红或 偏绿即可，但要求半波波谱宽度应在 ２０ｎｍ 以下， 否 则会有明显的色差。全彩显示屏要求达到纯红、 纯绿 和纯蓝的波长值， 半波波谱宽度在 １０ｎｍ 以下。 由于显示屏上使用的发光管很多， 各发光管的发 射光波长很难完全一致。 因此对色度的均匀性有必要 提出要求。普通单色、 双基色显示屏要求发光管之间 的波长差异不大于 ２０ｎｍ ； 全彩屏要求发光管之间的 波长差异不大于 ５ｎｍ 。