决定LED显示屏质量的几大因素

在谈到LED显示屏视角时，有一个值得我们思考的现象：LED显示屏尤其是室外显示屏，人们的观察角度基本是从下而上，而以现有的产品形态来看，有一半的光通量消失在茫茫天空中。在能源紧张的今天，我们是否有更合理的解决之道?

显示屏亮度主要取决于LED的发光强度和LED密度。近几年LED在衬底、外延、芯片及封装等方面的新技术层出不穷，尤其是氧化铟锡(ITO)电流扩展层技术及工艺的稳定与成熟，使LED的发光强度有了大幅提高。目前，国际一流品牌小功率LED在水平视角为110度、垂直视角为50度的情况下，绿管的发光强度已高达4000mcd，红管达1500mcd，蓝管达1000mcd。在像素间距为20mm时，显示屏亮度可达到10000nit以上。显示屏可在任何环境下全天候工作

1、LED显示屏亮度与视角

显示屏亮度主要取决于LED发光强度和LED密度

显示屏视角应解决光通量浪费问题

2、均匀性与清晰度

LED各项性能参数不一致是影响均匀性的主要原因

制约LED显示屏清晰度改善的主因是均匀性而不是物理像素间距

LED显示屏技术发展到今天，均匀性已成为衡量显示屏优劣的最重要指标。人们常说LED显示“点点灿烂，片片辉煌”，就是对像素之间和模块之间严重不均匀的一种形象比喻。专业一点的说法是“灰尘效应”和“马赛克现象”。

造成不均匀现象的根源主要有：LED各项性能参数的不一致;显示屏在生产、安装过程中组装精度的不足;其他电子元器件的电参数一致性不够;模块、PCB设计的不规范等。其中“LED各项性能参数的不一致”是主因。这些性能参数的不一致主要包括：光强不一致、光轴不一致、色坐标不一致、各基色光强分布曲线不一致以及衰减特性不一致等。如何解决LED性能参数的不一致现象，目前业内主要有两种技术途径：一是通过对LED规格参数的进一步细分，提高LED各项性能的一致性;二是通过后续校正的方式来改善显示屏均匀性。后续校正也从早期的模组校正、模块校正，发展到今天的逐点校正。校正技术则从单纯的光强校正，发展到光强+色坐标校正。

但是，我们认为后续校正并不是万能的。其中，光轴不一致、光强分布曲线不一致、衰减特性不一致、拼装精度差以及设计的不规范等是无法通过后续校正来消除的，甚至这种后续校正会使光轴、衰减、拼装精度方面的不一致更加恶化。

因此，通过实践我们的结论是：后续校正仅仅是治表，而LED参数细分才是治本，才是LED显示产业未来的主流。

而论到显示屏均匀性与清晰度的关系，业界则常常存在一个认识上的误区，即以分辨率替代清晰度。其实显示屏清晰度是人眼对显示屏分辨率、均匀性(信噪比)、亮度、对比度等多项因素综合的主观感受。单纯缩小物理像素间距提高分辨率，而忽视均匀性，对提高清晰度是毫无疑义的。试想一个存有严重“灰尘效应”和“马赛克现象”的显示屏，即使它的物理像素间距再小，分辨率再高，也不可能得到一个良好的图像清晰度。

因此，从某种意义上讲，目前制约LED显示屏清晰度改善的主因是“均匀性”而不是“物理像素间距”。

3、显示屏像素失控

①造成显示屏像素失控的主要原因是LED失效

②静电放电是失效最大诱因

③造成显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失效的主因又可分为两个方面：

一是LED自身品质不佳;二是使用方法不当。通过分析我们归纳出LED失效模式和上述两个主因之间的对应关系。

上述我们谈到很多LED的失效通常在LED的常规检验测试中是无法发现的。除了在受到静电放电、大电流(造成结温过高)、外部强力等不当使用外，很多LED失效是在高温、低温、温度快速变化或其他恶劣条件下，由于LED芯片、环氧树脂、支架、内引线、固晶胶、PPA杯体等材料热膨胀系数的差异，引发其内部应力的不同而产生的，因此，LED的质量检测是一项十分复杂的工作。

再者，对于GaN基LED而言，静电放电是其失效的最大诱因。静电放电导致LED失效的机理非常复杂，设备、工具、器皿及人体均有可能带有静电并对其放电，这种静电少则几百伏，高则几万伏，放电时间在纳秒级水平。我们在显示屏生产、安装、使用过程中出现的蓝绿管失效，往往就是LED-PN结被静电放电击穿所至。国际静电协会严格规定了标准静电放电模式，主要分为人体放电模式(HBM)和机器放电模式(MM)。我国对器件的静电放电敏感度(ESDS)分为三个等级(人体模式)：1级为0～1999V;2级为2000～3999V;3级为4000V以上。一般情况下LED的静电放电敏感度在人体模式下在几百伏～上万伏之间，而在机器模式下只有几十伏到五百伏左右。LED显示屏由于生产过程繁杂，静电放电防不胜防，因此，LED静电放电敏感度应选择2级或以上为妥(人体模式)，而静电防护必须贯穿生产全过程。

4、寿命

LED显示屏的寿命是由多种因素决定的，但是，由许多因素造成的寿命终结是可以通过零部件(比如开关电源)的更换来不断地延续寿命。而LED则是不可能被大量更换的，因此，一旦LED寿命终结，则意味着显示屏寿命的终止。一定意义上LED的寿命决定了显示屏的寿命。LED的寿命通常以发光强度衰减到初始值50%的时间为寿命期。LED作为一种半导体材料，人们常说有10万小时寿命，但那是在理想条件下的评估。而在实际使用状况下是达不到的。我们有一个简单的实验方法和计算公式可以测算LED的寿命：将LED放置于与实际工作环境相同的条件下工作1000小时，并测得光强的初始值和终值，然后通过公式就可推出LED的寿命期。我们选定某著名品牌蓝管在环境温度为50℃、电流为20mA的环境下工作1000小时后测得终值为0.88×初始值，根据公式我们可算出该蓝管在该环境下的寿命为5422小时。