LED显示屏应用三大主要问题的成因及解决策略

LED显示屏应用三大主要问题的成因及解决策略
2011-06-05 15:37:45 中国半导体照明网行业分类:显示浏览

　　LED是LED显示屏的最重要的基本元素，本文主要就LED显示屏的亮度、一致性和失效性等问题简要阐述了其成因，与LED的相互关系及相关改进的有效举措。

　　LED显示屏是集电子、电力、计算机、通讯、信息、图像处理、光学、材料、结构等多学科技术于一体的高科技工程产品。这其中的任何一门学科领域里的相关工程技术问题均会影响整个显示屏的最终运行效果。一个完美的LED显示屏必然是多学科技术的有机结合体。

　　LED是LED显示屏的最重要的基本元素，本文主要就LED显示屏的亮度、一致性和失效性等问题简要阐述了其成因，与LED的相互关系及相关改进的有效举措。

　　一、LED显示屏亮度问题

　　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。

　　LED单管亮度物理上限制了屏的最高亮度，而实际亮度影响因素还有扫描方式，信号点亮效率，色彩校正因素等。选择的符合色彩和亮度要求的某个亮度值，LED显示屏的最高亮度可以表示为：Lm=(η*L* gmax)/S，Lm 是实际需要的显示屏亮度值，L是所选LED的亮度，η是屏体信号点亮效率，gmax是色彩校正因素，S是系统的扫描方式（可取1，2……）。在进行全彩LED显示屏设计应用时，在选择单基色的亮度的时候，我们需要考虑三基色的白平衡亮度的问题，尽量使三基色的标称值接近3：6：1（红：绿：蓝）。

　　受半导体技术和封装技术的限制，早期的LED灯管光效低，红、绿、蓝基色的发光强度小，所以整个显示屏的亮度值低是主要问题。由于灯管光效低，为了满足显示屏亮度需要，LED驱动电流设定值一般较高，电流设定高必然导致LED工作温度升高，这将不利于显示屏的长期使用；通过恰当设计像素点组合来提高像素点亮度，如采用多个LED灯管串联来提高单基色的亮度值，从而达到提高LED显示屏的亮度，是以前工程应用中常使用的设计方法，但是这样必然增加整个显示屏的成本。随着LED芯片及封装技术的发展，LED灯管的光效得到大大提升，已经完全能够满足LED显示屏的户内外的亮度需求，并且可以将LED的工作电流设定在额定安全工作电流之下以确保系统可靠性。

　　用于室外的LED显示屏应该在阳光下也能观看，所以亮度必须与背景有亮度差（比）。如果显示的是文字可以是2：1，如果是图像其中还有差别，经验上10：1是容许的最低限度，20：1是标准，希望在40：1以上。在暗室测定最大图像信号输入的亮度Lm及某种外光无信号亮度Lb,然后可以计算出对比度V=(Lm+Lb)/Lb。实际工程中从结构上，增加面罩的色深，增加面罩的帽檐和反光台阶的设计，均可以有效地提高户外显示屏的对比度效果。

　　LED显示屏点阵模块驱动一般采用恒流驱动芯片来完成，该芯片内部包括串行移位寄存器、串并转换和恒流驱动等功能电路组成如图一所示。恒流芯片是将控制器的亮度信号转换成驱动LED发光的恰当的驱动电流的转换器件。恒流器件的开关恒流的品质因素将影响LED显示屏的有效亮度。特别是当显示屏的刷新频率和显示灰度级数越高的情况下，恒流芯片将更加明显地影响整个显示屏的亮度。如图一所示，显示屏的供电电压V-LED也将是影响亮度的一个重要因素之一，特别是当其电压低于LED正常导通电压时，LED发光效果受到影响，从而影响了整个显示屏的亮度。

　　综上所述，为了解决显示屏应用出现的亮度问题，我们可以采取的切实可行的举措包括：采用高亮度晶片，高取光率选LED灯管，在保证白平衡亮度要求的同时设计预先留足余量；进行恰当的像素点组合设计，保证像素点合理的出光视角，通过灯的合理排布和结构设计，增加显示屏的视觉对比度；选用高品质的恒流驱动芯片，进行合理的驱动电流和电压设计，以保证LED高效的驱动。

　　当然，保证LED高效的驱动需要企业强大的研发和技术实力为支撑，LED显示行业经过近几年的高速发展，也成长起来了一批优秀的显示屏应用及显示光源封装企业，如显示光源封装企业——柏狮，经过数年的发展壮大，现在拥有自己的显示研发实验室，致力于LED显示技术的研究，并联合国内著名重点科研院所进行了大量的LED显示屏应用方面的技术研究工作。

　　二、LED显示屏白平衡一致性问题

　　LED显示屏是由大量的LED灯管组成，特别是采用直插灯的户外LED显示屏，白平衡一致性问题相当普遍，这是业界经常遇到的棘手问题。

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