LED器件对LED全彩显示屏性能参数的影响

LED器件对LED全彩显示屏性能参数的影响

   摘要：本文从LED器件的参数着手，分析了LED器件的各类参数对LED全彩显示屏整屏参数的影响，对LED显示屏的参数控制和品质提高具有指导意义。

一、概述

　　LED全彩显示屏是一种新型的户内、户外大尺寸的电子传播媒体，它具有大尺寸、环境适应性好、亮度高、动态播放等特点，在户内外大尺寸电子传播媒体领域独树一帜。随着性价比的进一步提高，应用领域越来越广，广泛应用在广告、舞台、招牌、交通设施、公众场所等领域。近几年的春节联欢晚会，均使用了LED全彩显示屏作为背景及装饰。2008年春节联欢晚会的舞台设计，更是从正面背景、侧面背景、天花背景等主要场景，大量使用了LED全彩显示屏，使得舞台美仑美奂，气氛烘托效果一流。舞台的应用只是LED全彩显示屏其中的一方面应用，LED全彩显示屏正以前所未有的速度进入到各种应用领域。

二、LED全彩显示屏性能参数

　　近几年，中国已成为全球LED全彩显示屏的制造中心，技术质量水平不断提高。随着技术水平的提高，用户和厂家对LED全彩显示屏的各项性能参数要求越来越高。LED全彩显示屏的所有性能参数中，约有70%取决于LED器件的性能参数。因此，LED器件成为LED全彩显示屏最主要的关键部件。加强对LED器件性能参数的了解，并选择优质的LED器件，对LED全彩显示屏的性能参数的提高起着重要和决定性作用。

三、LED器件参数对LED全彩显示屏性能参数的影响

　　LED全彩显示屏性能参数有几十项，其中关键参数指标有近二十项。下面就LED器件参数与对应影响的LED全彩显示屏性能参数做逐一叙述。

      （1）亮度

　　亮度是LED全彩显示屏的基本指标。行业内通常认为户外显示屏应不低于5000nits，户内显示屏不低于1000nits。整屏亮度取决于组成每个像素点的红、绿、蓝三种LED的亮度值的叠加，红、绿、蓝的亮度值近似按照3：6：1的比例配比。在器件电流出厂标称值的基础上设定红、绿、蓝的不同电流值以达到上述比例。例如：户外P20全彩显示屏绿管用1800mcd，红管用900mcd，蓝管用300mcd，则每个像素点的亮度为3000mcd，整屏最高亮度为2500点×3000mcd=7500nits。最后通过调整电流值可以达到规格书要求的亮度。亮度并不是越高越好，合适就行。

      （2）波长

LED全彩显示屏是由红、绿、蓝三种LED组成的，每种颜色均由波长来量度。显示屏的色彩与此波长密切相关。显示屏红、绿、蓝三种LED的平均波长决定了LED全彩显示屏的动态色域范围。一般来说，红色LED的波长选择在625nm左右，绿色在525nm左右，蓝色在470nm左右。高品质的LED全彩显示屏应具有较宽的色域范围。

      （3）一致性

      ①亮度一致性

　　LED全彩显示屏的亮度一致性取决于LED器件的亮度一致性。一般要求LED器件的每种颜色的最高与最低亮度比不高于1.3，然后按照科学的PCB插灯方式，保证相邻的两个同色的LED亮度差异小于10%。

      ②色度一致性

　组成LED全彩显示屏的LED器件均有要求一定的波长范围，波长范围过宽，会影响显示屏色度的一致性。一般来说，红、绿、蓝每种颜色的波长范围均要求在5nm以内。

      ③角度一致性

　　LED全彩显示屏是由一个个有角度的LED器件组成，LED器件角度的一致性会严重影响显示屏不同角度的亮度、色度一致性。LED器件（尤其是椭圆灯）红、绿、蓝亮度随着视角变化曲线的一致性也同样严重影响显示屏不同角度的亮度、色度的一致性。所有全彩显示屏参数中，这项参数是一项最难达到的指标。高档LED全彩显示屏的差异性主要在于此。

      （4）功耗

　　LED是一种非常节能的发光器件。LED器件的功耗决定了LED全彩显示屏的功耗。以P20全彩户外显示屏为例，在视频播放状态下，其平均功耗约为每平米250W左右。对于一些24小时播放的广告客户而言，由于面积大、播放时间长，耗电量是其关注的一项指标。可以采用更高亮度的LED来制作显示屏，从而可以使用低电流。一般来说，红、绿、蓝LED标称亮度各提高20%，在显示屏亮度不变的情况下，显示屏的功耗会降低15%。

      （5）视角

　　LED全彩显示屏的视角决定于LED器件的视角。 目前户外显示屏大多选用水平视角100°、垂直视角50°的椭圆LED，户内显示屏则选用水平垂直均为120°的贴片LED。高速公路上的显示屏由于其特殊性一般选用30°视角的圆形LED就够了。一些高楼上的显示屏对垂直视角要求较高。视角与亮度互为矛盾，大视角必然会降低亮度。视角的选择需要根据具体的用途来决定。

      （6）失效率

　　LED全彩显示屏的一个重要指标是LED的盲点率，这完全取决于LED器件的质量（排除显示屏生产工艺中的虚焊、漏焊、接触不良等影响）。LED器件在出厂前应经过各类抽样测试，包括常温点亮、高温高湿、冷热冲击等系列试验，以保证产品的稳定性、一致性、连续性。一般来说，用于全彩显示屏的高品质的LED器件其1000小时的失效率应低于万分之一。

      （7）衰减特性

　　LED全彩显示屏长时间工作后会出现亮度下降和显示屏颜色不一致的现象，主要是由于LED器件的亮度衰减造成的。LED亮度的衰减会造成显示屏整屏亮度降低。红、绿、蓝LED亮度衰减幅度的不一致会造成LED显示屏颜色的不一致，就是我们常说的显示屏花了的现象。高品质的LED器件能够很好地控制亮度衰减幅度。按1000小时常温点亮20mA标准，红色衰减应小于2%，蓝、绿色衰减应小于10%，故蓝、绿色LED在显示屏设计时尽量不要用到20mA电流，最好只用70%至80%的额定电流。

　衰减特性除与红、绿、蓝LED本身特性相关外，使用电流、PCB板散热设计、显示屏使用环境温度等均对衰减造成影响。

      （8）尺寸

　　LED器件的尺寸影响LED全彩显示屏的像素点距离，即分辨率。5mm的椭圆灯主要用于P16以上的户外显示屏，3mm的椭圆灯主要用于P12.5、P12、P10的户外显示屏，3528型贴片LED主要用于P6、P8的户内显示屏，5050型贴片LED主要用于P16、P12.5等半户外显示屏。在点间距不变的前提下，LED器件尺寸增大，能够增加显示面积，减少颗粒感，不过由于黑区面积减少，会降低对比度；相反，LED尺寸减小，减少了显示面积，颗粒感增多，黑区面积增大，增加了对比度。

      （9）寿命

　　LED器件的理论寿命为10万小时，远大于LED全彩显示屏其它部件的工作寿命，故只要LED器件品质保证、工作电流合适、PCB散热设计合理、显示屏生产工艺严谨，LED器件将是显示屏整机中最耐用的部件之一。

　　LED器件是LED全彩显示屏最重要的部件，其性能参数对显示屏的性能参数起决定性的作用，其成本也占了显示屏总成本的一半。选好、用好、了解好LED器件对显示屏参数的影响，对显示屏的设计制造是十分必要的，尤其对于高质量的LED全彩显示屏是至关重要的。目前国内LED产业发展迅猛，全彩显示屏所使用的LED的技术工艺水平已能与国外品牌相媲美，价格合适，已大量地应用在08奥运工程等重大项目，并且表现不俗，这必将促进中国由LED显示屏制造大国向LED显示屏制造强国的转变。