LED显示屏行业基础培训(史上最全面)

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LED
行业基础培训
天津市北海通信技术有限公司 赵刚
2015-7-23
LED行业基本介绍
一、LED的基本介绍 二、LED显示屏介绍 三、LED显示屏系统的组成 四、LED显示屏系统的组成 五、LED显示屏的安装结构 六、LED显示屏相关运算 七、LED显示屏现场勘查的内容
八、LED显示屏方案的制作
一、LED的基本介绍

LED外延片衬底材料是半导体照明产业技术发展的基石。不同的衬底材料
,需要不同的LED外延片生长技术、芯片加工技术和器件封装技术,衬底 材料决定了半导体照明技术的发展路线
EPI(向外延伸) 摘自百度《百科》
一、 LED的基本介绍
外延片生长示意图
原材料:NH3、Ga源、Mg源 载气:H2、N2 原材料:NH3、Ga源、In源 Al源、SiH4 载气:H2、N2 原材料:NH3、Ga源 SiH4 载气:H2、NБайду номын сангаас 原材料:NH3、Ga源 载气:H2、N2


• • •
五、环保,无毒、无紫外线和红外线,也没有辐射,眩光小,冷光源,可以安全 触摸,属于典型的绿色照明光源 。
六、坚固耐用,LED被完全封装在环氧树脂里面,比灯泡和荧光灯管都坚固。灯 体内也没有松动的部分,使得LED不易损坏。 七、LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理,在计算机技术控制下使三种颜色具 有256级灰度并任意混合,即可产生256×256×256=16777216种颜色。 八、技术先进,与传统光源单调的发光效果相比,LED光源是低压微电子产品。 它成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等。
1、LED LED是发光二极管的英文缩写(Light emitting diode)。
2、工作原理 LED内部主要为一个PN结。当PN结内的电子与空穴复 合时,电子由高能级跃迁到低能级,电子将多余的能量 以光子的形式释放出来,产生电致发光现象。发光颜色 与构成其基底的材质元素有关。 3、LED的组成 LED主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物 料所组成
• 组成:半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主 导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。但这两种半导体连接起 来的时候,它们之间就形成一个“P-N结”。 • 发光原理:当电流通过导线作用于半导体晶片的时候,电子就会被推向P区 ,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,发光的颜色 跟光的波长有关,跟“P-N”材料有关。
二、 LED显示屏介绍
LED显示屏种类
SMT三拼一
SMT三合一
点阵三合一
室内系列 表贴5050
单元板
DIP直插346/546 室外系列
模组
二、 LED显示屏介绍
LED显示屏的组成
LED显示屏主要由模组、电源、系统卡、箱体、线材等组成;
模组
主要由:LED灯管、IC、PCB板等组成
电源
主要有:明纬、新星、诚联、创联、聚 能伟业等品牌
二、 LED的基本介绍
厂家说明:
序号
1 2 3 4 5 6 7
LED芯片厂家
日本日亚 美国CREE 台湾晶元 台湾光磊 台湾广驾 台湾国联 杭州士兰
性能特点
亮度高,质量稳定 单线封装,不怕静电,衰减小,外卖芯片 供厂商自行封装 亮度高, 品质好 红色芯片历史悠久,品质好,绿色蓝色一 般 蓝色品质好 和晶元规模产品相当 绿色,蓝色比较稳定
最佳视距
最佳视距: 是能刚好完整地看到显示屏上的内容,且不 扁色,图像内容最清晰的位置相对于屏体的垂直距离。 最小视距: 对于具有一定形状、亮度、距离的两个光点, 无法分辩该两点的位置点到该两点的最小垂直距离。
最佳可视距离=点间距/(0.3-0.8),这是一个大概得范围。例如,点间距16mm的显 示屏,最佳可视距离就是20-54米,站的距离比最小距离近了,就能够分辨出显示 屏的一个个的像素点,颗粒感比较强,站得远了呢,人眼就分辨不出细部的特征。 对于室外led显示屏,距离近的,一般采用P10或者P12,远一点的用P16或者P20, 而对于室内显示屏,一般P4-P6皆可,远一点的用到P7.62或者P10。
一、 LED的基本介绍
半导体分类
• 1、单质半导体Si、Se等; 2、化合物InP、GaN、GaAs、SiC、ZnS、ZnO等; 晶体二极管是一种由P型半导体和N型半导体形成的p-n结器件,最显著 的特征是单向导电性(整流特性)。 P N

P N
一、 LED的基本介绍
直插式 LED封装 贴片式
(Lamp)
一、 LED的基本介绍
LED芯片主流厂家
• 国际主流厂家
Cree(科瑞) Nichia(日亚) Osram(欧司朗) Toyota Gosei(丰田合成) Philips(飞利浦) Seoul Semiconductor(首尔半导体) • 国内主流厂家
厦门三安
杭州士兰 武汉华灿 上海蓝光 上海蓝宝
刷新频率refresh frequency
刷新频率: LED显示屏显示数据每秒钟被重复显示的次数。 常为60Hz、120Hz、240Hz等,刷新频率越高,图像显示越稳定。
三、 LED显示屏专业术语
视角
视角: 观察方向的亮度下降到LED显示屏法线方向 亮度的1/2时,同一平面两个观察方向与法线所 成的夹角,分为水平视角和垂直视角。 LED晶片的封装方式决定LED显示屏的视角的大小, 其中,表贴LED灯的视角较好,椭圆形LED 单灯水平视角比较好。 右图视角为=θ1+θ2
三、 LED显示屏专业术语
对比度
对比度:在一定的环境照度下,LED显示屏最大亮度和背景亮度的比值。 对比度=发光时的亮度 (发光亮度)/不发光时的亮度(反射亮度) 为了能够显示出亮度均一的文字和图像,不受周围光线的影响,屏 幕应具有足够的对比度。对于LED显示屏,对比度要达到4096:1以上效果 才好。
P-GaN InGaN 多量子阱 n-GaN
GaN缓冲层
蓝宝石衬底
一、 LED的基本介绍
发展史
发光二极管(英语:Light-Emitting Diode,简称LED) 是一种能将电能转 化为光能的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现,早期只能发出低光 度的红光,之后发展出其他单色光的版本,时至今日能发出的光已遍及可见光、红 外线及紫外线,光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等; 随着技术的不断进步,发光二极管已被广泛地应用于显示器、电视机采光装饰和照 明。
三、LED显示屏专业术语
像素,点间距
像素点:LED显示屏的最小发光单位, LED显示屏中的每一个可被单 独控制的发光单元称为像素。 像素间距:LED显示屏的两像素间的中心距离称为像素间距,又叫 点间距。点间距越密,在单位面积内像素密度就越高,分辨率亦 高,成本也高。像素直径越小,点间距就越小。
三、 LED显示屏专业术语
一、 LED的基本介绍
LED外延片介绍
外延炉
一、 LED的基本介绍
LED外延片简介
• LED外延片生长的基本原理是:在一块加热至适当温度的衬底基片(主要 有蓝宝石和、SiC、Si)上,气态物质InGaAlP有控制的输送到衬底表面, 生长出特定单晶薄膜。目前LED外延片生长技术主要采用有机金属化学气 相沉积方法
趋势
随着行业的继续发展,技术的飞跃突破,应用的大力推广,LED的光效也在不 断提高,价格不断走低。新的组合式管芯的出现,也让单个LED管(模块)的功率不 断提高。通过同业的不断努力研发,新型光学设计的突破,新灯种的开发,产品单 一的局面也有望在进一步扭转。控制软件的改进,也使得LED照明使用更加便利。 这些逐步的改变,都体现出了LED发光二极管在照明应用的前景广阔。
单色显示屏 像素组成 双色显示屏 全彩显示屏 室内显示屏 使用环境 半户外显示屏 户外显示屏
广告屏 体育场所 舞台屏 政府机关学校 交通诱导屏 金融机构 租赁屏 全彩屏
使用范围
单双色屏
二、 LED显示屏介绍
机场,车站,码头
金融机构(银行/证券)
二、 LED显示屏介绍
繁华商业街/广告传媒
演艺/租赁
一、 LED的基本介绍

名词:LED,Light Emitting Diode英文单词缩写,发光二极管,是一种能
够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。

结构: LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端
是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。
(2). 表贴三合一 SMD5050 用于户外LED显示屏 SMD3535 SMD3528 SMD2121 用于室内LED显示屏 (3). 表贴三拼一(0805) (4). 亚表贴 (5). 点阵模块
一、 LED的基本介绍
LED主要特点
• • • 一、体积小,是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里,所以它非常小,非常轻。 二、直流驱动,低耗节能,电光功率转换接近100%。比传统光源节能80%以上 。 三、使用寿命长,固体冷光源,环氧树脂封装,不存在灯丝发光易烧、热沉积、 光衰等缺点,在恰当的电流和电压下,使用寿命可达6万到10万小时,比传统光 源寿命长10倍以上。 四、高亮度、低热量,LED使用冷发光技术,发热量比普通照明灯具低很多。
二、 LED显示屏介绍 电源航空插头
风扇 系统卡 电源
信号航空插头
户内密封箱体 密封/防水箱体内部结构图
①电源 ②风扇 ③控制卡 ④电源航空插头 ⑤网线航空插头
户外防水箱体
二、 LED显示屏介绍
LED显示屏的分类
分类方法有不同的类别也不同
静态屏 驱动方式 扫描屏
静态虚拟屏 静态实像素屏
1/4扫;1/8扫;1/16扫等
白平衡
白色可由RGB三色按比例混合而成,RGB所 占比例为3:6:1(精确比3.0:5.9:1.1)。
三、 LED显示屏专业术语
换帧频率refresh frame frequency
换帧频率: 单位时间内显示屏画面信息更新的次数; 一般为25Hz、30Hz、50Hz、60Hz等,换帧频率越高,变化的图像连续 性越好。 换帧频率在许多情况下并不能反映大屏的图像质量和产品的技术水 平,作为大屏的一个技术指标,人们关注的是图像质量。图像质量不仅 取决于显示屏本身的制作水平,还取决于节目源的质量,换帧频率正是 涉及节目源质量的技术指标。在刷新频率满足无闪烁的要求时,换帧频 率的高低对于图你是否发生闪烁没有影响。
三、 LED显示屏专业术语
灰度
灰度: LED显示屏同一级亮度中从最暗到最亮之间能区别的亮度 级数。用于显示视频画面的显示屏,每种基色应具有256 级(8bit)的灰度处理能力。 灰度取决于视频源及控制系统的处理位数。目前国内LED 显示屏主要采用8位处理系统,也即256(28)级灰度。简单理解 就是从黑到白共有256种亮度变化。采用RGB三原色即可构成 256×256×256=16777216种颜色。即通常所说的16兆色。国际品 牌显示屏主要采用10位处理系统,即1024级灰度,RGB三原色可构 成10.7亿色。
主要有:灵星雨、德普达、中庆、诺瓦、摩 西尔、盟立、富卡尔、卡莱特等品牌
LED显示屏
系统卡
箱体
主要有:铁箱、铝箱、压铸铝箱材质箱体
冷轧板,厚度1.0mm,1.2mm,1.5mm),铝箱体一般2mm厚
线材
有:金龙宇、金环宇、陶氏兄弟等品牌
二、 LED显示屏介绍
箱体图片
简易箱体
密封箱体/防水箱体 鹰爪锁扣
分辨率
模组分辨率: LED模组横向像素点数乘以纵向像素点数。 屏体分辨率: LED显示屏横向像素点数乘以纵向像素点数。 屏幕的分辨率越高,可以显示的内容越多,画面越细腻,但是 分辨率越高造价也就越昂贵。
16*8
32*16
16*16
32*32
三、 LED显示屏专业术语
亮度 (Luminance)
亮度: 在给定方向上,每单位面积上的发光强度 亮度的单位是cd/m2。 亮度与单位面积的LED数量、LED本身的亮度成正比。 LED的亮度与其驱动电流成正比,但寿命与其电流的平 方成反比,所以不能为了追求亮度过分提高驱动电 流。在同等点密度下,LED显示屏的亮度取决于所 采用的LED晶片的材质、封装形式和尺寸大小,晶 片越大,亮度越高;反之,亮度越低。 LED亮度要求: 户外朝阳: 8000 cd/m2 户外背阴: 4000 cd/m2 室内显示屏: 800 cd/m2--2000 cd/m2
(SMD)
【注】SMD:Surface Mounted Devices,表面贴装器件
一、 LED的基本介绍
LED管芯
LED管芯参数
一、 LED的基本介绍
(1). 直插型
DIP346(φ3椭圆) 用于户外LED显示屏 DIP546(φ5椭圆) DIP246(φ2椭圆) 也有其他DIPφ3;DIPφ5; DIP φ10(用于其他领域)
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