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    策劃/設計/執行
    LED顯示屏
    來(lái)源: | 作者:advertising-100 | 發(fā)布時(shí)間: 3561天前 | 879 次瀏覽 | 分享到:
    LED顯示屏
    新型LED顯示屏件有功耗低、亮度高、壽命長(cháng)、尺寸小等優(yōu)點(diǎn),本文從LED顯示器件的發(fā)展簡(jiǎn)史開(kāi)始,探討了表面貼裝 LED、汽車(chē)應用中的LED和照明用LED的發(fā)展趨勢,對于從事顯示器件開(kāi)發(fā)的中國工程師有一定參考價(jià)值。 全球第一款商用化發(fā)光二極管(LED)是在1965年用鍺材料作成的,其單價(jià)為45美元。隨后不久Monsanto和惠普公司也推出了用GaAsP材料制 作的商用化LED。這些早期的紅色LED每瓦大約能提供0.1流明(lumens)的輸出光通量,比一般的60至100瓦白熾燈的15流明要低上100 倍。 1968年,LED的研發(fā)取得了突破性進(jìn)展,利用氮摻雜工藝使GaAsP器件的效率達到了1流明/瓦,并且能夠發(fā)出紅光、橙光和黃色光。到1971,業(yè)界 又推出了具有相同效率的GaP綠色裸片LED。 1972年開(kāi)始有少量LED顯示屏用于鐘表和計算器。全球首款采用LED的手表最初還是在昂貴的珠寶商店出售的,其售價(jià)竟然高達2,100美元。幾乎與此 同時(shí),惠普與德州儀器也推出了帶7段紅色LED顯示屏的計算器。 到20世紀70年代,由于LED器件在家庭與辦公設備中的大量應用,LED的價(jià)格直線(xiàn)下跌。事實(shí)上,LED是那個(gè)時(shí)代主打的數字與文字顯示技術(shù)。然而在許 多商用設備中,LED顯示屏也逐漸受到了來(lái)自其它顯示技術(shù)的激烈競爭,如液晶、等離子體和真空熒光管顯示器。 這種競爭性激勵LED制造商進(jìn)一步拓展他們的產(chǎn)品類(lèi)型,并積極尋求LED具有明顯競爭優(yōu)勢的應用領(lǐng)域。此后LED開(kāi)始應用于文字點(diǎn)陣顯示器、背景圖案用的 燈柵和條線(xiàn)圖陣列。數字顯示屏的尺寸和復雜度在不斷增長(cháng),從2位數字到3位甚至4位,從7段數字到能夠顯示復雜的文字與圖案組合的14或16段陣列。到 1980年制造商開(kāi)始提供智能化的點(diǎn)陣LED顯示屏。 80年代早期的重大技術(shù)突破是開(kāi)發(fā)出了AlGaAs LED,它能以每瓦10流明的發(fā)光效率發(fā)出紅光。這一技術(shù)進(jìn)步使LED能夠應用于室外運動(dòng)信息發(fā)布以及汽車(chē)中央高位安裝停止燈(CHMSL)設備。 1990年,業(yè)界又開(kāi)發(fā)出了能夠提供相當于最好的紅色器件性能的AlInGaP技術(shù),這比當時(shí)標準的GaAsP器件性能要高出10倍。 今天,最亮的材料應是透明基底AlInGaP。在1991年至2001年期間,材料技術(shù)、裸片尺寸和外形方面的進(jìn)一步發(fā)展使商用化LED的光通量提高了將 近20倍。 對高強度藍光LED的不斷研發(fā)產(chǎn)生了好幾代亮度越來(lái)越高的器件。在1990年左右推出的基于碳化硅(SiC)裸片材料的LED效率大約是0.04流明/ 瓦,發(fā)出的光強度很少有超過(guò)15毫堪(millicandel)的。90年代中期的技術(shù)突破實(shí)現了第一個(gè)基于GaN的實(shí)用LED?,F在還有許多公司在用不 同的基底如藍寶石和SiC生產(chǎn)GaN LED,這些LED能夠發(fā)出綠光、藍光或紫羅蘭等顏色。高亮藍色LED的發(fā)明使真彩廣告顯示屏的實(shí)現成為可能,這樣的顯示屏能夠顯示真彩、全運動(dòng)的視頻圖 像。 藍光LED的出現使人們還能利用倒行轉換的磷光材料將較高能量的藍光部分地轉換成其它顏色。將藍光與轉換磷的黃光整合在一起就能得到白光,而整合適當數量 的藍光與紅橙磷(reddish orange phospher)則可以產(chǎn)生略帶桃色或紫色的色彩?,F在僅用LED光源就能完全覆蓋CIE色度曲線(xiàn)中的所有飽和顏色,并且各種顏色LED與磷的有機整合 幾乎能夠毫無(wú)限制地產(chǎn)生任何顏色。 在可靠性方面,LED的半衰期(即光輸出量減少到最初值一半的時(shí)間)大概是1萬(wàn)到10萬(wàn)小時(shí)。相反,小型指示型白熾燈的半衰期(此處的半衰期指的是有一半 數量的燈失效的時(shí)間)典型值是10萬(wàn)到數千小時(shí)不等,具體時(shí)間取決于燈的額定工作電流。 表面貼裝LED顯示屏 為了利用自動(dòng)化組裝技術(shù)降低制造成本,從20世紀80年代開(kāi)始業(yè)界逐漸推廣使用表面貼裝器件(SMT),90年代這一技術(shù)得到了進(jìn)一步強化。最初的SMT LED作為低功率器件被主要用于指示設備和手機鍵盤(pán)的照明,后來(lái)又開(kāi)發(fā)出大功率的SMT器件用于汽車(chē)面板照明、剎車(chē)燈,并擴展用于專(zhuān)業(yè)和一般的照明設備。 SMT是蜂窩/PCS電話(huà)機的主要技術(shù)要求,現在看來(lái)這一市場(chǎng)仍具有極大的發(fā)展潛力。2001年全球手機的制造量大約有3.8億部,據預測今年的制造量將 上升到4.3億部,到2005年將達到5.2億部。一部手機平均要使用10個(gè)表貼型LED,也即意味著(zhù)僅手機市場(chǎng)對LED的需求就達到了40億個(gè)。 手機功能的不斷升級也進(jìn)一步刺激了對更高性能LED的需求。確切說(shuō),手機設計人員需要多種多樣的LED,包括更高亮度的單色LED器件、真彩LCD顯示屏 (特別是第2.5代和第3代手機的LCD)背景光源用的白色LED以及實(shí)現產(chǎn)品差異化所需的藍色和紫羅蘭色等特殊色LED。同時(shí),由于手機的復雜度越來(lái)越 高,體積也越來(lái)越小,有更多的用戶(hù)對LED提出了更薄更小外形包裝的要求。 特別是越來(lái)越多的人希望高性能LED能提供“芯片LED”的表貼封裝,即工業(yè)標準的1.6×0.8mm外形尺寸。 話(huà)機制造商要求對LED的顏色與強度進(jìn)行分類(lèi),以確保背景光源設備能與用戶(hù)需求取得高度一致。這樣做能使LED非常適合用于背景光源設備,即LCD、按 鍵、前面板、符號與鍵盤(pán)背景照明等,因為這些設備上顏色與光強度的和諧統一非常重要。 汽車(chē)應用中的LED 在汽車(chē)內外,照明設備中用得最多的還是白熾燈,但設計師與汽車(chē)制造商正在逐漸采納LED,開(kāi)始時(shí)LED可能只用于豪華型汽車(chē),但慢慢會(huì )過(guò)渡到大多數汽車(chē) 上。LED的最大賣(mài)點(diǎn)之一是具有很長(cháng)的平均無(wú)故障工作時(shí)間(MTBF),LED照明器件的使用壽命一般都要超過(guò)汽車(chē)本身的壽命。 有很多種LED產(chǎn)品,其封裝和器件適合儀表板、空調、收音機和電子開(kāi)關(guān)等汽車(chē)內部照明設備使用。例如那些SMT器件就非常適合汽車(chē)儀表板使用。多用途的 3mm和5mm注塑燈仍是汽車(chē)內部照明設備和外部照明設備的候選產(chǎn)品,目前這些器件已被廣泛應用于中央高位安裝停止燈(CHMSL)設備中。 對內部和外部照明設備來(lái)說(shuō),LED汽車(chē)燈裝置與白熾燈裝置的熱設計有很大不同。這是因為白熾燈會(huì )產(chǎn)生相當大的熱量,而白熾燈泡能承受這樣的高溫環(huán)境。 LED燈陣列所產(chǎn)生的熱量一般要比白熾燈少,但LED燈的最大內部溫度必須保持在推薦的上限范圍以?xún)炔拍鼙3諰ED的可靠工作,如果超出LED燈的最高結 溫,就可能由于環(huán)氧材料的膨脹而導致導線(xiàn)粘結劑或被抬高的LED裸片發(fā)生突發(fā)性故障。在濕度比較高的熱循環(huán)或加強型熱循環(huán)環(huán)境中,這些故障會(huì )顯得尤其突 出。 LED燈的最大內部結溫受限于環(huán)氧封裝材料的熱膨脹特性。與汽車(chē)白熾信號燈設計相比,由于存在最大結溫的限制,LED汽車(chē)信號燈設計必須認真考慮熱設計問(wèn) 題。 用于照明的LED 傳統LED燈中使用的芯片是0.25×0.25mm大小,而照明用的LED一般都要在1.0× 1.0mm以上。專(zhuān)注于結構化裸片成型的設計工作-臺式結構、倒金字塔結構和倒裝芯片設計能夠改善LED的發(fā)光效率,從而使芯片發(fā)出更多的光。 封裝設計方面的革新包括將高傳導率的金屬塊用作基底、倒裝芯片設計和裸盤(pán)澆鑄式引線(xiàn)框等,這些方法都能設計出可高功率、低熱阻的器件,而且這些器件能比以 前的器件照度更大。 目前一個(gè)典型的高光通量LED器件能夠產(chǎn)生幾流明到數十流明的光通量。更新的設計可以在一個(gè)器件中集成更多的LED,或者在單個(gè)組裝件中安裝多個(gè)器件,從 而使輸出的流明數相當于小型白熾燈。例如,一個(gè)高功率的12芯片單色LED器件能夠輸出200流明的光能量,所消耗的功率在10到15瓦之間。 LED已經(jīng)被廣泛應用于各種照明設備中,如電池供電的閃光燈、微型聲控燈、安全照明燈、室內室外道路和樓梯照明燈以及建筑物與標記連續照明燈。
    設計,為更有效傳播
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