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LED电子屏使用的几种LED封装器件?

2017-04-18
类别:业界动态
eye 336
文章创建人 拍明

     

LED电子屏使用的几种LED封装器件?.jpg

LED电子屏易于拆解,图像清晰、稳定性好、功耗低、光效高、寿命长、性能稳定非常适合在小型演唱会、小型聚会、室内体育赛事转播、室内广告展示,等领域内的应用;

LED电子屏作为一种功耗低,大型实时动态展示信息的最好工具,它可以显示计算机生成的动态图文画面,LED电子屏从安装环境上可以分为三种,一是室内LED电子屏,二是室外LED电子屏,三是半室外LED电子屏,每种安装环境光线都不一样,所以千万不能装错,否则看的不是太亮就是太暗。LED显示屏从他的颜色上分,一般有四种,一是单色LED电子屏,二是双基色LED电子屏,三是三基色LED电子屏,四是全彩这四种颜色变化各不相同,现在一般市面上用三基色的较多。

LED电子屏的市场较广,一般都用它来显示企业介绍,公告,标语,新闻,广告等,是综合信息发布的最佳媒体,产品广泛用于证劵期货、银行、医院、学校、体育、交通运输、邮政电信、财政、税务、公安、法院、医院、学校、文艺团体、政府机关、城市广场、智能化小区、环境、气象等领域。

选择什么样的LED电子屏,首先,它应具有实用性,能实时快捷的播放信息。同时,它还应该具有很方便的可操作性,以一流的硬件平台支持任意模式的软件,实现各种新颖独特的表现方式。其次,它应具有先进性和可靠性,用先进的控制方式及可靠的器件和先进的生产工艺为保证。

性能

超高亮度红A1GaAsLEDGaAsP-GaP LED相比,具有更高的发光效率,透明衬低(TS)A1GaAs LED(640nm)的流明效率已接近10lm/w,比红色GaAsP-GaP LED10倍。超高亮度InGaAlP LED提供的颜色与GaAsP-GaP LED相同包括:绿黄色(560nm)、浅绿黄色(570nm)、黄色(585nm)、浅黄(590nm)、橙色(605nm)、浅红(625nm深红(640nm)。透明衬底A1GaInP LED发光效率与其它LED结构及白炽光源的比较,InGaAlP LED吸收衬底(AS)的流明效率为101m/w,透明衬底(TS)201m/w,在590-626nm的波长范围内比GaAsP-GaP LED的流明效率要高10-20;560-570的波长范围内则比GaAsP-GaP LED高出2-4倍。超高亮度InGaN LED提供了兰色光和绿色光,其波长范围兰色为450-480nm,兰绿色为500nm,绿色为520nm;其流明效率为3-151m/w。超高亮度LED的流明效率已超过了带滤光片的白炽灯,可以取代功率1w以内的白炽灯,而且用LED阵列可以取代功率150w以内的白炽灯。对于许多应用,白炽灯都是采用滤光片来得到红色、橙色、绿色和兰色,而用超高亮度LED则可得到相同的颜色。AlGaInP材料和InGaN材料制造的超高亮度LED将多个(红、兰、绿)超高亮度LED芯片组合在一起,不用滤光片也能得到各种颜色。包括红、橙、黄、绿、蓝,其发光效率均已超过白炽灯,正向荧光灯接近。发光亮度已高于1000mcd,可满足室外全天候、全色显示的需要,用LED彩色大屏幕可以表现天空和海洋,实现三维动画。新一代红、绿、蓝超高亮度LED达到了前所未有的性能。

应用

1.信息指示灯 汽车信号指示:汽车指示灯在车的外部主要是方向灯、尾灯和刹车灯;在车的内部主要是各种仪表的照明和显示。超高亮度LED用于汽车指示灯与传统的白炽灯相比具有许多优点,在汽车工业中有着广泛的市场。LED能够经受较强的机械冲击和震动。平均工作寿命MTBF比白炽灯泡高出几个量级,远远高出汽车本身的工作寿命,因此LED刹车灯可封装成一个整体,而不必考虑维修。透明衬底Al.GaAsAlInGaP LED与带有滤光片的白炽灯泡相比具有相当高的流明效率,这样LED刹车灯和方向灯就能够在较低的驱动电流下工作,典型的驱动电流只有白炽灯的1/4,从而降低了汽车用于行驶距离。较低的电功率还可降低汽车内部线路系统的体积和重量,同时还可减小集成化的LED信号灯的内部温升,允许透镜和外罩使用耐温性能较低的塑料。LED刹车灯的响应时间为100ns,比白炽灯的响应时间短,这样便给司机留下了更多的反应时间,从而提高了行车的安全保证。汽车的外部指示灯的照度及颜色均有明确规定。汽车的内部照明显示虽不像外部信号灯那样受到政府有关部门的控制,但汽车的制造者对LED的颜色及照度有要求。GaP LED早已用于车内,超高亮度AlGaInPInGaN LED由于在颜色和照度上可满足制造者的要求,因而将更多的取代车内白炽灯。从价格上看,尽管LED灯与白炽灯相比还是较贵的,但从整个系统来看,二者的价格并没有明显的差别。随着超高亮度TS AlGaAsAlGaInP LED实用化的发展,最近几年价格一直在不断降低,今后降低的幅度还会更大。


交通信号指示:用超高亮度LED取代白炽灯,用于交通信号灯、警示灯、标志灯现已遍及世界各地,市场广阔,需求量增长很快。根据美国交通部门1994年的统计,美国安装交通信号灯的十字路口有26万个,每个十字路口至少要有12个红色、黄色、蓝绿色信号灯。许多十字路口还有一些附加的转变标志和跨越马路的人行横道警示灯。这样,每个十字路口可有20信号灯,而且要同时发光。由此可推算出美国全国约有1.35亿个交通信号灯。采用超高亮度LED取代传统的白炽的灯降低电力损耗已取得明显效果。日本每年在交通信号灯上的耗电量约为100万千瓦,采用超高亮度LED取代白炽灯后,其耗电量仅为原来的12%

交通信号灯每个国家的主管部门都要制定相应的规范,规定信号的颜色、最低的照明强度,光束空间分布的图样以及对安装环境的要求等。尽管这些要求是按白炽灯编写的,但对采用的超高亮度LED交通信号灯基本上是适用的。 LED交通信号灯与白炽灯相比,工作寿命较长,一般可达到10年,考虑到户外恶劣环境的影响,预计寿命要减少到5-6年。超高亮度AlGaInP红、橙、黄色LED已实现产业化,价格也比较便宜,若用红色超高亮度LED组成的模块取代传统的红色白炽交通信号灯头则可将因红色白炽灯突然失效给安全造成的影响低到最低程度。一般LED交通信号模块由若干组串联的LED单灯组成,以12英寸的红色LED交通信号模块为例,在3-9组串联的LED单灯,每组串联的LED单灯数为70-75(总数为210-675LED单灯),当有一个LED单灯失效时,只会影响一组信号,其余各组减小到原来的2/3(67%)8/9(89%),并不会像白炽灯那样使整个信号灯头失效。 LED交通信号模块的主要问题是造价仍然显得高些,以12英寸的TS-AlGaAs红色LED交通信号模块为例,最早应用于1994年,其造价为350$,而到1996年性能更好的12英的AlGaInP LED交通信号模块,造价则为200$。预计今后不会很久,InGaN蓝绿色LED交通信号模块的价格将可与AlGaInP相比。白炽交通信号灯头的造价虽低,但耗电量大,一个直径12英寸的白炽交通信号灯头的耗电量为150W,横过马路人行道的交通警示灯的耗电量为67W,据计算,每个十字路口的白炽信号灯每年的耗电量为18133KWh,折合每年电费为1450$;然而LED交通信号模块则非常省电,每个8-12英寸的红色LED交通信号模块耗电量分别为15W20W,十字路口拐弯处的LED标志可用箭头开关显示,耗电量仅有9w,据计算,每个十字路口每年可省电9916KWh,相当每年节省电费793$。按每个LED交通信号模块的平均造价200$计,红色LED交通信号模块仅用其节省的电费,3年后即可收回最初的成本造价,并开始不断得到经济回报。因此使用AlGaInP LED交通信息模块,尽管造价显得地,但从长看,还是合算的。

2.大屏幕显示 大屏幕显示是超高亮度LED应用的另一巨大市场,包括:图形、文字、数字的单色、双色和全色显示。在表2中列出了LED显示的各种用途。传统的大屏幕有源显示一般采用白炽灯、光纤、阴极射线管等;无源显示一般采用翻牌的方法。表3列出了几种显示的性能比较。LED显示曾一直受到LED本身性能和颜色的限制。如今,超高亮度AlGaInPTS-AlGaAsInGaN LED已能够提供明亮的红、黄、绿、蓝各种颜色,可完全满足实现全色大屏幕显示的要求。LED显示屏可按像素尺寸装配成各种结构,小像素直径一般小于5mm,单色显示的每个像素用一个T-1(3/4)LED灯,双色显示的每个像素为双色的T-1(3/4)LED灯,全色显示则需要3T-1红、绿、蓝色灯,或者装配一个多芯片的T-1(3/4)LED灯作为一个像素。大像素则是通过把许多T-1(3/4)红、绿、蓝色LED灯组合在一起构成的。用InGaN(480nm)蓝、InGaN(515nm)绿和ALGaAS(637nm)LED灯作为LED显示的三基色,可以提供逼真的全色性能,而且具有较大的颜色范围包括:蓝绿、绿红等,与国际电视系统委员会(NTSC)规定的电视颜色范围基本相符

一、概述

LED器件的封装己经有40年的历史,近几年,随着LED产业的迅速发展, LED的应用领域不断扩大,对LED器件的封装形式及性能提出了更高、更特别的要求。为适应各种LED应用领域的不同要求,各LED封装企业推出了各种性能先进可靠的LED器件,满足了应用端的要求,同时也推动了LED封装技术的进步。

二、几种LED封装器件介绍

(一〉高亮度、低衰减和完美配光的红、绿、蓝直插式椭圆形LED在户外大尺寸、高亮度、动态性、耐候性显示领域,无疑LED电子屏是唯一的选择。近几年,随着性价比的提高,全彩LED电子屏己取代单双色显示屏成为户外LED电子屏的主流产品,在户外广告、信息显示、舞台背景、楼宇装饰、户外招牌等领域大放异彩。2008年北京奥运会上高科技的LED电子产品更是让世人更深刻地认识了LED电子的优势所在。

目前户外大型彩色LED电子屏的显示器件90%为红、绿、蓝直插式椭圆形LED。由于每平方米户外LED电子屏包含上万颗LED器件,每块上百平方米的LED电子屏包含有上百万只LED,故此类LED电子屏用途的椭圆形LED属于高端LED领域,需具备如下主要优异特性:①高亮度:②高抗静电;③一致性(波长、高亮、角度);④低衰减:⑤低失效率:⑥红绿蓝配光一致性。

众所周知,此领域的LED器件在一段时间内被国外品牌所垄断。可喜的是,这两年,国内封装技术己有很大的进步,在上述六个方面己有赶超的可能。

高亮度方面,随着芯片制造工艺的进步,目前国产最高亮度的芯片己能接近或达到国外水平,从而达到高效节能的目的。高抗静电方面,目前的椭圆形LED抗静电能力己达400Q(人体模式),能满足应用端苛刻的生产和应用环境。

高一致性方面,波长、亮度通过分光分色机能有效筛分。角度的一致性方面通过精密的固晶、封胶设备和良好的工艺管控,再加上优异的椭圆透镜设计,能够很好地达到同一机种不同批次角度的一致性,角度的离散性能控制在有效规格范围之内。

低衰减方面,通过选用高抗uv性能的外封胶水、性能优异的固晶低胶及低热阻的散热结构设计,现己能有效控制LED的衰减,尤其是蓝色和绿色LED的衰减控制在3000 小时20mA常温点亮后10%以内,从而使红、绿、蓝的衰减保持一致性并很小,使LED电子屏长时间使用不至于出现亮度下降、色彩失真的现象。

低失效率方面,通过选用高匹配性的封装物料、先进的封装工艺和严格的品质管控,使得LED器件的失效率在正常工作3000小时内小于30PPM ,达到国际同类水平。红绿蓝配光一致性方面,通过优异的电脑光学设计软件及对封装特性的透彻了解,设计出高度配光一致性的红绿蓝椭圆透镜模具,使得全彩LED电子屏在任意角度的臼平衡具有相对一致性,从而保证LED电子屏的色彩还原性和逼真性。

以上六项性能的完美结合,才能符合高端LED电子屏的需求。

目前此类椭圆形红绿蓝LED在户外全彩LED电子屏应用中,国产LED己占居半壁江山,其中的高端产品己能与国外产品抗衡。

()高防护等级的户外型SMD

贴片型LED简称SMD,是一种新型的LED器件,尤其是顶部发光TOPSMD具有小尺寸、超薄型、高亮度、大角度等特点。但此类器件往往用于户内,不具备户外防护性能。随着近几年SMD器件户外使用需求的增多,尤其是P10LED电子屏及户外楼宇亮化的需求,高防护等级的户外型SMD应运而生。

SMD用于户外全彩SMD显示屏,具有超小像素点间距、生产效率高、水平垂直角度大、混色效果好、对比度高等优点,随着SMD亮度的提高,现己能满足20mm 点间距户外电子屏5000尼特亮度的要求。户外高防护等级SMD需满足耐高温、耐高湿、耐紫外线的苛刻条件,故在金属支架与PPA 材料的教合性能、外封胶水的抗uv 性能、PPA 材料抗uv 性能、外封胶水与PPA 的教合性能、外封胶水的渗透性能等关键要素上需全面通过选材、试验工艺和管控来解决。

目前具备高防护等级户外型SMD技术的公司不多。预计此种类型SMD的推出将极大地推动SMD在户外显示照明的应用,减少以前因加装防水设计而额外支出的成本,并能简化设计。

()广色域、低衰;戚、高色温稳定性白色SMD

在未来五年内, LED器件的一个重要应用领域将是大尺寸液晶显示屏背光源,尤其是大尺寸液晶电视。传统的液晶CCFL 背光由于不环保、能耗高、色域窄、寿命短的缺点,正在被逐步淘汰。据报道,因LED背光源具有长寿命、低功耗、广色域的优点, 20097月份出货的笔记本电脑液晶背光源中, LED背光占己有50% 的份额。

尽管液晶LED背光源除了白色SMD的解决方案以外,还有RGB混色的解决方案,但因经济和技术的原因,此方案已基本退出市场,白色SMD成为目前液晶LED背光的主流方案。

用于大尺寸液晶显示屏背光源的白色SMD需要具备如下性能:①高光效:②低衰减;③广色域;④高色温稳定性。

目前广色域白色SMD的较领先的光效水平平均在50 r-..6.-0lmw/,不同尺寸的LED芯片、不同的封装形式、不同的荧光粉配比会有不同的光效。广色域白色SMD光效与非广色域白色SMD的光效还有较大差距,前者只有60% 左右,这方面还有待进一步提高,以降低能耗。

广色域白色SMD的衰减水平是一项重要指标,除与常规白色SMD的衰减因素相关外,还主要与广色域荧光粉的稳定性相关,需选择稳定性好的广色域荧光粉以及相匹配的高性能荧光胶。

白色SMD的色域决定了大尺寸液晶显示屏色彩鲜艳度和逼真度,故需选择具有产生RGB三种波峰的高效率荧光粉来实现。目前常见的是RG荧光粉配蓝色芯片方案。广色域自色SMD的色域稳定性将影响整个液晶显示屏的色彩一致性和稳定性,因为液晶背光模组通常由几百颗SMD组成,这几百颗SMD的色温长期稳定和一致性将直接影响液晶电子屏的稳定色彩表现。

随着大尺寸液晶电子屏背光LED需求的强劲增长,广色域SMD封装技术将更加完善和进步。

中国是LED封装大国,也是LED的应用大国。LED应用的强劲需求将会促进中国LED封装技术的发展和进步,中国LED封装企业有望逐步占领高端封装技术领域。

 



责任编辑:Davia

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