LED全彩顯示屏配光解決方案
發布時間:2009-07-17
- LED配光方法
- 投產晶片的K-factor管理
- 封裝工藝的控製
- 白平衡的調配
- LED Lens的光學設計
晶片K-factor管理
雷(lei)曼(man)光(guang)電(dian)對(dui)每(mei)一(yi)批(pi)量(liang)產(chan)產(chan)品(pin)的(de)晶(jing)片(pian)都(dou)進(jin)行(xing)了(le)嚴(yan)格(ge)地(di)控(kong)製(zhi),我(wo)們(men)為(wei)每(mei)一(yi)產(chan)品(pin)都(dou)建(jian)立(li)了(le)自(zi)己(ji)的(de)檔(dang)案(an),從(cong)這(zhe)份(fen)檔(dang)案(an)中(zhong)我(wo)們(men)可(ke)以(yi)清(qing)楚(chu)知(zhi)道(dao)某(mou)一(yi)生(sheng)產(chan)令(ling)的(de)投(tou)產(chan)晶(jing)片(pian)資(zi)料(liao),而(er)且(qie)會(hui)把(ba)所(suo)有(you)的(de)分(fen)級(ji)數(shu)據(ju)存(cun)檔(dang)並(bing)用(yong)科(ke)學(xue)的(de)統(tong)計(ji)軟(ruan)件(jian)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi),這(zhe)樣(yang)我(wo)們(men)就(jiu)有(you)了(le)所(suo)有(you)產(chan)品(pin)的(de)K-factormingxi,congeryecongyuantoukaishijiubachanpinlierukongzhi,womenjiunenggenjukehudejutixuqiu,jingquedijisuanchuwomensuoxuyaojingpiandeguige。tebieshishengchanquancaixianshipingyongdechanpin,womenduijingpiandekongzhitebieyange,bujinjinshidadaokehudeliangduyaoqiujiugoule,womenyaozhanzaikehudejiaodushang,shishizaizaidiweitamenjiejuebaipinghengtiaojiezhongsuoyudaodekunnan,chuleyaodadaokehudebochangyaoqiuheliangduyaoqiuwai,yixialiangdianxijieyaotebieyinqizhuyi,yishichengpindeliangduyaochengzhengtaifenbu,bunengchuxianliangdubulianxudexianxiang,duibochangdeyaoqiuyeyiyang,erqieyaotebiezhuyijingpiantouliaoshiyidingyaobasuotoujingpiandebochangpingjunzhimingxiyijimeibanjingpiandeshuliangliechu,yaozaidiannaoshangfenxiyixia,yekeyizuoyigezhifangtu,yimingquejingpiandebochangfenbushifouchengzhengtaifenbu。ruguoyishangxijiebuzhuyi,xianshipingzhizaoshangzaitiaobaipinghengshi,youyuLED的亮度和波長不成正態分布,調整起來就特別不容易。
封裝工藝的控製
全(quan)彩(cai)顯(xian)示(shi)屏(ping)的(de)封(feng)裝(zhuang)工(gong)藝(yi)有(you)自(zi)己(ji)的(de)特(te)點(dian),我(wo)們(men)首(shou)先(xian)要(yao)做(zuo)的(de)是(shi)控(kong)製(zhi)原(yuan)物(wu)料(liao),因(yin)為(wei)全(quan)彩(cai)屏(ping)的(de)使(shi)用(yong)環(huan)境(jing)特(te)別(bie)惡(e)劣(lie),不(bu)是(shi)長(chang)期(qi)在(zai)高(gao)溫(wen)下(xia)工(gong)作(zuo)就(jiu)是(shi)長(chang)期(qi)在(zai)低(di)溫(wen)下(xia)工(gong)作(zuo),而(er)且(qie)長(chang)期(qi)受(shou)雨(yu)水(shui)的(de)腐(fu)蝕(shi),如(ru)LED的de信xin賴lai度du不bu是shi很hen好hao,很hen容rong易yi出chu現xian瞎xia點dian的de現xian象xiang,所suo以yi我wo們men很hen注zhu意yi對dui原yuan物wu料liao品pin質zhi的de控kong製zhi,公gong司si有you一yi整zheng套tao物wu料liao檢jian查zha的de先xian進jin設she備bei,可ke以yi幫bang助zhu我wo們men嚴yan格ge地di控kong製zhi原yuan物wu料liao。我wo們men投tou產chan全quan彩cai屏ping產chan品pin上shang,都dou是shi使shi用yong具ju有you高gao導dao熱re、導電性能的銅支架,這樣可以大大地降低LEDderezu,lingwai,womenduizhijiadeducengyezuoletebieguiding,yibaozhengwomendepinzhixuqiu,weiletigaochengpindeliangdu,womenhaiduizhijiawanbeizuoleyaguangchuli,zaihuanyangshuzhidexuanzeshang,womenzhenduixianshipingdegongzuotedian,tebiexuanyonglenenggoukangUV的高Tg膠水,在烘烤工藝上,我們使用的是緩冷緩熱的烘烤工藝,這種烘烤工藝經我們大量的實驗,可以提高膠水的Tg點,而且最為關鍵的是它可以有效地降低膠水的內應力,這就大大地提高了產品的信賴性。
白平衡設計
根gen據ju客ke戶hu的de需xu求qiu,我wo們men總zong結jie出chu一yi套tao自zi己ji的de計ji算suan方fang式shi,客ke戶hu隻zhi要yao說shuo明ming所suo需xu要yao的de亮liang度du和he顯xian示shi屏ping的de點dian間jian距ju,我wo們men就jiu可ke以yi做zuo出chu一yi個ge完wan美mei顯xian示shi屏ping的de配pei光guang方fang案an,為wei方fang便bian下xia麵mian的de介jie紹shao,我wo先xian介jie紹shao幾ji個ge術shu語yu及ji定ding義yi給gei大da家jia認ren識shi。
白平衡:將三種顏色調配到一種設想的白色過程,調配可分兩個內容:顏色和亮度。
- 設定固定條件:溫度、電壓、選用電源線。
- 設定顏色目標及範圍(公差),一般是指目標顏色的X,Y值。
- 進行白色亮度調節。
顏yan色se外wai觀guan相xiang同tong的de光guang,不bu管guan它ta們men的de光guang譜pu成cheng份fen是shi否fou一yi樣yang,在zai顏yan色se混hun合he中zhong具ju有you相xiang同tong的de效xiao果guo,就jiu是shi說shuo,凡fan是shi在zai視shi覺jiao上shang相xiang同tong的de顏yan色se都dou是shi等deng效xiao的de,由you此ci定ding律lv可ke導dao出chu顏yan色se的de代dai替ti律lv。
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顏色匹配方程
若以(C)代表被匹配顏色的單位,(R)(G)(B)代表產生混合色的紅、綠、蘭三原色的單位,R、G、B、C分別代表紅、綠、蘭和被匹配顏色的數量,當達到匹配時:
C(C)≡R(R)≡G(G)≡B(B)
≡表示視覺上相等,R、G、B為代表量,可以為負值。
請參看下圖:

其中B=X1+Y1+Z1 C=X2+Y2+Z2
X1、Y1、Z1;X2、Y2、Z2為蘭光和混合色C的三刺激值(在顏色匹配實驗中,與待測色達到匹配時所需要的三原色的數量,稱為三刺激值)。
重心定律就是:
CW/BW=B/C=(X1+Y1+Z1)/(X2+Y2+Z2)
也就是CW的距離與C成反比,即混合色中C所占的比重越大,CW的距離越短,這就和白燈製作時大家的經驗一樣,熒光粉的量越多,光色越偏黃(即CW越短)。
zheshixuyaomingquedeyidianshi,hunhesedesepinzuobiaoyuyizhisedesepinzuobiaozhijianmeiyouxianxingdiejiadeguanxi,erhunhesedesancijizhiyuyizhisezhijiancunzaizhexianxingdiejiadeguanxi。yinci,zaiyansexiangjiahunhejisuanzhongzongshixianjisuansancijizhi,zaiqiusepinzuobiao。
這裏混合色W的三刺激值:
X=X1+Y1 Y=Y1+Y2 Z=Z1+Z2
此結論也可以推廣到更多種顏色相加混合,隻要求出它們的三刺激值之和,便能求得混合色的三刺激值。
當已知顏色的色品座標為x,y及亮度L時可以用下式求得此顏色的三刺激值。
X=x/y × L Y=L Z=z/y × L=(1-x-y)/y × L
下麵給大家介紹我們的計算方法:
1. 首先要將麵光源轉為點光源,得出W點的亮度值,我們知道麵光源的單位是Nit,即cd/m2,而我們LED的亮度是mcd,我們注意將單位轉mcd。用顯示屏的總亮度除以每平方米的點數即可。
2. 尋找R、G兩種顏色配色後的座標(已知R、G、B、W四點座標計算BW直線的延長線的交點可得出C點座標。
3. 根據重心定律可計算出C點的IV值(已知W點的IV值)。
4. 根據補色原理,可以得出B、G、R的IV值。
5. 根據所需的IV值計算所需用的電流值(前提是已知20mA的IV值,且近似認為IV與電流成正比)。
說明:
1. 該方法可計算R/G/B各需要的LED數。
2. 可近似的計算在使用過程中R/G/B所需要的電流值,這裏的電流隻能是近似值,有以下原因。
2.1. IV與電流不一定完全成正比關係。
2.2. 所知道的LED的IV、WD為一平均值。
故在調白平衡時,還要根據實際情況,略作調整,不能完全照此數值來進行調節。
也許你認為上述方法過於專業和繁瑣,那我們還有一種比較簡便的方法供你參考,為解說方便,我們以舉例的方式來介紹。
我們知道,混合一種白光的R/G/B大致比例為3:6:1,我們根據這個知識就很方便地計算出每種顏色LED所需的亮度值。
比如有一客戶需要一塊Pitch為16mm,亮度為5000Nit的戶外全彩屏,那麼我們應該怎樣來計算我們的LED每種顏色到底需要多高亮度。
1. 先計算每
2. 每一Pixel的亮度=5000Nit/3906 pcs/m2=1.28cd/m2
3. 如果像素組成方式為1:1:1時,則可按以下方法計算
Red=1.28 X 30% X 1000=384mcd
Green=1.28 X 60% X 1000=768mcd
Blue=1.28 X 10% X 1000=128mcd
這樣我們很快就知道了答案.但以上計算方法隻能很粗略地計算,而且有一點要特別注意,由於LED裝上屏後,要封上一層黑膠,這會降低LED的亮度,再加上各種不同的LED在老化後都有不同程度的衰減,根據我們多年的經驗,為使顯示屏達到在陽光下圖像清晰所必需的5000Nit,最好將設計值提高30%,即為6500Nit比較安全。
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Lens的光學設計
其實LED就是一個十分精密的光學係統,碗杯、晶片和Lens的de搭da配pei要yao十shi分fen得de當dang才cai是shi一yi個ge好hao的de光guang學xue設she計ji,一yi般ban地di說shuo,我wo們men原yuan來lai大da部bu份fen封feng裝zhuang廠chang都dou沒mei有you很hen重zhong視shi這zhe一yi點dian,這zhe也ye是shi我wo們men的de顯xian示shi屏ping技ji術shu落luo後hou的de一yi個ge很hen重zhong要yao的de原yuan因yin,我wo們men經jing過guo大da量liang的de分fen析xi,發fa現xian紅hong色se晶jing片pian和he雙shuang墊dian極ji的de綠lv、蘭色晶片,在晶片的材質、各結構層的厚薄、折射率以及它們裸晶光斑都有很大的差異,且它們的物理尺寸也相差太大,要想使R/G/B三種顏色的LED在左右各90度的範圍內保持高度一致,須使用不同的光學Lens,由此公司投入力量研製出了兩幅光學Lens(模條),一幅為RED晶片專用,另一幅為綠、蘭色專用,這樣我們就成功地解決了這個多年的難題,下麵我們將這兩種方法的R/G/B三色配光圖作一比較,以便大家更明確。

前兩幅圖是雷曼光電自行研製產品的配光效果,後兩幅是以前用公模的產品的配光效果,從圖中可以看出,原來公模的產品在50度角度左右可能會偏紅,要調整到比較理想的效果比較困難。雷曼光電自行研製的產品考慮到了客戶的這種需求,在左右90度的三種顏色的配光都較為理想,這就為顯示屏的白平衡調節提供了強有力的支持。
zaiquancaixianshipingyongtuoyuandengdechanpinkaifashejizhong,womenhaibixukaolvdaoyigeshijiyingyongdedewenti,jizuochengmokuaizhihoudezhengtipeiguangxiaoguo,chulezuochengmokuaishijiguanchazhiwai,womenhaikeyijiezhulilunfenxidefangfalaizhaochushejizhongdebuzu,xianjiangwosidejingyantichuyudajiagongxiang。tongyang,xiatuzhongdeX軸為LED的發光角度,Y軸為LED的相對發光強度,對一個理想的配光方案來說,我們希望它的光強分布在(COSX+COS2X)/2上,考慮到實際上LED生產過程中的種種變異因素,它可以有一定的偏差,我們假定這個偏差是5度,那麼我們所設計產品的光強分布須壓在(COS(X+5)+COX2(X+5))/2與(COS(X-5)+COX2(X-5))/2之間,這樣可以保證模塊在整個觀察角度都能保持高度的一致。

上圖中的標準線1,標準線2,標準線3的含義如下:
標準線1:(COSX+COS2X)/2
標準線2:(COS(X+5)+COX2(X+5))/2
標準線3:(COS(X-5)+COX2(X-5))/2
壓在三條標準線之間的是我們雷曼R/G/B的光強分布曲線,從圖中可以看出,我們的產品設計是能夠滿足高品質顯示屏需求的。
對於屏體來說,屏體的光強分布是用某一角度(X)的相對發光強度L比上此角度(X)的餘弦值,即L/COSX,這樣,我們可以得到理論上屏體的光強分布,雷曼R/G/B屏體理論配光曲線如下左圖所示:
從上麵兩幅分析圖我們可以清楚看到這兩種不同設計的區別,經過精心設計的配光方案在實際應用中的優勢就充分體現出來了。
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