全彩LED顯示屏可靠性分析

文章來源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2013-12-13

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 LED顯示屏是集光電子技術(shù),、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及視頻技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品,，具有耗電量少,、功耗小,、亮度高、性能穩(wěn)定,、壽命長等優(yōu)點(diǎn),。可在實(shí)際應(yīng)用中,，我們卻頻頻看到行業(yè)內(nèi)其他公司LED顯示屏失效的報(bào)道：如2012年4月21日香港海逸君綽酒店天臺(tái)巨型屏幕突然起火,，2011年12月16日，北京西直門購物中心的LED顯示屏起火以及在2010年廣州國際燈光節(jié)上,，懸掛在廣州新圖書館外,、正對(duì)著花城廣場的主LED大屏幕突然發(fā)生火災(zāi)等等。能解決引起LED顯示屏失效的問題,，對(duì)行業(yè)的發(fā)展是有很大幫助的,。

LED顯示屏電子元件繁多、電路復(fù)雜,、LED燈的數(shù)量大,，是否具有較高的可靠性，將直接關(guān)系到顯示屏的實(shí)際使用價(jià)值,。因此,，在對(duì)LED顯示屏進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，我們都希望所設(shè)計(jì)的顯示屏能夠達(dá)到較高的可靠性,，具有較好的工作穩(wěn)定性,、較長的使用壽命。因此,，在顯示屏的性能指標(biāo)及費(fèi)用等要求提出后,，在研制生產(chǎn)之前我們有必要對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)模塊所用元器件的性能、可靠性進(jìn)行分析,，并對(duì)整個(gè)LED顯示屏的最終穩(wěn)定性狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)計(jì)算,，分析出設(shè)計(jì)的顯示屏中失效率較高的單元，從而可以通過選用性能更好的元器件,、更換元器件,、應(yīng)用冗余系統(tǒng)、嚴(yán)格控制制造工藝和嚴(yán)格控制檢驗(yàn)等改進(jìn)措施,，減小失效率,，把精力集中在穩(wěn)定性最弱的環(huán)節(jié)。

此外,，可靠性分析還可以幫助我們進(jìn)行各種設(shè)計(jì)方案之間的比較,，找到使系統(tǒng)可靠性指標(biāo)達(dá)到最高的設(shè)計(jì)方案，并為在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)元器件,、零件和材料的選用提供依據(jù),，為設(shè)計(jì)評(píng)審,、故障分析、維護(hù)性分析和熱設(shè)計(jì)等提供信息,。本文利用元器件計(jì)數(shù)法,，以一個(gè)戶外LED顯示箱體為例，介紹如何預(yù)估顯示屏的可靠性,，并分析了影響顯示屏可靠性的關(guān)鍵因素及提出提高可靠性的方法,。

1、可靠性預(yù)計(jì)方法

1.1產(chǎn)品壽命期

從可靠性工程的角度看,，產(chǎn)品壽命期內(nèi)大體分為三個(gè)階段：早期失效期,、正常使用期和耗損老化失效期。各階段的失效率與時(shí)間的關(guān)系遵循浴盆曲線,，如圖1所示,。

早期失效期：由于設(shè)計(jì)、制造,、材料等過程中存在的缺陷,，導(dǎo)致產(chǎn)品剛開始使用時(shí)失效率高。企業(yè)質(zhì)量管理水平越高,，該過程就越短,。

正常使用期：產(chǎn)品在這一時(shí)期的故障與產(chǎn)品質(zhì)量和使用環(huán)境有關(guān)，是隨機(jī)發(fā)生的,，質(zhì)量越好的產(chǎn)品,，其失效率很低且近乎是常數(shù)，因此可用壽命也越長,。

耗損失效期：由于產(chǎn)品的各主要部件壽命已到,，各種故障“累積”爆發(fā)。

1.2 失效率

失效率是指產(chǎn)品在給定的時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生不可修復(fù)性故障的累計(jì)次數(shù),，定義為λ,。

1.3 可靠性

可靠性指產(chǎn)品、系統(tǒng)在規(guī)定的條件下,，規(guī)定的時(shí)間內(nèi),，完成規(guī)定功能的能力。通常表達(dá)可靠性的方法是MTBF,，即產(chǎn)品平均無故障時(shí)間,。平均無故障時(shí)間的計(jì)算是：總運(yùn)行時(shí)間除以產(chǎn)品失效的次數(shù)。

而當(dāng)電子產(chǎn)品進(jìn)入正常使用期后,，由于失效率幾乎為常數(shù),，一般也用失效率λ的倒數(shù)來表示MTBF的值,，以衡量產(chǎn)品的質(zhì)量水平：

1.4 可靠性預(yù)計(jì)方法

可靠性預(yù)計(jì)的方法一般有元器件計(jì)數(shù)法,、相似產(chǎn)品法,、相似電路法、有源器件法,、評(píng)分預(yù)計(jì)法及元器件應(yīng)力分析法等,。本文采用元器件計(jì)數(shù)法進(jìn)行LED顯示屏的可靠性預(yù)計(jì)。所謂元器件計(jì)數(shù)法就是根據(jù)組成設(shè)備的各類元器件的通用失效率及其使用數(shù)量,，來預(yù)計(jì)設(shè)備失效率的方法,。適用于電子設(shè)備方案論證階段和初步設(shè)計(jì)階段，元器件的種類和數(shù)量大致已經(jīng)確定,，但具體的工作盈利和環(huán)境等尚未明確時(shí),，對(duì)系統(tǒng)基本可靠性進(jìn)行預(yù)計(jì)，其基本原理也是對(duì)元器件“基本故障率”的修正,。其計(jì)算步驟是：先計(jì)算設(shè)備中各種型號(hào)和各種類型的元器件數(shù)目,，然后再乘以相應(yīng)型號(hào)或響應(yīng)類型元器件的基本失效率，最后把個(gè)乘積累加起來,，即可得到產(chǎn)品的失效率,。計(jì)算公式為：

2、led顯示屏箱體的可靠性預(yù)計(jì)

本文預(yù)估的顯示屏箱體是一個(gè)串聯(lián)模型,，包括那些冗余或替代工作模式的單元都按串聯(lián)處理,，之后采用元器件計(jì)數(shù)法預(yù)估模型的失效率，進(jìn)而求解MTBF時(shí)間,。

要預(yù)估的顯示屏箱體的是由6個(gè)300W的電源,、一塊接收板、一塊轉(zhuǎn)接板和24塊燈驅(qū)合一板組成,，該顯示屏特點(diǎn)為：全彩屏,，設(shè)計(jì)亮度8000cd/m2、像素間距16mm,、恒流驅(qū)動(dòng)1/8掃描,。

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