為什么小間距顯示屏需要專用的LED芯片
文章來源:恒光電器
發(fā)布時間:2015-12-03
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小間距LED顯示屏從研發(fā)到廣泛應(yīng)用，是芯片、封裝等上游產(chǎn)業(yè)鏈以及驅(qū)動、電源、控制系統(tǒng)等周邊配套設(shè)備聯(lián)合創(chuàng)新、共同努力的結(jié)果。在實際項目的選型中，我們對燈珠，電源，驅(qū)動IC，顯控都有很清醒的認識，但對于LED芯片在小間距LED產(chǎn)品中發(fā)揮的作用的重視程度顯然不夠。
這種忽視我們可以舉例來說明一下，醫(yī)院led照明，工程商或者集成商在選擇小間距產(chǎn)品的時候，我們只是關(guān)心燈珠品牌是國星、晶臺還是億光、宏齊等等，LED燈管，LED燈管， led商業(yè)照明，卻很少關(guān)心封裝用的芯片是華燦、士蘭還是晶元、三安。而這種情況，往前倒推一兩年是完全不敢想象的。雖然小間距的出現(xiàn)，給LED封裝廠的進入，在工藝、設(shè)備、管理把控等等都樹立了較高的門檻，但不可否認的是在整個小間距LED系統(tǒng)中，LED芯片的質(zhì)量與性能與其高穩(wěn)定可靠性、低亮高灰高刷等各項特性息息相關(guān)，LED燈管，是決定了LED小間距優(yōu)良與否的基因。
LED芯片的性能與小間距的以下品質(zhì)息息相關(guān)：
低亮高灰
低亮高灰是小間距LED進入室內(nèi)顯示的首道門檻。對小間距產(chǎn)品而言，LED顯示屏的較量將不再是比較誰家亮度高，而是比較誰家亮度低。比的是誰家的顯示屏可以做到降低亮度的同時不損失灰度與畫質(zhì)。實現(xiàn)低亮高灰，小間距LED除了使用高性能的驅(qū)動IC之外，與LED芯片至關(guān)重要。
為保護人眼，確保良好的顯示效果，小間距LED顯示屏對單位面積的總亮度有明確的要求，質(zhì)量，位面積芯片數(shù)量的增加，意味著單顆LED芯片的亮度需要同比例降低。LED 顯示屏整體亮度一般通過調(diào)整LED芯片的驅(qū)動電流實現(xiàn)，在一些小間距LED的使用環(huán)境中，LED 芯片的正向電流已經(jīng)降低到1mA甚至0.5mA 以下。這就要求小電流工作下，RGB三色芯片的亮度、波長有較好的一致性，還要求對工作電流進行調(diào)整時，RGB三色芯片的亮度、波長的變化特性也要基本保持一致，否則就會出現(xiàn)花屏。
LED芯片小電流的使用條件各種顯示問題會集中爆發(fā)
由于RGB三種顏色芯片的外延材料和組份有較大差異，本身材料的晶體質(zhì)量和物理特性就有差異，要實現(xiàn)小電流的一致性，需要在三種芯片的外延方面進行較好的匹配和調(diào)整，從而保證低亮度下的高灰階。低亮高灰，商業(yè)照明，是小間距LED對芯片提出第一個要求， led戶外照明，常規(guī)芯片無法實現(xiàn)小電流的一致性就無法實現(xiàn)低亮度下的高灰階。
高刷新
小間距LED顯示屏，由于面對一些攝像和拍攝的需求，企業(yè)資訊，要求有相比常規(guī)顯示屏更高的刷新率。刷新頻率越高，對芯片在高頻脈沖電流下耐受性的要求越高。而對現(xiàn)有普通芯片做的屏而言，刷新率更高以后會出現(xiàn)各種顯示不一致的異常。應(yīng)對高刷新，不僅需要LED芯片有盡可能短的響應(yīng)時間，還需要開啟電容有較高的一致性，以及快速并且一直的關(guān)滅時間。
上圖這兩塊單元板，左邊是用小電容開啟一致性的芯片，右邊是普通芯片，兩者的封裝和分光條件是一樣的，行業(yè)資訊，單元板制造的條件也是一樣的。可以看到在只有芯片不一樣的情況下，當(dāng)把電流降到零點幾個毫安，照明資質(zhì)，也就是現(xiàn)在展示的這個效果，兩種芯片的顯示差異是比較大的。
嚴苛的死燈率
傳統(tǒng)LED顯示屏的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是LED死燈率在萬分之一，但小間距LED顯示燈珠芯密度大，按照傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，如果一萬個就有1個死燈就沒法看了。未來死燈率需要控制到十萬分之一甚至是百萬分之一才能滿足長期使用的需求。否則，用了一段時間，死燈布滿整個屏幕，LED球泡燈，用戶是無法接受的。十萬分之一甚至是百萬分之一這樣嚴苛的死燈率，對LED 芯片廠的質(zhì)量把控體系提出了更高要求。
這里有必要介紹兩個芯片領(lǐng)域常用的評價指標(biāo)，一個是ESD，Electro-Static discharge，意思是“靜電釋放”，指芯片在靜電沖擊下而不損壞的能力。由于LED芯片在小間距LED的使用數(shù)量成幾何倍數(shù)的增長，LED天花燈，為了達到十萬分之一甚至是百萬分之一這樣嚴苛的死燈率，所有芯片必須通過ESD 2000v的全測，才能最大限度的保證每一顆都不會被靜電擊穿。另一個是IR，Reverse Leak Current，意思是“反向漏電流”，LED芯片漏電流越小，代表其可靠性越高，可使用的壽命越長，越不容易死燈。目前這一參數(shù)在業(yè)內(nèi)的最高標(biāo)準(zhǔn)是小于0.05uA@-12V，僅有少數(shù)芯片廠可以做到，嚴格執(zhí)行的就更少了。
除了上述幾點之外，寬視角所要求的更大的出光角度，高掃高刷下的耐反壓，行業(yè)資訊，以及對高溫高濕環(huán)境要求更高的抗性，都決定了常規(guī)芯片已經(jīng)無法滿足小間距LED的性能及品質(zhì)要求。應(yīng)對這一需求，2014年已經(jīng)有芯片廠推出了小間距專用的LED芯片。經(jīng)過一年多時間的市場推廣，以及工藝研發(fā)投入的攤薄和研發(fā)功率的提升，LED照明工程，小間距專用LED芯片的性價比有了大幅度的提升，在封裝企業(yè)得到了較廣泛的應(yīng)用。廣大工程商和集成商在具體項目的選型中，可以進行對比選擇。
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