LED發(fā)光原理簡介ppt課件

1、1 1LED基礎知識基礎知識2015年年11月月23日日LED顯示屏基礎知識顯示屏基礎知識2 2LED顯示屏基礎知識顯示屏基礎知識LEDLED基礎簡介基礎簡介1 1， LED管及基礎知識管及基礎知識A A，通過通過LEDLED管的電流，最大電流管的電流，最大電流20MA20MA，我們一般設置為我們一般設置為18mA18mA以下以下B B，LEDLED管常見幾種封裝型式是：管常見幾種封裝型式是：1 1）方型管（方型管（ 用于戶內亞表貼屏）用于戶內亞表貼屏）2 2）橢圓管）橢圓管 55：（：（546546：用于戶外大屏）：用于戶外大屏）3 3）橢圓管橢圓管 33：（：（346346：用于半戶外或戶

2、外大屏）：用于半戶外或戶外大屏）4 4）圓型管：（用于燈光等，也分為）圓型管：（用于燈光等，也分為33、55管）管）5 5）表貼三合一：表貼三合一：3528 0606 0404 3535 3534 20203528 0606 0404 3535 3534 20206 6）表貼三并一：表貼三并一：正圓燈管正圓燈管橢圓燈管橢圓燈管三并一模塊三并一模塊點陣模塊點陣模塊3 3LED顯示屏基礎知識顯示屏基礎知識LEDLED發(fā)光原理發(fā)光原理1 1， LED管及基礎知識管及基礎知識發(fā)光二極管。發(fā)光二極管。 發(fā)光二極管，是一種能夠將電能轉化為可見光的固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉化發(fā)光二極管，是一種能夠將

3、電能轉化為可見光的固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。為光。LEDLED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是是P P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N N型半導體，在這邊主要是電子。但這型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個兩種半導體連接起來的時

4、候，它們之間就形成一個P-NP-N結。當電流通過導線作用于這個晶片結。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向的時候，電子就會被推向P P區(qū)，在區(qū)，在P P區(qū)里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量區(qū)里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是，這就是LEDLED燈發(fā)光的原理燈發(fā)光的原理4 4LED顯示屏基礎知識顯示屏基礎知識LEDLED發(fā)光原理發(fā)光原理1 1， LED管及基礎知識管及基礎知識發(fā)光二極管。發(fā)光二極管。 LEDLED發(fā)光波長取決于材料，在發(fā)光波長取決于材料，在PNPN結處，不同的材料所產生的勢壘（內電結處，不同的材料所產生的勢壘（內電場）不一樣，外加正向

5、偏置電壓時，場）不一樣，外加正向偏置電壓時，LEDLED的導通電壓也不一樣，由于的導通電壓也不一樣，由于N N區(qū)的電子流數大于區(qū)的電子流數大于P P區(qū)的空穴流數，故區(qū)的空穴流數，故LEDLED發(fā)光主要取決于電子數，由發(fā)光主要取決于電子數，由公式公式Eg=hv/q;v=c/Eg=hv/q;v=c/;可知，=1240/Eg(NM);5 5LED顯示屏基礎知識顯示屏基礎知識LEDLED電性參數電性參數1 1， LED電性參數電性參數1 1、正向工作電流、正向工作電流IF ,IF ,2 2、正向工作電壓、正向工作電壓VFVF3 3、正向開啟電壓、正向開啟電壓VonVon3 3、方向擊穿電壓、方向擊穿電

6、壓VRVR4 4、允許功耗、允許功耗PT,PT=IFPT,PT=IF* *VFVF5 5、響應時間：主要指、響應時間：主要指LEDLED反應速度，上升時間反應速度，上升時間-LED-LED從從10%10%亮度至亮度至90%90%亮亮度所經歷的時間，下降時間度所經歷的時間，下降時間- -亮度降低到亮度降低到10%10%亮度所經歷的時間（亮度所經歷的時間（響應時間主要取決于載流子壽命、器件的結電容及電路阻抗。）6 6LED顯示屏基礎知識顯示屏基礎知識LEDLED光學參數光學參數1 1， LED光學參數光學參數1 1、光譜半寬度、光譜半寬度2 2、峰值波長、峰值波長3 3、中心波長、中心波長7 7L

7、ED顯示屏基礎知識顯示屏基礎知識LEDLED光學特性參數光學特性參數v亮度亮度L L，發(fā)光體在特定方向單位立體角單位面積內的光通量，發(fā)光體在特定方向單位立體角單位面積內的光通量， LE DLE D顯顯 示示 屏單位面積屏單位面積上的發(fā)光強度，上的發(fā)光強度，LEDLED顯示屏在某角度的亮度等于單位在面積內所有顯示屏在某角度的亮度等于單位在面積內所有LEDLED的亮度之和，的亮度之和，單位為單位為坎德拉坎德拉/ /平方米（平方米（ cd/M cd/M2 2 ）; ;亮度與電流的關系：亮度與電流的關系：L=KL=K* *IFM,KIFM,K為比例系數，當為比例系數，當電流小于電流小于10MA10MA

8、時，時，M=1.3-1.5;M=1.3-1.5;當電流大于當電流大于10MA10MA時，時，M=1M=1，v光通量光通量； LED向各個方向發(fā)光的能量之和，它與工作電流直接有關。隨著電流增加向各個方向發(fā)光的能量之和，它與工作電流直接有關。隨著電流增加，LED光通量隨之增大。可見光光通量隨之增大。可見光LED的光通量單位為流明的光通量單位為流明(lm)。v光強光強I I：發(fā)光體在特定方向單位立體角所發(fā)射的光通量：發(fā)光體在特定方向單位立體角所發(fā)射的光通量 單位是單位是坎德拉（坎德拉（CD)CD)v照度照度E E：發(fā)光體照射在被照物體單位面積上的光通量，單位是勒克斯：發(fā)光體照射在被照物體單位面積上的

9、光通量，單位是勒克斯(Lux(Lux）= =流明流明/ /面面積；積；v光效光效:電能轉化為光能的能力電能轉化為光能的能力,以發(fā)出的光通量除以通過的電能表示以發(fā)出的光通量除以通過的電能表示,單位是流明單位是流明/瓦瓦;v角度，垂直可視角度和水平可視角度角度，垂直可視角度和水平可視角度 水平可視角度表示以顯示器的垂直法線水平可視角度表示以顯示器的垂直法線( (即顯示屏正中間的垂直假想線即顯示屏正中間的垂直假想線) )為準，在垂直為準，在垂直于法線左方或右方一定角度的位置上仍然能夠正常的看見顯示圖像，這個角度范圍就于法線左方或右方一定角度的位置上仍然能夠正常的看見顯示圖像，這個角度范圍就是顯示屏的

10、水平可視角度；同樣如果以水平法線為準，上下的可視角度就稱為垂直可是顯示屏的水平可視角度；同樣如果以水平法線為準，上下的可視角度就稱為垂直可視視v亮度和角度的關系，亮度和角度的關系，LEDLED亮度由晶片發(fā)光亮度和燈杯反射亮度兩部分組成，因此發(fā)光亮度由晶片發(fā)光亮度和燈杯反射亮度兩部分組成，因此發(fā)光亮度和角度成反比，角度越大亮度越低亮度和角度成反比，角度越大亮度越低 8 8LED顯示屏基礎知識顯示屏基礎知識LEDLED顯示屏主要性能參數有哪些？顯示屏主要性能參數有哪些？v對比度，即明暗比，是指顯示屏的最大亮度和最小亮度的比值，對比度，即明暗比，是指顯示屏的最大亮度和最小亮度的比值，LEDLED亮度

11、、面罩反光亮度、面罩反光程度、背光亮度等影響此參數程度、背光亮度等影響此參數v灰度級，也就是所謂的色階或灰階，是指亮度的明暗程度。一般而言灰度越高，顯示灰度級，也就是所謂的色階或灰階，是指亮度的明暗程度。一般而言灰度越高，顯示的彩越豐富，畫面也越細膩，色彩越艷麗的彩越豐富，畫面也越細膩，色彩越艷麗，每種基色的灰度數相乘積即顏色數量每種基色的灰度數相乘積即顏色數量v換幀頻率，即幀頻，是指顯示屏在每秒鐘能顯示的不同圖像數，單位為換幀頻率，即幀頻，是指顯示屏在每秒鐘能顯示的不同圖像數，單位為Hz;Hz;v刷新率，是指每秒鐘顯示屏對顯示內容的更新次數，可能同一幀圖像多次刷新，單位刷新率，是指每秒鐘顯示

12、屏對顯示內容的更新次數，可能同一幀圖像多次刷新，單位為為HzHz20002000快門快門00009 9LED顯示屏基礎知識顯示屏基礎知識LEDLED熱學特性熱學特性1 1， LED熱學特性熱學特性當電流流過當電流流過P-NP-N結時，結時，P-NP-N結結溫會升高，因為結結溫會升高，因為LEDLED芯片尺寸很小，故通芯片尺寸很小，故通常我們把結溫看作是芯片的溫度。常我們把結溫看作是芯片的溫度。 結溫的升高會導致結溫的升高會導致LEDLED發(fā)光亮度、發(fā)光波長、正向電壓有所下降；發(fā)光亮度、發(fā)光波長、正向電壓有所下降；結溫升高會使材料禁帶寬度（勢壘結溫升高會使材料禁帶寬度（勢壘Eg)Eg)減少減少,

13、 ,發(fā)光波長變長，顏色紅移發(fā)光波長變長，顏色紅移，一般情況下，我呢度的升高與波長紅移的關系為，一般情況下，我呢度的升高與波長紅移的關系為p(T)=0(T0)+Tg0.1nm/ 每溫度上升10 ，波長紅移，波長紅移1-2NM;1-2NM;光光譜寬度隨之增加，影響顏色鮮艷度。譜寬度隨之增加，影響顏色鮮艷度。在室溫下，結溫每升高在室溫下，結溫每升高1 1 ，發(fā)光亮度減少，發(fā)光亮度減少1%1%左右。左右。故，有效的散熱設計是保證故，有效的散熱設計是保證LEDLED安全高效工作的保障。安全高效工作的保障。1010LED顯示屏基礎知識顯示屏基礎知識LEDLED顯示屏主要組成部件有什么？顯示屏主要組成部件有

14、什么？v 顯示模組主要由顯示模組主要由LEDLED、驅動、驅動ICIC、譯碼、譯碼ICIC、電源管理、電源管理ICIC、接插件或線材、接插件或線材、PCBPCB、底殼、面罩等、底殼、面罩等v LEDLED顯示屏主要有顯示模組、電源、箱體或框架、連接線材及連接件、控制顯示屏主要有顯示模組、電源、箱體或框架、連接線材及連接件、控制系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、防水結構、安裝或拼裝結構等組成系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、防水結構、安裝或拼裝結構等組成v 屏體外設主要有配電機柜、控制主機、視頻處理器、視頻拼接器、連接線材屏體外設主要有配電機柜、控制主機、視頻處理器、視頻拼接器、連接線材或連接件、光纖及光纖轉換器、遠程播放及控制系

15、統(tǒng)、散熱或加溫裝置、播或連接件、光纖及光纖轉換器、遠程播放及控制系統(tǒng)、散熱或加溫裝置、播放軟件、鋼結構及外觀裝飾放軟件、鋼結構及外觀裝飾1111LED顯示屏基礎知識顯示屏基礎知識LEDLED顯示屏主要組成部件有什么？顯示屏主要組成部件有什么？1 1， LED管及基礎知識管及基礎知識C C，芯片廠家：日本的日亞，美國的芯片廠家：日本的日亞，美國的CREECREE，臺灣的璨圓、晶元、，臺灣的璨圓、晶元、 仕蘭、仕蘭、 乾照等。乾照等。D D， LED LED支架支架 LEDLED支架從材料上區(qū)分有鐵支架和銅支架二種；從支架從材料上區(qū)分有鐵支架和銅支架二種；從LEDLED燈的發(fā)光形式上區(qū)燈的發(fā)光形式

16、上區(qū)分有帶碗和不帶碗的二種，帶碗的發(fā)光較集中有角度但亮度較高，不帶碗的亮光發(fā)散分有帶碗和不帶碗的二種，帶碗的發(fā)光較集中有角度但亮度較高，不帶碗的亮光發(fā)散，光線柔和但亮度不高。，光線柔和但亮度不高。E E， LEDLED管的管壓降管的管壓降 紅或橙管管壓降為：紅或橙管管壓降為：1.9V1.9V2.0V2.0V；綠、蘭管管壓降為：；綠、蘭管管壓降為：3.0V3.0V3.8V3.8V。G, LEDG, LED管的的波長管的的波長我們這里指的波長是正波長，紅：我們這里指的波長是正波長，紅：6256252.5nm2.5nm，綠：，綠：5255252.5nm2.5nm，蘭：，蘭：4704702.5nm2.

17、5nm。1212LED顯示屏相關知識顯示屏相關知識v主流芯片有德州儀器、明陽半導體、聚積科技、力芯微主流芯片有德州儀器、明陽半導體、聚積科技、力芯微、日月成、日月成等；等；v美國德州儀器（美國德州儀器（TITI）是世界上最大的半導體公司之一）是世界上最大的半導體公司之一 主要代表芯片有：主要代表芯片有：TI59282TI59282、TI59283TI59283、TI59284TI59284v臺灣明陽半導體成立于臺灣明陽半導體成立于20092009年年5 5月月, , 專注于混合訊號專注于混合訊號LEDLED芯片設計芯片設計 主要代表芯片有：主要代表芯片有：MY9868MY9868、MY9862

18、MY9862v臺灣聚積科技成立于臺灣聚積科技成立于19991999年，專注于電源管理及光電應用的開發(fā)和設計年，專注于電源管理及光電應用的開發(fā)和設計 主要代表芯片有：主要代表芯片有：JXI5020JXI5020、MBI5024MBI5024、MBI5034MBI5034、MBI5041MBI5041、MBI5035MBI5035、 MBI5045 MBI5045、MBI5050MBI5050、MBI515X等等v日月成芯片：日月成芯片：SUM2016SUM2016 、SUM2017 、SUM2032 LEDLED顯示屏主要組成部件有什么？顯示屏主要組成部件有什么？2,LED2,LED顯示屏常用恒

19、流顯示屏常用恒流ICIC品牌及型號品牌及型號1313LED顯示屏基礎知識顯示屏基礎知識v電源品牌主要有臺灣明緯，創(chuàng)聯(lián)，新星，誠聯(lián)等電源品牌主要有臺灣明緯，創(chuàng)聯(lián)，新星，誠聯(lián)等 LEDLED顯示屏主要組成部件有什么？顯示屏主要組成部件有什么？3,LED3,LED顯示屏常用電源品牌及型號顯示屏常用電源品牌及型號1414LED顯示屏基礎知識顯示屏基礎知識v功耗分為最大功耗和平均功耗，其中最大功耗是指顯示屏處全亮狀態(tài)下（也即是白平功耗分為最大功耗和平均功耗，其中最大功耗是指顯示屏處全亮狀態(tài)下（也即是白平衡衡255255灰度時）；平均功耗是指顯示屏在正常使用時的平均功耗，與顯示的內容有關灰度時）；平均功耗

20、是指顯示屏在正常使用時的平均功耗，與顯示的內容有關，無法以決對值進行表示，一般按最大功耗的，無法以決對值進行表示，一般按最大功耗的40%40%進行估算；進行估算；v功耗的估算需根據功耗的估算需根據LEDLED參數、亮度要求、點距要求進行估算模組電流：參數、亮度要求、點距要求進行估算模組電流： 式式1 1：屏體亮度：屏體亮度= =單點亮度單點亮度L1L1* *點數點數* *95% 95% 即單點亮度即單點亮度L1=L1=屏體亮度屏體亮度/95%/95%/點數點數 如如P16 P16 每平米點數為每平米點數為39063906點，屏體要求點，屏體要求6000cd/M6000cd/M2 2, , 則則

21、L1=6000/95%/3906=1.61cd;L1=6000/95%/3906=1.61cd; 式式2 2：LEDLED參數中參數中R R：G G：B=3B=3：6 6：1 1，取，取R R、G G、B B中最低亮度進行估算單組燈最大中最低亮度進行估算單組燈最大 亮度亮度L2L2，參數中，參數中20mA20mA測試電流時：測試電流時：R 1100mcd,G 2400mcd,B 400mcd,R 1100mcd,G 2400mcd,B 400mcd, 由按由按R 1100R 1100計算，計算， 單組最大亮度單組最大亮度L2=1100/3L2=1100/3* *10= 3670 mcd10=

22、3670 mcd 式式3 3：單點亮度：單點亮度L1/L1/單組最大亮度單組最大亮度L2=L2=單點電流單點電流I1/I1/測試電流測試電流I2I2 其中測試電流其中測試電流I2I2是指規(guī)格參數中的測試電流，一般單顆燈取是指規(guī)格參數中的測試電流，一般單顆燈取20mA20mA， 3 3顆燈（顆燈（RGBRGB）取）取60mA60mA 如上參數中，如上參數中，L1/L2=I1/I2 L1/L2=I1/I2 即即I1=L1/L2I1=L1/L2* *I2I2 I1=1.61cd/3670mcd I1=1.61cd/3670mcd* *60mA=26.32mA60mA=26.32mA 式式4 4：模組

23、電流：模組電流I=I=模組點數模組點數* *單點電流單點電流I1I1 如上參數中，如上參數中，P16P16模組是模組是2020* *2020點點 即即I=20I=20* *2020* *26.32mA26.32mA =10.528mA =10.528A =10.528mA =10.528A2 2，功耗如何估算，與亮度有什么關聯(lián)功耗如何估算，與亮度有什么關聯(lián)LEDLED顯示屏常見問題顯示屏常見問題1515LED顯示屏基礎知識顯示屏基礎知識v從前表中估算出模組電流后，根據所選用的電源帶載能力進行分配電源；從前表中估算出模組電流后，根據所選用的電源帶載能力進行分配電源； 如明瑋如明瑋5V 60A5V

24、 60A電源，帶載能力按電源，帶載能力按80%80%計算；計算； 前一參數中單個模組電流為前一參數中單個模組電流為10.528A10.528A，則單個電源最大可以帶，則單個電源最大可以帶9 9個模組；個模組； 如如960960* *960960箱體共有箱體共有9 9個模組，測需個模組，測需2 2個電源個電源4.2V4.2V，每個電源，每個電源300W300W，帶，帶PFCPFC 前式中單點前式中單點26.32mA26.32mA，每平米點數，每平米點數39063906點，每平米點，每平米103A103A電流；電流； 按按83%83%電源使用率，電源使用率，PFC 95%PFC 95%， 功耗計算：功耗計算：P=UP=U* *I=4.2VI=4.2V* *103A/0.95/0.83=5