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LED屏幕
閱讀�4261時間�2017-02-22 13:38:17

  1970年代最早的GaP、GaAsP同質(zhì)�(jié)�、黃、綠色低�(fā)光效率的LED已開始應(yīng)用于指示�、數(shù)字和文字顯示。從此LED開始進入多種�(yīng)用領(lǐng)�,包括宇航、飛�、汽車、工�(yè)�(yīng)�、通信、消費類�(chǎn)品等,遍及國民經(jīng)濟各部門和千家萬�。到1996年LED在全世界的銷售額已達到幾十億美元�

�(fā)展歷�40年回�

  1970年代最早的GaP、GaAsP同質(zhì)�(jié)�、黃、綠色低�(fā)光效率的LED已開始應(yīng)用于指示�、數(shù)字和文字顯示�
  從此LED開始進入多種�(yīng)用領(lǐng)�,包括宇�、飛機、汽�、工�(yè)�(yīng)�、通信、消費類�(chǎn)品等,遍及國民經(jīng)濟各部門和千家萬�。到1996年LED在全世界的銷售額已達到幾十億美元。盡管多年以來LED一直受到顏色和�(fā)光效率的限制,但由于GaP和GaAsP LED具有長壽�、高可靠�,工作電流小、可與TTL、CMOS�(shù)字電路兼容等許多�(yōu)點因而卻一直受到使用者的青瞇� 九十年代,高亮度�、全色化一直是LED材料和器件工藝技�(shù)研究的前沿課�。超高亮�(UHB)是指�(fā)光強度達到或超過100mcd的LED,又稱坎德拉(cd)級LED。高亮度A1GaInP和InGaN LED的研制進展十分迅�,現(xiàn)已達到常�(guī)材料GaA1As、GaAsP、GaP不可能達到的性能水平�1991年日本東芝公司和美國HP公司研制成InGaA1P 620nm橙色超高亮度LED�1992年InGaA1p590nm黃色超高亮度LED實用�。同�,東芝公司研制InGaA1P 573nm黃綠色超高亮度LED,法向光強達2cd�1994年日本日亞公司研制成InGaN 450nm�(�)色超高亮度LED。至�,彩色顯示所需的三基色紅、綠、藍以及橙、黃多種顏色的LED都達到了坎德拉級的發(fā)光強�,實�(xiàn)了超高亮度化、全色化,使�(fā)光管的戶外全色顯示成為現(xiàn)�� 我國�(fā)展LED起步于七十年�,產(chǎn)�(yè)出現(xiàn)于八十年代。全國約�100多家企業(yè)�95%的廠家都從事后道封裝生產(chǎn),所需管芯幾乎全部從國外進口。通過幾個“五年計劃”的技�(shù)改�、技�(shù)攻關(guān)、引進國外先進設(shè)備和部分�(guān)鍵技�(shù)� 使我國LED的生�(chǎn)技�(shù)已向前跨進了一步�

超高亮度LED的性能

  超高亮度紅A1GaAsLED與GaAsP-GaP LED相比,具有更高的�(fā)光效�,透明襯低(TS)A1GaAs LED(640nm)的流明效率已接近10lm/w,比紅色GaAsP-GaP LED�10�。超高亮度InGaAlP LED提供的顏色與GaAsP-GaP LED相同包括:綠黃�(560nm)、淺綠黃�(570nm)、黃�(585nm)、淺�(590nm)、橙�(605nm)、淺�(625nm深紅(640nm)。透明襯底A1GaInP LED�(fā)光效率與其它LED�(jié)�(gòu)及白熾光源的比較,InGaAlP LED吸收襯底(AS)的流明效率為101m/w,透明襯底(TS)�201m/w,在590�626nm的波長范圍內(nèi)比GaAsP-GaP LED的流明效率要�10�20倍;�560�570的波長范圍內(nèi)則比GaAsP-GaP LED高出2�4�。超高亮度InGaN LED提供了蘭色光和綠色光,其波長范圍蘭色�450�480nm,蘭綠色�500nm,綠色為520nm;其流明效率�3�151m/w。超高亮度LED目前的流明效率已超過了帶濾光片的白熾�,可以取代功�1w以內(nèi)的白熾燈,而且用LED陣列可以取代功率150w以內(nèi)的白熾燈。對于許多應(yīng)�,白熾燈都是采用濾光片來得到紅色、橙�、綠色和蘭色,而用超高亮度LED則可得到相同的顏色。近年AlGaInP材料和InGaN材料制造的超高亮度LED將多�(�、蘭、綠)超高亮度LED芯片組合在一起,不用濾光片也能得到各種顏�。包括紅、橙、黃、綠、藍,目前其�(fā)光效率均已超過白熾燈,正向熒光燈接近。發(fā)光亮度已高于1000mcd,可滿足室外全天候、全色顯示的需�,用LED彩色大屏幕可以表�(xiàn)天空和海洋,實現(xiàn)三維動畫。新一代紅、綠、藍超高亮度LED達到了前所未有的性能�

超高亮度LED的應(yīng)�

  信息指示�
  汽車信號指示:汽車指示燈在車的外部主要是方向燈、尾燈和剎車�;在車的�(nèi)部主要是各種儀表的照明和顯�。超高亮度LED用于汽車指示燈與傳統(tǒng)的白熾燈相比具有許多�(yōu)�,在汽車工業(yè)中有著廣泛的市場。LED能夠�(jīng)受較強的機械沖擊和震�。平均工作壽命MTBF比白熾燈泡高出幾個量�,遠遠高出汽車本身的工作壽命,因此LED剎車燈可封裝成一個整�,而不必考慮維修。透明襯底Al.GaAs和AlInGaP LED與帶有濾光片的白熾燈泡相比具有相當高的流明效�,這樣LED剎車燈和方向燈就能夠在較低的�(qū)動電流下工作,典型的�(qū)動電流只有白熾燈�1/4,從而降低了汽車用于行駛距離。較低的電功率還可降低汽車內(nèi)部線路系�(tǒng)的體積和重量,同時還可減小集成化的LED信號燈的�(nèi)部溫�,允許透鏡和外罩使用耐溫性能較低的塑�。LED剎車燈的響應(yīng)時間�100ns,比白熾燈的響應(yīng)時間�,這樣便給司機留下了更多的反應(yīng)時間,從而提高了行車的安全保�。汽車的外部指示燈的照度及顏色均有明確規(guī)定。汽車的�(nèi)部照明顯示雖不像外部信號燈那樣受到政府有�(guān)部門的控�,但汽車的制造者對LED的顏色及照度有要�。GaP LED早已用于車內(nèi),超高亮度AlGaInP和InGaN LED由于在顏色和照度上可滿足制造者的要求,因而將更多的取代車�(nèi)白熾�。從價格上看,盡管LED燈與白熾燈相比還是較貴的,但從整個系�(tǒng)來看,二者的價格并沒有明顯的差別。隨著超高亮度TS AlGaAs和AlGaInP LED實用化的�(fā)�,最近幾年價格一直在不斷降低,今后降低的幅度還會更大�
  交通信號指�:用超高亮度LED取代白熾�,用于交通信號燈、警示燈、標志燈�(xiàn)已遍及世界各地,市場廣闊,需求量增長很快。根�(jù)美國交通部門1994年的�(tǒng)�,美國安裝交通信號燈的十字路口有26萬�,每個十字路口至少要�12個紅�、黃色、藍綠色信號�。許多十字路口還有一些附加的�(zhuǎn)變標志和跨越馬路的人行橫道警示燈。這樣,每個十字路口可�20信號燈,而且要同時發(fā)�。由此可推算出美國全國約�1.35億個交通信號燈。目前采用超高亮度LED取代傳統(tǒng)的白熾的燈降低電力損耗已取得明顯效果。日本每年在交通信號燈上的耗電量約�100萬千�,采用超高亮度LED取代白熾燈后,其耗電量僅為原來的12%�
  交通信號燈每個國家的主管部門都要制定相應(yīng)的規(guī)�,規(guī)定信號的顏色、的照明強度,光束空間分布的圖樣以及對安裝環(huán)境的要求�。盡管這些要求是按白熾燈編寫的,但對目前采用的超高亮度LED交通信號燈基本上是適用�� LED交通信號燈與白熾燈相比,工作壽命較�,一般可達到10�,考慮到戶外惡劣環(huán)境的影響,預計壽命要減少�5�6年。目前超高亮度AlGaInP�、橙、黃色LED已實�(xiàn)�(chǎn)�(yè)化,價格也比較便�,若用紅色超高亮度LED組成的模塊取代傳�(tǒng)的紅色白熾交通信號燈頭則可將因紅色白熾燈突然失效給安全造成的影響低到程度。一般LED交通信號模塊由若干組串�(lián)的LED單燈組成,以12英寸的紅色LED交通信號模塊為�,在3�9組串�(lián)的LED單燈,每組串�(lián)的LED單燈�(shù)�70�75�(總數(shù)�210�675LED單燈),當有一個LED單燈失效時,只會影響一組信�,其余各組減小到原來�2/3(67%)�8/9(89%),并不會像白熾燈那樣使整個信號燈頭失��
  LED交通信號模塊的主要問題是造價仍然顯得高些,以12英寸的TS-AlGaAs紅色LED交通信號模塊為�,最早應(yīng)用于1994年,其造價�350$,而到1996年性能更好�12英的AlGaInP LED交通信號模�,造價則為200$。預計今后不會很久,InGaN藍綠色LED交通信號模塊的價格將可與AlGaInP相比。白熾交通信號燈頭的造價雖低,但耗電量大,一個直�12英寸的白熾交通信號燈頭的耗電量為150W,橫過馬路人行道的交通警示燈的耗電量為67W,據(jù)計算,每個十字路口的白熾信號燈每年的耗電量為18133KWh,折合每年電費為1450$;然而LED交通信號模塊則非常省電,每�8�12英寸的紅色LED交通信號模塊耗電量分別為15W�20W,十字路口拐彎處的LED標志可用箭頭開關(guān)顯示,耗電量僅�9w,據(jù)計算,每個十字路口每年可省電9916KWh,相當每年節(jié)省電�793$。按每個LED交通信號模塊的平均造價200$計,紅色LED交通信號模塊僅用其節(jié)省的電費�3年后即可收回最初的成本造價,并開始不斷得到�(jīng)濟回�。因此目前使用AlGaInP LED交通信息模�,盡管造價顯得�,但從長�,還是合算的�
  大屏幕顯�
  大屏�顯示是超高亮度LED�(yīng)用的另一巨大市場,包�:圖形、文�、數(shù)字的單色、雙色和全色顯示�
  在表2中列出了LED顯示的各種用途。傳�(tǒng)的大屏幕有源顯示一般采用白熾燈、光纖、陰極射線管�;無源顯示一般采用翻牌的方法。表3列出了幾種顯示的性能比較。LED顯示曾一直受到LED本身性能和顏色的限制。如�,超高亮度AlGaInP、TS-AlGaAs、InGaN LED已能夠提供明亮的�、黃、綠、藍各種顏色,可完全滿足實現(xiàn)全色大屏幕顯示的要求。LED顯示屏可按像素尺寸裝配成各種�(jié)�(gòu),小像素直徑一般小�5mm,單色顯示的每個像素用一個T-1(3/4)的LED燈,雙色顯示的每個像素為雙色的T-1(3/4)的LED�,全色顯示則需�3個T-1�、綠、藍色燈,或者裝配一個多芯片的T-1(3/4)的LED燈作為一個像�。大像素則是通過把許多T-1(3/4)紅、綠、藍色LED燈組合在一起構(gòu)成的。用InGaN(480nm)�、InGaN(515nm)綠和ALGaAS(637nm)紅LED燈作為LED顯示的三基色,可以提供逼真的全色性能,而且具有較大的顏色范圍包�:藍綠、綠紅等,與國際電視系統(tǒng)委員�(NTSC)�(guī)定的電視顏色范圍基本相符�

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