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08级本科毕业论文

本科毕业论文(设计)

题目:新兴能源LED行业的诞生和崛起

学生姓名:蒋骄准考证号: 014308210814 主考院校:中国地质大学专业:电子信息工程技术

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2011年 4月 2 日

本科毕业论文原创性声明

本人以信誉声明:所呈交的毕业论文是在导师指导下进行的研究工作所取得的研究成果,论文中引用他人文献、数据、图件、均已明确标注出,论文中的结论和结果为本人独立完成,不包含他人成果及为获得其它考试机构的学位或证书而使用的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

毕业论文作者(签字:)

签字日期:年月日

摘要

发光二极管(LED)是一种电致发光的光电器件。早在1907年开始,人们就发现某些半导体材料制成的二极管在正向导通时有发光的物理现象,但生产出有一定发光效率的红光LED已是1969年了。到今天,LED已生产了30多年,回顾过去,它已茁壮成长。各种类型的LED、利用LED作二次开发的产品及与LED配套的产品(如白光LED驱动器)发展迅速,新产品不断上市,已发展成不少新型产业。展望将来,还期望更进一步地提高。

LED在照明工程中的运用已非常普遍,但照明设计人员苦于非常有限的产品选择,而生产企业研发的产品却难以找到市场。就这个问题文中讨论了LED在照明工程中是如何应用的,并提出了LED产品研发的设计要求,目的是使LED照明灯具的生产与研发更具有针对性。

【关键词】LED;能源;电力;显示屏

【Abstract】Light-emitting diode (LED) is an electroluminescent optoelectronic devices. As early as 1907, people found that some diodes made of semiconductor materials in the light when the forward pass a physical phenomenon, but the efficiency of production of certain red LED light is a 1969. Today, LED has produced more than 30 years, the past, it has to grow. Various types of LED, LED for use of the secondary development of LED products and and supporting products (such as white LED driver) the rapid development of new products market, has developed into many new industries. Looking to the future, is also expected to improve further.

LED lighting project in the use is very common, but lighting designers suffer from a very limited product selection, product research and development and production are difficult to find a market. Paper on this issue is discussed in LED lighting project is how to apply, and proposed the design of LED product R & D requirements, the purpose is to enable the production of LED lighting and the development of more targeted.

一、LED的发展

早期的LED主要用于做指示灯。它的发光强度不高,一般小于1mcd,高的也仅几个mcd;另外,发光效率也不高,一般小于0.21m/W,其功率仅几十mW到上百个mW(属于小功率LED)。本文就从发光强度提高说起。

发光强度及发光效率的提高

作为指示灯方面的应用,有几个mcd的发光强度也可以了,但由LED组成的数码管或字符管则显得亮度不足,若要用于户外作信号或标志显示,则其亮度太低,不能满足使用的要求。所以LED的主要发展方向是提高发光强度(也就是一般所指的提高亮度)。

随着半导体材料及半导体工艺技术、设备的发展,LED的亮度不断提高,开发出高亮度及超高亮度LED,并且不断创造新记录。

笔者用现有的LED资料,以中5标准封装、发红光、视角差不多的LED为例,以不同的生产年份的发光强度来说明LED发光强度提高的情况,如表1所示。

从表1可以看出,近30年LED的发光强度提高了8000倍左右。1969~1987年LED 的发光强度是很低的,发展很慢,但1994~2005年LED的亮度有很大的发展。表1中列出的并非发光强度最高的。例如,在GaAs的衬低上采用AIlnGaP工艺技术制成的Φ5、红光LED,在小视角4°、50mA工作电流时,其典型发光强度为20000mcd。

LED另一个重要性能指标是发光效率η,用1m/W来表达。各年份生产的LED发光效率如表2所示。

从表2可以看出,这30多年来,LED的发光效率提高了250倍以上。1970-1990年LED发光效率提高较慢,1990-2005年则提高较快。例如,Cree公司生产的lW白光LED XL7090WHT,其发光效率可达601m/W。

XL7090WHT是超高亮度、小尺寸封装的白光LED。XL7090WHT的发光强度大,电流350mA时的典型光通量为601m,在瞬态脉冲电流700mA时典型光通量可达981m,而目前一般1W白光LED的光通量为30~45lm),XL7090WHT的发光效率高达601m/W,视角宽达100°,封装尺寸仅为9mmx7mmx4.3mm,工作温度范围是-20~+80℃。

由于XL7090WHT发光强度大、发光效率高,因此它适用于家庭、商业或公共场所明、DVD、笔记本电脑、电视机的彩色显示屏的背光,广告灯、路灯及标志灯,汽车及运输工具的内外照明及数码相机的闪光灯等。

从表1和表2也可以看出,LED的发光强度及发光效率的提高主要取决于采用的半导体材料及其工艺技术的发展。早期的LED主要用GaAs、GaP(二元素半导体材料)和GaAsP(三元素半导体材料),1994年左右采用AIInGaP(四元素半导体材料)后,其发光强度及发光效率有很大的提高。另外,在工艺技术上采用在GaAs衬底上用AilnGaP材料生产

的红光、黄光LED及在SiC衬底上用InGaN材料生产的绿光、蓝光LED,在发光强度及发光效率上有较大的改进。

LED的功率提高

我们知道LED的发光强度与正向电流I F,几乎成线性关系,即增加正向电流I F可增加发光强度。但LED有一个最大功耗P D值的限制,P D=V F xI F(V F为正向压降),若过大地增加I F而使P D超过最大值时,LED会过热而损坏。为了要提高发光强度,开发出中功率LED(一般为几百mW),其工作电流也提高到70mA。近年来,为进一步提高发光强度,开发出大功率LED,其功率一般为1~10W(有一些还大于10W)。它的工作电流一般为350~700mA,有些可达1A以上。

以American Opto Plus LED公司生产的5W的PU-5WXX系列为例,在700mA电流下,其结温了Tj为25℃,其典型发光强度如表3所示(大功率LED的发光强度用光通量表示)。

从表3可以看出,除蓝光LED的发光强度及发光效率较低外,其他发光颜色的发光强度及发光效率都相当高。

早期生产的LED是小功率的(几十至上百mW),现在已能生产大于10W的大功率LED,在功率上增加了100倍以上。

虽然说小功率LED与大功率LED的发光效率是差不多的,但LUMILEDS公司的研究表明,大功率白光LED比Φ5白光LED的寿命更长。另外,采用很多小功率白光LED组成的灯泡可靠性也差一些,灯泡体积也较大。例如,用1W白光LED做成灯具,其尺寸为50.8mmx50.8mmx7.1mm,而采用Φ5白光LED来做,其体积则要大得多。但目前大功率

LED投产时间不长,价位较高,所以目前大部分LED灯泡仍是用小功率LED做的。

白光LED的诞生是个突破

白光LED是LED家族中最后一个问世的,它的诞生是LED生产中一个重要的突破,它将成为新的照明光源。

白光是复合光,可以用红、绿、蓝(R、G、B)三基色LED混合成白光,1995年前后生产的一种集成LED白光灯(或称全色LED灯)由2个高亮度蓝光LED、15个绿光LED 及5个红光LED组成。这种白光LED灯尺寸大、白光纯度不高、发光效率也不高。但这种三基色灯用单片机来控制可发出七色光及白光的变色灯,可用于娱乐场所,增加节日气氛。另外,采用RGB三种管芯组成的RGBLED常用于手机的变色背光。

采用R、G、B三色LED可以组成彩色LED显示屏的像素,用它组成彩色LED显示屏。

在上世纪末,可能受荧光灯的启发,开发出在高亮度蓝光LED管芯上加一层荧光粉,用蓝光激发荧光粉发出白光的白光LED。采用不同的荧光粉,可发出冷白光(色温为4500~10000K)及暖白光(色温为2850~3800K)的白光LED。目前,白光LED的发光效率大都已超过301m/W,某些产品已超过501m/W的水平。它给用于照明的LED

灯泡创造良好的条件。

在2005年开发出无荧光粉的、Φ5、透明树脂封装的白光LED。该白光LED采用蓝宝石(Al2O3)为衬底,采用InGaN工艺技术制成。在I F为20mA时,发光强度为700~1200mcd。

白光LED照明灯泡

近年来,LED的发光强度及发光效率迅速提高、发光颜色齐全、功率增加、成本降低,给开发各种功能的LED灯泡及灯具创造了极好的条件,也给二次开发LED产品创造良好的机会。例如,现在的城市交通信号灯及标志灯采用LED替代了传统的白炽灯,不仅节省大量的电能,而且无须经常更换损坏的白炽灯:五彩缤纷的各种LED装饰灯,给城市

夜景打扮得五光十色,广场上的超大屏幕的彩色LED显示屏让全世界的球迷过足了瘾。

以下几种白光LED灯的应用及发展,包括彩色LCD的背光照明灯、闪光灯及家用LED 照明灯,它们最大的特点是节电和寿命长。

1 彩色LCD的背光照明

由于白光LED作背光时电路比用CCFL简单且尺寸小,所以在手机、PDA等小屏幕彩色LCD中都采用白光LED作背光照明。过去认为白光LED只适用于小面积的彩色LCD显示屏,但近年来,随着LED性能的提高,它不仅用于小尺寸LED屏幕,现已用于5英寸、7英寸DVD、GPS的显示屏上,并发展到12英寸笔记本电脑及电视机的背光照明。

2 闪光灯

数码相机正逐渐替代用胶卷的相机,在数码相机中采用超高亮度的白光LED替代了传统的氙灯。采用超高亮度的白光LED作闪光灯不仅电路简单、尺寸小、耗电省,而且无须充电时间。例如,前面提到的1W白光LED XL7090WHT,它在用作闪光灯时,700mA 的脉冲电流时其典型光通量为981m。

3 家用LED照明灯

目前家用照明灯主要是白炽灯、荧光灯(日光灯)及节能荧光灯。白光LED灯泡与荧光灯、节能荧光灯、白炽灯泡在发光效率及平均寿命上的比较如表4所示。

从表4可知,白光LED灯泡的发光效率高于白炽灯泡,但低于荧光灯及节能荧光灯。白光LED的平均寿命最长的,比节能荧光灯高8倍,比白炽灯高33倍多。

目前国内已能生产1~3W由Φ5白光LED组成的白光LED灯泡(外形与白炽灯泡相同,球形外壳用透明塑料做成,直径约60mm,灯头用E27螺纹灯头),其发光效率η超过351m/W。2~3W的白光LED灯泡亮度与25W白炽灯泡差不多。另外,目前也能够生产出12W白光LED的日光灯管,其光通量超过5001m,发光效率超过401m/W。这两种白光LED做成的灯寿命都超过50000h。这两种灯都是用超高亮度Φ5小功率白光LED做成,目前售价较高,且尚未上市。

算一笔节电帐及经济帐

白光LED做成的照明灯节能、长寿命。笔者将发光亮度相差不多的三种灯在使用中作了节电上及经济上的比较。这三种灯分别是3W的白光LED灯泡、5W的节能荧光灯和25W的白炽灯泡。这三种灯都采用220V市电供电。在计算中,3W的白光LED灯泡按5W计算(其中有2W是AD/DC及驱动电路的损耗),5W的节能荧光灯按7W计算(2W 是自镇流及电路的损耗)。这里要说明的是3W白光LED灯泡及5W节能荧光灯的生产工厂并没有给出这种损耗值,2W是笔者估算的。计算的结果如表5所示。

从表5可知,从节电的方面来比较,同样使用了50000h,白炽灯要用1250度电,而3W的白光LED灯只要250度电,相差1000度电。如果全国有1亿只3W白光LED灯替代了25W 白炽灯泡,则在50000h的使用时间中可节省1000亿度电。另外,从经济方面来比较,用1个3W白光LED灯点了50000h,总的花费是209元,若用25W白炽灯泡需花费688.4元,相差479.4元。

白炽灯自发明以来已有150年历史,而白光LED灯泡生产才几年。目前在市场上已有白光LED的手电筒、在矿上有白光LED的矿灯,不仅亮度好,而且节电。家用白光LED 灯泡目前还没有上市,而且目前只能生产小功率的灯泡,在亮度方面还不如节能荧光灯亮,且价位还较高,普通家庭还难以接受。

随着半导体材料及工艺技术的进步,生产量的增加,笔者认为可能还需3~5年时间,LED照明灯的性能会进一步地提高,价格也会不断地下降,它将逐步地进入千家万户,

给您带来节电、明亮的新的光源。

世界一些发达国家和地区如美国,日本,韩国,欧盟,中国台湾等都实施了促进LED产业发展的计划。2003年6月17日,我国科技部启动了“国家半导体照明工程”计划,该计划对加快我国LED产业的发展,将起到积极作用。近几年,产业界因应技术发展和市场需求,已经开展了多方面的科研和产业化探讨,2008年我国LED产业总体保持了较为良好的发展势头,虽然受到全球金融危机的影响,但仍然是全球发展速度最快的国家,在全球的产业地位不断提升。2008年我国芯片产值增长26%,达到19亿元;LED封装产值达到185亿元,较2007年的168亿元增长10%;2008年我国应用产品产值已超过450亿元,LED全彩显示屏、太阳能LED、景观照明、消费类电子背光、信号、指示等应用仍然是主要应用领域。

半导体照明产业从产业链角度可以分为上游,中游和下游.发光二极管用半导体衬底材料,外延晶片,芯片等的制造是上游产业,发光二极管的封装是中游产业,基于发光二极管的半导体照明光源与灯具的制造是下游产业.显然,下游以中游为基础,中游以上游为基础.

上游产业是技术资本密集型产业,投资强度大,工艺控制技术难度大,吸纳就业人员少。目前,我国上游产业的现状,一是参与单位多,主要单位有中科院半导体所,中科院物理所,石家庄第十三电子研究所,北京大学,清华大学,南昌大学,深圳大学,厦门三安,南昌欣磊,江西联创,深圳方大,上海蓝宝,大连路明,河北立德,山东华光等;二是与国际先进水平比较,技术差距大,以GaN基LED的发光效率为例,比较结果见表1。

三是能满足市场需要且规模化生产的企业少,封装所需芯片尤其高档芯片主要靠进口,其中高档蓝绿芯片和四元芯片从美国Cree,HP等公司进口,中档蓝绿芯片和四元芯片从美国AXT(已被大连路明集团收购),UOE,台湾晶元,国联公司,以及韩国公司进口。

中游封装产业从上个世纪六七十年代开始发展,传统引线型LED封装技术已相对成熟,但新型LED包括ChipLED,TopLED,PowerLED的封装刚刚起步,仍面临一些设备和技术问题需要克服。

下游产业目前处于发展初期,产品五花八门,缺乏统一的行业标准;LED和其他技术的结合,比如和控制技术,电源技术,太阳能技术等的结合,有待进一步完善;低质低价,恶性竞争的苗头开始出现。

以此来看我们国家的LED产业面临着巨大的挑战。

从需求面来看,导光板技术进步使得LED BLU渗透率提升,光效率提升将加速照明应用普及,只是目前售价仍偏高;但从供给面来看,日厂价竞争及台厂供过于求将使价格下跌,但供给面价格下跌反将造成薄利多销刺激市场,需求如持续增加,可舒缓供过于求的压力,加速产品渗透率,再加上能源问题升温,各国将制定法规和标准规范,推动LED产业发展,消费性电子带动LED应用增长,发光效率提升加速照明普及,LED照明市场增长商机可期。

从长远看来,随着全球节能减排的盛行,环保和节能成为市场热点,LED行业a开始升温。而我国LED产业经过30多年的发展,虽然先后实现了自主生产器件、芯片和外延片,但自产的LED芯片,外延片产量仍有限,其产品以中、低档为主,产业化规模偏小,只能满足国内封装企业需求量的20%-30%,大部分高性能LED和功率LED产品均要依赖进口。随着政府的大力推广和全球产业梯次转移,我国进入LED产业的企业与日俱增,产业市场竞争将更加激烈。

二、LED在照明工程中的应用

过去10年来,LED在颜色种类、亮度和功率都发生了极大的变化。LED以其令人惊叹而欣喜的应用在城市室内外照明中发挥着传统光源无可比拟的作用。LED寿命长达10万小时,意味着每天工作八小时,可以有35年免维护的理论保障。低压运行,几乎可达到100%的光输出,调光时低到零输出,可以组合出成千上万种光色,而发光面积可以很小,能制作成1平方毫米。经过二次光学设计,照明灯具达到理想的光强分布。快速发展的LED技术将为照明设计与应用带来崭新的可能性,这是许多传统光源所不可能实现的。

认识LED的特点

今天似乎全世界的目光都聚焦在LED这个新型的光源上,被誉为21世纪的绿色照明产品,甚至人们预言未来会大部分取代传统的光源。因为它具有寿命长、启动时间短、结构牢固、节能、发光体接近点光源(有利于LED的灯具设计)、薄型灯具,灯具材料选择范围大,不需要加反射器,低压,没有紫外辐射,尤其在公共环境中使用更加安全等特点。再加上LED光源的生产可实现无汞化,对于环境保护和节约能源更具有重要意义。

传统的LED主要应用于信号显示领域、建筑物航空障碍灯、航标灯、汽车信号灯、仪表背光照明,如今娱乐、建筑物室内外、城市美化、景观照明中应用也越来越广泛。但是目前LED光源的寿命还不能达到所标出的100,000小时,实际寿命约在50,000小时左右,这主要与其散热方面的问题有关。在很小的空间里,随着功率的加大,半导体组件就会过热。再者,白色LED还不能达到普通灯泡所具有的亮度。

LED在照明工程中的应用方向

1、建筑物外观照明

对建筑物某个区域进行投射,无非是使用控制光束角的圆头和方头形状的投光灯具,这与传统的投光灯具概念完全一致。但是,由于LED光源小而薄,线性投射灯具的研发无疑成为LED投射灯具的一大亮点,因为许多建筑物根本没有出挑的地方放置传统的投光灯。它的安装便捷,可以水准也可以垂直方向安装,与建筑物表面更好地结合,为照明设计师带来了新的照明语汇,拓展了创作空间。并将对现代建筑和历史建筑的照明手法产生了影响。

2、景观照明

由于LED不像传统灯具光源多是玻璃泡壳,它可以与城市街道家具很好的有机结合。可以在城市的休闲空间如路径、楼梯、甲板、滨水地带、园艺进行照明。对于花卉或低矮的灌木,可以使用LED作为光源进行照明。LED隐藏式的投光灯具会特别受到青睐。固定端可以设计为插拔式,依据植物生长的高度,方便进行调节。

3、标识与指示性照明

需要进行空间限定和引导的场所,如道路路面的分隔显示、楼梯踏步的局部照明、紧急出口的指示照明,可以使用表面亮度适当的LED自发光埋地灯或嵌在垂直墙面的灯具,如影剧院观众厅内的地面引导灯或座椅侧面的指示灯,以及购物中心内楼层的引导灯等。另外,LED与霓虹灯相比,由于是低压,没有易碎的玻璃,不会因为制作中弯曲而增加费用,值得在标识设计中推广使用。

4、室内空间展示照明

就照明品质来说,由于LED光源没有热量、紫外与红外辐射,对展品或商品不会产生损害,与传统光源比较,灯具不需要附加滤光装置,照明系统简单,费用低廉,易于安装。其精确的布光,可作为博物馆光纤照明的替代品。商业照明大都会使用彩色的LED,室内装饰性的白光LED结合室内装修为室内提供辅助性照明,暗藏光带可以使用LED,对于低矮的空间特别有利。

5、娱乐场所及舞台照明

由于LED的动态、数字化控制色彩、亮度和调光,活泼的饱和色可以创造静态和动态的照明效果。从白光到全光谱中的任意颜色,LED的使用在这类空间的照明中开启了新的思路。长寿命、高流明的维持值(10,000小时后仍然维持90%的光通),与PAR灯和金卤灯的50~250 小时的寿命相比,降低了维护费用和更换光源的频率。另外,LED克服了金卤灯使用一段时间后颜色偏移的现象。与PAR灯相比,没有热辐射,可以使空间变得更加舒适。目前LED彩色装饰墙面在餐饮建筑中的应用已蔚然成风。

6、视频屏幕

全彩色LED显示屏是当今世界上最为引人注目的户外大型显示装置,采用先进的数字化视频处理技术,有无可比拟的超大面积与超高亮度。根据不同的户内外环境,采用各种规格的发光像素,实现不同的亮度、色彩、分辨率,以满足各种用途。它可以动态显示图文动画信息,利用多媒体技术,可播放各类多媒体文件。世界上目前最有影响的LED显示屏,当属美国曼哈顿时代广场纽约证券交易所,总计使用了18,677,760只LED,面积为10,736平方英尺。屏幕可以划分成多个画面,而同时显示,将华尔街股市的行情一目了然呈现在公众面前。另外崛起在上海浦东陆家嘴金融中心的震旦国际总部,整个朝向浦西的建筑立面镶上了长100m的超大型LED屏,总计面积达到3600平方米。堪称世界第一。

7、与工业设计相结合

LED是近年来欧洲产品设计师的宠儿,他们将LED作为产品设计元素的一部分,驰骋于想象的空间,将光、玻璃或其它材料结合在一起,成为美轮美奂的艺术品。

LED产品研发亟待解决的问题

LED是21世纪最具发展前景的高技术照明领域。作为新型高效固体光源,具有寿命长、节能、环保等显著优点,将是人类照明史上继白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯的又一次飞跃。在半导体照明产品的外延生产、芯片制造、器件封装、集成应用等几个环节已初步形成比较完整的产业链,但在白光照明实现LED功能化照明方面存在着许多制约因素。因此,在目前的情况下,对LED照明产品开发与设计寄予以下希望:

1、满足人们对照明的个性化需求

LED的模块化,为照明设计带来了便利,通过设计者充分合理的布局,使LED

处于良好的工作状态。LED的产品在满足个性化照明方面是传统光源相形见拙的,LED产品形制的多样化将达到前所未有的程度。因此,LED产品个性化的研发与设计是所有LED灯具供货商必须要面临的最大挑战。

2、面发光LED产品考虑建筑的模数化

面发光的LED必须与城市设计和建筑设计相结合,才能满足设计者的需求。例如作为地面铺装的夜间装饰,产品的尺寸与地砖的尺寸相协调,即符合模数的要求:150×15;200×200;200×100;300×300;400×200等。

3、小功率LED灯具设计

城市夜景照明追求的不是亮度,而是艺术的创意设计,小功率的LED产品应该能够找到他的用武之地。LED发光角度小,方向性强,可作局部重点照明。问题是要给设计师提供有足够大的选择范围,外观上也应有美观的要求。可以肯定地说,LED将会在未来引领照明的时尚与新潮。

4、环保与节能,LED的合理利用

绿色照明的概念是全球追随的生态设计目标。如果能将LED与太阳能电池组合,将会扩大LED的应用范围与场所。

5、大功率、高光效、高显色性的白光LED照明产品研发

LED在照明领域的使用目前还受到技术水准和价格的限制,目前我国LED在照明领域应用的困难是LED白光光效不高(每瓦只有20流明左右),功率不大(几十毫瓦至一瓦)、价格贵。但是白光LED的发展前景看好,发光效率将达到1001 m/w,单颗的输出功率达到10W,大功率、高亮度LED集成封装技术的研究,包括驱动电路及特种灯具的开发,无疑是LED最终走入照明领域的关键。一旦光效和价格问题得到

解决,LED将是未来照明的主体。

三、LED显示屏的应用及发展状况

LED显示屏是20世纪90年代出现的新型平板显示器件,由于其亮度高、画面清晰、色彩鲜艳,使它在公众多媒体显示领域一枝独秀,因此市场空间巨大。

LED显示屏市场随技术发展而攀升

LED显示屏的发展可分为以下几个阶段:第一阶段为1990年到1995年,主要是单色和16级双色图文屏。用于显示文字和简单图片,主要用在车站、金融证券、银行、邮局等公共场所,作为公共信息显示工具。

第二阶段是1995年到1999年,出现了64级、256级灰度的双基色视频屏。视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将LED显示屏提升到了一个新的台阶。LED显示屏控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业开发出来并得以应用。

第三阶段从1999年开始,红、纯绿、纯蓝LED管大量涌入中国,同时国内企业进行了深入的研发工作,使用红、绿、蓝三原色LED生产的全彩色显示屏被广泛应用,大量进入体育场馆、会展中心、广场等公共场所,从而将国内的大屏幕带入全彩时代。

随着LED原材料市场的迅猛发展,表面贴装器件从2001年面世,主要用在室内全彩屏,并且以其亮度高、色彩鲜艳、温度低的特性,可随意调整的点间距,被不同价位需求者所接受,在短短两年多时间内,产品销售额已超过3亿元,表面贴装全彩色LED显示屏应用市场进入新世纪。为了适应2008年奥运会的“瘦身”计划,利亚德开发了表面贴装双基色显示屏,大量用于训练馆和比赛计时计分系统。在奥运场馆全彩屏方面,为紧缩投资,全彩屏大部分采用可拆卸方式,奥运期间可作为实况转播工具,赛事结束后可用于租赁,作为演出、国家政策发布等公共场合应用工具,通过这种方式可尽快收回成本。

就市场而言,中国加入WTO、北京申奥成功等,成为LED显示屏产业发展的新契机。国内LED显示屏市场保持持续增长,目前在国内市场上,国产LED显示屏的市场占有率近95%。国际上LED显示屏的市场容量预计以每年30%的速度在增长。

目前,LED显示屏的主要制造厂商集中在日本、北美等地,我国LED制造厂商出口的份额在其中微不足道。据不完全统计,世界上目前至少有150家厂商生产全彩屏,其中产品齐全,规模较大的公司约有30家左右。

国产LED显示屏技术差距在哪

随着LED显示屏市场的不断扩大,目前国内全彩色市场逐步被划分为三个档次。第一档为巴可、松下等国际知名企业生产的高档产品;第二档为国内大型企业研制的采用日亚高品质LED生产的产品;第三档为采用我国生产的LED制作的显示屏。这三种档次的LED显示屏在价格和功能上也存在着较大区别。

在技术上,LED显示屏的发展要紧跟世界一流企业的品质特点,目前国产的高品质LED显示屏与国外顶尖产品在图像处理技术、前端视频处理技术等方面差别不大,主要差距在于以下两个方面:

单点颜色确认

“单点颜色确认”技术能够确保逼真的色彩显示,可持续长达数年之久不变。

目前国内的产品只能做到单元模块和单元箱体的调节,不能做到真正的单点调节,因此在色彩和亮度一致性上有差别,特别是在经过维修更换了显示单元后,由于LED的参数可能发生了变化,显示效果很难跟原屏保持一致,而这项工作在国外是由专用的大型设备完成的,而国内没有这类因产品特性而开发的设备,也希望社会相关行业和设备制造企业能够给予关注。

目前这项工作在巴可利亚德是这样做的:模块内,每个像素点中的LED灯管都有其各自的颜色、亮度的数值,这些发光二极管在工厂安装时均要被精确测量过,这些数据同时被储存到每个模块中的EEPROM,而当显示信号被处理时,数字处理仪

(DIGITIZER)将从每个EEPROM中读取该信息,并对LED的亮度、颜色差别加以修正,以保证显示效果达到一致的最佳状态。

结构工艺

目前国内产品的箱体外壳基本上都是采用单件钣金加工,加工工艺差,精度不高,外观不美观,防水性也不十分好,特别是在室外恶劣环境下,易造成系统不稳定。

巴可的箱体适应恶劣工作环境,所有箱体的外部硬件都装在具备IP65标准的铝合金铸件包装箱内。箱体所采用的专门密封措施足以防止雨水、尘土的进入。数字“5”是防止液体渗入的等级,也是设计要求之一,这样显示系统就可以在雨天、无积水的环境下正常工作。

LED显示在交通领域的应用与发展

LED显示在社会经济的许多领域都有广泛的应用。在LED显示的众多应用领域中,交通信息的显示是其中的重要应用领域之一,特别是信息时代的到来,智能交通系统的发展,在为社会公众服务的交通领域,信息的发布成为重要的服务内容,各类信息显示设备成为机场、火车站、码头、公交车站、高速公路、城市道路、停车场等面向公众发布信息的主导手段,其中,LED显示以其高亮度、高可靠性等特点受到青睐。

LED是智能交通系统显示手段之一

智能交通系统(Intelligent Trans-portation System,简称ITS)指面向公众或特殊受众群体提供综合交通信息服务的智能化信息系统。智能化交通信息服务系统一般包括了信息源、信息处理和信息发布显示等部分,其中的发布显示主要是利用各种多媒体显示设备,如LED显示屏、LCD显示屏、CRT显示屏、PDP显示屏等。

现代信息显示技术的发展,形成了CRT、LCD、PDP、LED、EL、DLP等系列的信息显示产品。纵观各类显示产品的发展,14英寸以下是LCD占主导地位,14英寸-32英寸是以CRT为主导,40英寸-70英寸甚至100英寸将是PDP的市场,100英寸以上,无论是室内还是室外,LED显示屏以绝对的优势成为主流产品。

在我国交通运输行业中,相对来说,机场航班动态信息显示系统在系统构成、显示终端等方面总体上比较领先;铁路旅客引导信息显示系统的起步比较早,显示手段传统上以LED和CRT为主,近年来发展迅速,系统与客运自动化系统联网,表现出优良的智能化水平;道路交通诱导系统正在迅速兴起,处于发展和完善过程中,由于道路交通的环境特点,LED显示成为主要的信息显示手段。

LED显示是道路交通诱导系统主要发布载体

道路交通诱导系统是现代城市智能化交通管理系统中重要的交通信息服务系统,系统实时处理和分析交通动态状况,由控制中心的指挥决策者通过人工或自动的方式,对外发布和显示交通信息、道路状况等,减少堵塞程度,提高道路通行能力。

实践中,面向公众的交通诱导信息一般是在室外环境下发布,由于LED显示的高亮度特点,各种形式的LED显示成为交通诱导信息主要的发布载体。常见的交通诱导LED显示方式有交通诱导LED显示屏(可变情报板)、交通诱导路径显示牌、停车指示牌、可变标识标志等。

交通诱导信息室外LED显示,根据道路交通管理的要求和交通诱导信息发布显示的实际情况,在具体的使用功能上具有以下特点:高亮度,视角合理;显示颜色以红、绿、黄为主;显示亮度自动可调;全天候工作,环境条件复杂;远程控制,智能检测;安全性、实时性、准确性、可靠性要求高。

LED显示在交通领域前景广阔

随着材料技术的不断提升,拓宽了LED的应用范围。展望交通领域LED显示的应用,有以下几个方面值得关注:

交通信号灯市场需求旺盛

超高亮、大功率的LED器件在城市交通信号灯中已得到广泛应用。LED信号灯以其高亮度、高可靠性、低使用成本、长寿命等特点,得到城市交通管理部门的青睐。从全国范围内看,城市化进程和道路市政建设的发展,新建交通路口数量不断增加,

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