- LED配光方法
- 投產(chǎn)晶片的K-factor管理
- 封裝工藝的控制
- 白平衡的調(diào)配
- LED Lens的光學(xué)設(shè)計(jì)
晶片K-factor管理
雷曼光電對(duì)每一批量產(chǎn)產(chǎn)品的晶片都進(jìn)行了嚴(yán)格地控制，我們?yōu)槊恳划a(chǎn)品都建立了自己的檔案，從這份檔案中我們可以清楚知道某一生產(chǎn)令的投產(chǎn)晶片資料，而且會(huì)把所有的分級(jí)數(shù)據(jù)存檔并用科學(xué)的統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，這樣我們就有了所有產(chǎn)品的K-factor明細(xì)，從而也從源頭開始就把產(chǎn)品列入控制，我們就能根據(jù)客戶的具體需求，精確地計(jì)算出我們所需要晶片的規(guī)格。特別是生產(chǎn)全彩顯示屏用的產(chǎn)品，我們對(duì)晶片的控制特別嚴(yán)格，不僅僅是達(dá)到客戶的亮度要求就夠了，我們要站在客戶的角度上，實(shí)實(shí)在在地為他們解決白平衡調(diào)節(jié)中所遇到的困難，除了要達(dá)到客戶的波長(zhǎng)要求和亮度要求外，以下兩點(diǎn)細(xì)節(jié)要特別引起注意，一是成品的亮度要成正態(tài)分布，不能出現(xiàn)亮度不連續(xù)的現(xiàn)象，對(duì)波長(zhǎng)的要求也一樣，而且要特別注意晶片投料時(shí)一定要把所投晶片的波長(zhǎng)平均值明細(xì)以及每板晶片的數(shù)量列出，要在電腦上分析一下，也可以作一個(gè)直方圖，以明確晶片的波長(zhǎng)分布是否成正態(tài)分布。如果以上細(xì)節(jié)不注意，顯示屏制造商在調(diào)白平衡時(shí)，由于LED的亮度和波長(zhǎng)不成正態(tài)分布，調(diào)整起來(lái)就特別不容易。
封裝工藝的控制
全彩顯示屏的封裝工藝有自己的特點(diǎn)，我們首先要做的是控制原物料，因?yàn)槿势恋氖褂铆h(huán)境特別惡劣，不是長(zhǎng)期在高溫下工作就是長(zhǎng)期在低溫下工作，而且長(zhǎng)期受雨水的腐蝕，如LED的信賴度不是很好，很容易出現(xiàn)瞎點(diǎn)的現(xiàn)象，所以我們很注意對(duì)原物料品質(zhì)的控制，公司有一整套物料檢查的先進(jìn)設(shè)備，可以幫助我們嚴(yán)格地控制原物料。我們投產(chǎn)全彩屏產(chǎn)品上，都是使用具有高導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能的銅支架，這樣可以大大地降低LED的熱阻，另外，我們對(duì)支架的鍍層也作了特別規(guī)定，以保證我們的品質(zhì)需求，為了提高成品的亮度，我們還對(duì)支架碗杯作了亞光處理，在環(huán)氧樹脂的選擇上，我們針對(duì)顯示屏的工作特點(diǎn)，特別選用了能夠抗UV的高Tg膠水，在烘烤工藝上，我們使用的是緩冷緩熱的烘烤工藝，這種烘烤工藝經(jīng)我們大量的實(shí)驗(yàn)，可以提高膠水的Tg點(diǎn)，而且最為關(guān)鍵的是它可以有效地降低膠水的內(nèi)應(yīng)力，這就大大地提高了產(chǎn)品的信賴性。
白平衡設(shè)計(jì)
根據(jù)客戶的需求，我們總結(jié)出一套自己的計(jì)算方式，客戶只要說(shuō)明所需要的亮度和顯示屏的點(diǎn)間距，我們就可以做出一個(gè)完美顯示屏的配光方案，為方便下面的介紹，我先介紹幾個(gè)術(shù)語(yǔ)及定義給大家認(rèn)識(shí)。
白平衡：將三種顏色調(diào)配到一種設(shè)想的白色過(guò)程，調(diào)配可分兩個(gè)內(nèi)容：顏色和亮度。
- 設(shè)定固定條件：溫度、電壓、選用電源線。
- 設(shè)定顏色目標(biāo)及范圍（公差），一般是指目標(biāo)顏色的X，Y值。
- 進(jìn)行白色亮度調(diào)節(jié)。
顏色外觀相同的光，不管它們的光譜成份是否一樣，在顏色混合中具有相同的效果，就是說(shuō)，凡是在視覺上相同的顏色都是等效的，由此定律可導(dǎo)出顏色的代替律。
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顏色匹配方程
若以（C）代表被匹配顏色的單位，（R）（G）（B）代表產(chǎn)生混合色的紅、綠、蘭三原色的單位，R、G、B、C分別代表紅、綠、蘭和被匹配顏色的數(shù)量，當(dāng)達(dá)到匹配時(shí)：
C（C）≡R（R）≡G（G）≡B（B）
≡表示視覺上相等，R、G、B為代表量，可以為負(fù)值。
請(qǐng)參看下圖：
其中B=X1+Y1+Z1 C=X2+Y2+Z2
X1、Y1、Z1；X2、Y2、Z2為蘭光和混合色C的三刺激值（在顏色匹配實(shí)驗(yàn)中，與待測(cè)色達(dá)到匹配時(shí)所需要的三原色的數(shù)量，稱為三刺激值）。
重心定律就是：
CW/BW=B/C=（X1+Y1+Z1）/（X2+Y2+Z2）
也就是CW的距離與C成反比，即混合色中C所占的比重越大，CW的距離越短，這就和白燈制作時(shí)大家的經(jīng)驗(yàn)一樣，熒光粉的量越多，光色越偏黃（即CW越短）。
這是需要明確的一點(diǎn)是，混合色的色品座標(biāo)與已知色的色品座標(biāo)之間沒有線性疊加的關(guān)系，而混合色的三刺激值與已知色之間存在著線性疊加的關(guān)系。因此，在顏色相加混合計(jì)算中總是先計(jì)算三刺激值，再求色品座標(biāo)。
這里混合色W的三刺激值：
X=X1+Y1 Y=Y1+Y2 Z=Z1+Z2
此結(jié)論也可以推廣到更多種顏色相加混合，只要求出它們的三刺激值之和，便能求得混合色的三刺激值。
當(dāng)已知顏色的色品座標(biāo)為x，y及亮度L時(shí)可以用下式求得此顏色的三刺激值。
X=x/y × L Y=L Z=z/y × L=（1-x-y）/y × L
下面給大家介紹我們的計(jì)算方法：
1. 首先要將面光源轉(zhuǎn)為點(diǎn)光源，得出W點(diǎn)的亮度值，我們知道面光源的單位是Nit，即cd/m2，而我們LED的亮度是mcd，我們注意將單位轉(zhuǎn)mcd。用顯示屏的總亮度除以每平方米的點(diǎn)數(shù)即可。
2. 尋找R、G兩種顏色配色后的座標(biāo)（已知R、G、B、W四點(diǎn)座標(biāo)計(jì)算BW直線的延長(zhǎng)線的交點(diǎn)可得出C點(diǎn)座標(biāo)。
3. 根據(jù)重心定律可計(jì)算出C點(diǎn)的IV值（已知W點(diǎn)的IV值）。
4. 根據(jù)補(bǔ)色原理，可以得出B、G、R的IV值。
5. 根據(jù)所需的IV值計(jì)算所需用的電流值（前提是已知20mA的IV值，且近似認(rèn)為IV與電流成正比）。
說(shuō)明：
1. 該方法可計(jì)算R/G/B各需要的LED數(shù)。
2. 可近似的計(jì)算在使用過(guò)程中R/G/B所需要的電流值，這里的電流只能是近似值，有以下原因。
2.1. IV與電流不一定完全成正比關(guān)系。
2.2. 所知道的LED的IV、WD為一平均值。
故在調(diào)白平衡時(shí)，還要根據(jù)實(shí)際情況，略作調(diào)整，不能完全照此數(shù)值來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
也許你認(rèn)為上述方法過(guò)于專業(yè)和繁瑣，那我們還有一種比較簡(jiǎn)便的方法供你參考，為解說(shuō)方便，我們以舉例的方式來(lái)介紹。
我們知道，混合一種白光的R/G/B大致比例為3：6：1，我們根據(jù)這個(gè)知識(shí)就很方便地計(jì)算出每種顏色LED所需的亮度值。
比如有一客戶需要一塊Pitch為16mm，亮度為5000Nit的戶外全彩屏，那么我們應(yīng)該怎樣來(lái)計(jì)算我們的LED每種顏色到底需要多高亮度。
1. 先計(jì)算每
2. 每一Pixel的亮度=5000Nit/3906 pcs/m2=1.28cd/m2
3. 如果像素組成方式為1：1：1時(shí)，則可按以下方法計(jì)算
Red=1.28 X 30% X 1000=384mcd
Green=1.28 X 60% X 1000=768mcd
Blue=1.28 X 10% X 1000=128mcd
這樣我們很快就知道了答案.但以上計(jì)算方法只能很粗略地計(jì)算，而且有一點(diǎn)要特別注意，由于LED裝上屏后，要封上一層黑膠，這會(huì)降低LED的亮度，再加上各種不同的LED在老化后都有不同程度的衰減，根據(jù)我們多年的經(jīng)驗(yàn)，為使顯示屏達(dá)到在陽(yáng)光下圖像清晰所必需的5000Nit，最好將設(shè)計(jì)值提高30%，即為6500Nit比較安全。
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Lens的光學(xué)設(shè)計(jì)
其實(shí)LED就是一個(gè)十分精密的光學(xué)系統(tǒng)，碗杯、晶片和Lens的搭配要十分得當(dāng)才是一個(gè)好的光學(xué)設(shè)計(jì)，一般地說(shuō)，我們?cè)瓉?lái)大部份封裝廠都沒有很重視這一點(diǎn)，這也是我們的顯示屏技術(shù)落后的一個(gè)很重要的原因，我們經(jīng)過(guò)大量的分析，發(fā)現(xiàn)紅色晶片和雙墊極的綠、蘭色晶片，在晶片的材質(zhì)、各結(jié)構(gòu)層的厚薄、折射率以及它們裸晶光斑都有很大的差異，且它們的物理尺寸也相差太大，要想使R/G/B三種顏色的LED在左右各90度的范圍內(nèi)保持高度一致，須使用不同的光學(xué)Lens，由此公司投入力量研制出了兩幅光學(xué)Lens（模條），一幅為RED晶片專用，另一幅為綠、蘭色專用，這樣我們就成功地解決了這個(gè)多年的難題，下面我們將這兩種方法的R/G/B三色配光圖作一比較，以便大家更明確。
前兩幅圖是雷曼光電自行研制產(chǎn)品的配光效果，后兩幅是以前用公模的產(chǎn)品的配光效果，從圖中可以看出，原來(lái)公模的產(chǎn)品在50度角度左右可能會(huì)偏紅，要調(diào)整到比較理想的效果比較困難。雷曼光電自行研制的產(chǎn)品考慮到了客戶的這種需求，在左右90度的三種顏色的配光都較為理想，這就為顯示屏的白平衡調(diào)節(jié)提供了強(qiáng)有力的支持。
在全彩顯示屏用橢圓燈的產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)中，我們還必須考慮到一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的的問(wèn)題，即做成模塊之后的整體配光效果，除了做成模塊實(shí)際觀察之外，我們還可以借助理論分析的方法來(lái)找出設(shè)計(jì)中的不足，現(xiàn)將我司的經(jīng)驗(yàn)提出與大家共享。同樣，下圖中的X軸為LED的發(fā)光角度，Y軸為LED的相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度，對(duì)一個(gè)理想的配光方案來(lái)說(shuō)，我們希望它的光強(qiáng)分布在（COSX+COS2X）/2上，考慮到實(shí)際上LED生產(chǎn)過(guò)程中的種種變異因素，它可以有一定的偏差，我們假定這個(gè)偏差是5度，那么我們所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的光強(qiáng)分布須壓在（COS（X+5）+COX2（X+5））/2與（COS（X-5）+COX2（X-5））/2之間，這樣可以保證模塊在整個(gè)觀察角度都能保持高度的一致。
上圖中的標(biāo)準(zhǔn)線1，標(biāo)準(zhǔn)線2，標(biāo)準(zhǔn)線3的含義如下：
標(biāo)準(zhǔn)線1：（COSX+COS2X）/2
標(biāo)準(zhǔn)線2：（COS（X+5）+COX2（X+5））/2
標(biāo)準(zhǔn)線3：（COS（X-5）+COX2（X-5））/2
壓在三條標(biāo)準(zhǔn)線之間的是我們雷曼R/G/B的光強(qiáng)分布曲線，從圖中可以看出，我們的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是能夠滿足高品質(zhì)顯示屏需求的。
對(duì)于屏體來(lái)說(shuō)，屏體的光強(qiáng)分布是用某一角度（X）的相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度L比上此角度（X）的余弦值，即L/COSX，這樣，我們可以得到理論上屏體的光強(qiáng)分布，雷曼R/G/B屏體理論配光曲線如下左圖所示：
從上面兩幅分析圖我們可以清楚看到這兩種不同設(shè)計(jì)的區(qū)別，經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的配光方案在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)就充分體現(xiàn)出來(lái)了。
