北京中联视美光电科技
(LED显示屏 )
培
训
资
料
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目录
第一节 LED显示屏引领时代发展的潮流………………………………(3)
第二节 LED电子显示屏发展状况及趋势………………………………(5)
(一)LED显示屏发展的简要回顾
(二)我国LED显示屏的发展现状
(1) 产业状况
(2) 市场发展及应用
(三)LED显示屏的发展趋势
第三节 LED显示屏基本知识……………………………………………(10)
(一)LED显示屏概述
(二)LED显示屏分类
(三)LED显示屏特点
(四)LED显示屏的基本概念
(五)LED显示屏的大小计算
(六)LED显示屏的亮度计算
(七)LED显示屏的安装方式及简图
(八)LED显示屏的控制系统
(九)LED显示屏的应用
(十)公司主要产品部分参数
第四节 led电子显示屏问题与解答……………………………………(20)
第五节 LED显示屏通用技术特点………………………………………(22)
第六节 led电子显示屏的设计与选择…………………………………(24)
第七节 台湾LED产业概况及发展趋势…………………………………(25)
注:建议第三节熟看,其它参考
第一节 LED显示屏引领时代发展的潮流
被誉为“照亮未来的技术”的LED(Light-Emitting-Diode-发光二极管),渐渐走近了我们的日常生活,并将推动显示器领域发生一次革命性巨变。LED显示器技术的发展速度超出了专家的预测,作为一个新兴产业,10年内,LED显示器有望达到30亿美元的产值。液晶显示器也将和CRT显示器一样,退出主流舞台!
目前,世界上对省能源、轻量化、小型化、高可信度的产品需求极为迫切,而LED完全符合这些条件。LED属于全固体冷光源,更小、更轻、更坚固,工作电压仅有两伏特,使用寿命长达十多年。按照通常的光效定义,LED的发光效率并不高,但由于LED的光谱几乎全部集中于可见光频段,效率可达80-90%。LED显示器件问世至今已有20余年,由于原材料的采用和工艺上的限制,前10年间很难普及。进入九十年代后,随着工艺的不断改进以及原材料的发展,LED显示器件在寿命和亮度指标上都有了突飞猛进的发展,成本也大大降低。
在性能上,LED发展十分迅速。2001年,红色LED的亮度为1000mcd,比1982年的3mcd高出500-3300倍,转换效率也达到20%。高亮度LED的出现具有划时代意义,它将是人类继爱迪生发明白炽灯泡之后最伟大的发明之一。最早研制的LED只能发出红色的光,用于电子设备中的指示灯,随着黄色、绿色和蓝色LED相继问世,如今,LED已能发出红色、黄色、蓝色、绿色、橙色、琥珀色、蓝绿双色、红绿双色、黄绿色、纯绿色、翠绿色、白色各种光束。
LED的技术进步是扩大市场需求及应用的最大推动力。最初,LED只是作为微型指示灯,在计算机、音响和录像机等高档设备中应用,随着大规模集成电路和计算机技术的不断进步,LED显示器正在迅速崛起,近年来逐渐扩展到证券行情股票机、数码相机、PDA以及手机领域。
LED显示器集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体,以其色彩鲜艳、动态范围广、亮度高、寿命长、工作稳定可靠等优点,成为最具优势的新一代显示媒体,目前,LED显示器已广泛应用于大型广场、商业广告、体育场馆、信息传播、新闻发布、证券交易等,可以满足不同环境的需要。
几种主要显示器性能比较
类型 | 显示容量 | 对比度 | 彩色化 | 灰度 | 亮度 | 功耗 | 画面大小 | 数字化 | 寿命 | 成本 |
LED(二极管) | 很大 | 很好 | 很好 | 很好 | 很好 | 小 | 很大 | 很好 | 很长 | 很低 |
VFD(荧光) | 不大 | 好 | 不好 | 不好 | 好 | 小 | 大 | 好 | 一般 | 很低 |
PDP(等离子) | 很大 | 好 | 很好 | 好 | 较好 | 小 | 大 | 很好 | 一般 | 较高 |
CRT(电子束) | 大 | 很好 | 很好 | 很好 | 一般 | 较小 | 小 | 不好 | 一般 | 较高 |
LED显示器与LCD显示器相比,LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面,都更具优势。LED与LCD的功耗比大约为10:1,而且更高的刷新速率使得LED在视频方面有更好的性能表现,能提供宽达160°的视角,可以显示各种文字、数字、彩色图像及动画信息,也可以播放电视、录像、VCD、DVD等彩色视频信号,多幅显示屏还可以进行联网播出。有机LED显示屏的单个元素反应速度是LCD液晶屏的1000倍,在强光下也可以照看不误,并且适应零下40度的低温。利用LED技术,可以制造出比LCD更薄、更亮、更清晰的显示器,拥有广泛的应用前景。由于采用能够发光的有机材料,有机LED发光不需要背光,比液晶显示器造价更低,耗电量更少。可以相信,LED技术成熟之日,即是液晶显示屏退出市场“主角”之始。未来二三年,采用LED显示屏的公共环境将成为主流。
第二节 LED电子显示屏发展状况及趋势
LED电子显示屏发展状况及趋势
LED显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体,它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成在面积显示屏幕,以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、价格性能比高、使用成本低等特点,在短短的十来年中,迅速成长为平板显示的主流产品,在信息显示领域得到了广泛的应用。
一、 LED显示屏发展的简要回顾
发光二极管(LED)是六十年代未发展起来的一种半导体显示器件,七十年代,随着半导体材料合成技术、单晶制造技术和P-N结形成技术的研究进展,发光二极管在发光颜色、亮度等性能得以提高并迅速进入批量化和实用化。进入八十年代后,LED在发光波长范围和性能方面大大提高,并开始形成平板显示产品即LED显示屏。
LED显示屏发展经历了三个阶段:
(1)1990年以前LED显示屏的成长形成时期。一方面,受LED材料器件的限制,LED显示屏的应用领域没有广泛展开,另一方面,显示屏控制技术基本上是通讯控制方式,客观上影响了显示效果。这一时期的LED显示屏在国外应用较广,国内很少,产品以红、绿双基色为主,控制方式为通讯控制,灰度等级为单点4级调灰,产品的成本比较高。
(2)1990-1995年,这一阶段是LED显示屏迅速发展的时期。进入九十年代,全球信息产业高速增长,信息技术各个领域不断突破,LED显示屏在LED材料和控制技术方面也不断出现新的成果。蓝色LED晶片研制成功,全彩色LED显示屏进入市场;电子计算机及微电子领域的技术发展,在显示屏控制技术领域出现了视频控制技术,显示屏灰度等级实现16级灰度和64级灰度调灰,显示屏的动态显示效果大大提高。这一阶段,LED显示屏在我国发展速度非常迅速,从初期的几家企业、年产值几千万元发展到几十家企业、年产值几亿元,产品应用领域涉及金融证券、体育、机场、铁路、车站、公路交通、商业广告、邮电电信等诸多领域,特别是1993年证券股票业的发展更引发了LED显示屏市场的大幅增长。LED显示屏在平板显示领域的主流产品局面基本形成,LED显示屏产业成为新兴的高科技产业。
(3)1995年以来,LED显示屏的发展进入一个总体稳步提高产业格局调整完善的时期。1995年以来,LED显示屏产业内部竞争加剧,形成了许多中小企业,产品价格大幅回落,应用领域更为广阔,产品在质量、标准化等方面出现了一系列新的问题,有关部门对LED显示屏的发展予以重视并进行了适当的规范和引导, 目前这方面的工作正在逐步深化。
二、我国LED显示屏的发展现状
1、产业状况
近年来,平板显示(FPD)技术不断进步。不断创新的LED,LCD,PDP和OLED等显示技术频频出现在各媒体的头版,这其中LED表现尤为突出。多年来,LED依靠其独特的低价、低耗、高亮度、长寿命等优越性一直在平板显示领域扮演着重要的角色,并且在今后相当长的一段时期内还有相当大的发展空间。
LED应用可分为两大类:一是LED单管应用,包括背光源LED,红外线LED等;另外就是LED显示屏,目前,中国在LED基础材料制造方面与国际还存在着一定的差距,但就LED显示屏而言,中国的设计和生产技术水平基本与国际同步。
产业初具规模
经过近十年的发展,我国LED显示屏产业发展目前已初具规模,基本形成了一批具有一定规模的骨干企业。进入新世纪,光电子产业得到广泛的重视,一些具有实力和影响的企业把LED显示屏作为经营战略发展的重要内容,涉足LED显示屏产业,中国加入WTO、北京申奥成功等,成为LED显示屏产业发展的契机,预计在近两年内,我国的LED显示屏产业将会有较大的调整和发展。
1998年底LED显示屏专委会进行了一次不完全统计,根据统计结果,1998年度销售总额在1000万元以上的企业有20多家,其销售总额达6亿元左右,占行业市场总额的85%以上;全国从事LED显示屏的各企业有100余家,从业人员近6000人,行业年度销售总额8亿元人民币,此前的1996、1997年的增长速度均保持40%左右,1998年略有回落,增长速度大概在30%左右。1998年成立的中国光学光电子待业协会光电器件分会LED显示屏专业委员会,集中了全国有代表性和影响的LED显示屏主要生产企业,成立之初有55家成员单位,目前已发展到67家,基本上包括了全国LED显示屏行业的主导企业。
至2000年度,LED显示屏专业委员会成员单位的年产值已逾11亿元人民币,所度销售额超过了10亿元人民币。与1999年相比,全行业产销值的平均增长为10%以上,其中个别企业的增长了近两倍,有几个企业增长了50%以上,大部分企业稳中有升,也有少数是下滑的,估计,这个产值占全国同行业的75%以上。从业人数近9000人,其中专业技术人员4000多人,约占全员的45%,具有中高级技术职称的有2400多人,约占全员的28%。这些人员大部分从事技术开发,就整个行业来说,具有较强的开发能力。
技术相对领先
我国LED显示民间产业在规模发展的同时,产品技术推陈出新,一直保持比较先进的水平。90年代初即具备了成熟的16级灰度256色视频控制技术及无线遥控等国际先进水平技术,近年在全彩色LED显示屏、256级灰度视频控制技术、集群无线控制、多级群控技术等方面均有国内先进、达到国际水平的技术和产品出现;LED显示屏控制专用大规模集成电路也已由国内企业开发生产并得到应用。
目前国内主要LED显示民间制造厂商主要集中在华东、华北、华南区域,大型制造商的市场范围几乎覆盖整个国内市场。国内LED厂商数量也在逐增加,目前比较上规模的(年产值在300万元以上)估计有150余家,其中年产值上千万的有20余家。而且由于国产LED显示屏的性价比比较高,市场占有率近100%,国外同类产品基本没有市场。
近几年来,LED显示屏相关技术也取得了较大的发展,主要表现在两方面:一是前端器件部分;二是后端控制部分。
前端显示器件
LED显示屏前端显示器件性能提高很快。目前,全彩色显示已基本没有技术上的障碍了。而且,在原来红色、绿色和蓝色LED的基础上,又出现了纯绿色和高亮度的红色LED产品。但中国目前在LED显示屏的基础材料主要是从国外进口,国内只能生产红色LED。除此之外,LED的封装技术也取得了一定的进步。原来采用的是单管或点阵模块,而现在随着全彩色显示技术的不断成熟与完善,普遍采用了表面贴装技术(SMD),采用SMD的优势在于:封装密度高,视觉效果好,且增大了LED显示屏的视角,可以达到120—150°。
后端控制电路
LED显示屏后端控制原来使用常规的控制电路。随着控制技术的不断完善和控制芯片的应用,普遍采用LED专用集成电路(ASIC),它可根据LED显示的特点,对灰度及每个象素进行控制及调节,这就使得显示亮度和色彩效果都有了较大的提高、由于技术水平和造价等方面的原因,目前LED控制芯片产品主要掌握在国外公司手中,如Maxim(美信)、Agilent(安捷伦)、东芝(Toshiba)等。与此同时,中国国内也有一些厂家研制并生产LED显示屏控制电路,但由于性能因素,推广使用尚有待时日。
除了LED显示技术本身的发展,随着网络技术的不断进步和实际应用的需求,目前,网络型、智能型LED控制技术也出现了新的发展势头,这就对传统的一台微机控制一个或多个LED显示屏提出了新的挑战。由于LED显示屏控制技术与网络技术原先是彼此独立的,现在要把二者结合起来,实现LED显示屏的网络控制,就需要从事LED控制技术的科研人员能够开发出符合网络系统协议与规范的相关软、硬件,这在今后还要有比较长的一段路要走。
2、市场发展及应用
中国LED显示屏主宰国内市场
由于LED显示屏具有高亮度、可拼接使用、方便灵活、高效、低耗等优点,使得它在大面积显示,特别在体育,广告,金融、展览、交通等领域的应用相当广泛。就整个LED显示屏系统而言,中国与国际处在同一技术水平,因为国内产品在性价比方面具有得天独厚的优势,市场占有率在90%以上,国外同类产品很难打入中国市场;目前,中国有100多家LED显示屏厂商,90%以上都是民营的高科技企业,其中,拥有自己的生产基地,一支稳定的研发队伍,具有一定生产规模的有20-30家,但是,应该看到,在规模方面还不是很大,年产值在1000万元以上的企业则不多。原因之一在于:LED显示屏的设计及生产技术已达到了相当成熟的阶段,进入该行业的门槛不高,因此,诸多公司和厂家涉足LED显示屏的设计和生产,难以形成几家公司拥有较大规模生产能力的态势。
从93年至今,全国LED市场保持持续增长(据台湾PIDA估计,国内显示屏市场年增长率为40%左右)。光电基础产业的发展促进了LED显示民间产业近年来年迅速发展。据电子工业年鉴及一些专业杂志的统计,97年LED管产量比96年只增加了7亿只,但同期LED产值增加了1389百万,(国内LED显示民间所用的LED绝大多数是进口的,尤其是绿灯和蓝灯)其中包括LED显示屏产值部分。实际上,在97年增加的13.89亿产值中相当一部分是LED显示屏创造的产值,因此,台湾PIDA估计的99年大陆LED显示屏7.7亿人民币产值是一个保守的数字。
以LED显示屏专业委员会统计估算的1998年的8亿元人民币产值为基础,我们推测1996年的LED显示屏市场产值应该是4亿多,实际统计1997年为6亿多,1999年为10亿多,据最新的统计推算,2000年全国的LED显示屏市场产值为14-15亿。2001年统计的全国LED显示屏市场销售额约20亿元人民币,年增长率1996、1997、1999、2000、2001年均在40%左右,只有1998年为30%。在2001年全国LED显示屏市场销售额中,LED显示屏专业委员会成员单位占80%,有16亿多。
目前在国内市场上,国产LED显示屏的市场占有率近100%,国外同类产品基本没有市场,四十三届世乒赛主会场天津体育中心、京九铁路、北京西客站首都机场、浦东机场等,均由国内代表企业中标。国内LED显示屏产品及市场发展迅速,厂家众多,但目前主导骨干企业群尚在形成之中,处于群雄逐鹿的时代。随着LED显示产品行业的竞争逐步变得有序,市场即将转入规模化、品牌化竞争,当逐步形成实力占据市场分额50%以上的三到五家企业时,显示屏市场将趋于成熟。
我国发光二极管(LED)显示屏产业从90年代初兴起,近几年不断获得新的突破,应用范围不断拓宽,市场发展迅速,已成为新世纪极具发展潜力的电子产品之一。2004年LED显示屏国内市场销售总额约为13.5亿元,比2003年市场销售总额增长35%。
根据LED显示屏专业委员会的统计,2001年成员单位的出口额约为4亿元人民币,这是LED显示屏走向国际市场的良好迹象。国产LED显示屏走出国门加入国际市场将使LED产业得到大的提升。
LED显示屏的应用涉及社会经济的许多领域,主要包括:
(1)证券交易、金融信息显示。这一领域的LED显示屏占到了前几年国内LED显示屏需求量的50%以上,目前仍为LED显示屏的主要需求行业。上海证券交易所、深圳证券交易所及全国上万家证券、金融营业机构广泛使用了LED显示屏。
(2)机场航班动态信息显示。民航机场建设对信息显示的要求非常明确,LED显示屏是航班信息显示系统FIDS(Flight information Display system)的首选产品,首都机场、上海浦东国际机场、海口美兰机场、珠海机场、厦门高崎机场、深圳黄田机场、广州白云机场及全国数十家新建和改扩建机场都选用了国产的LED显示屏产品。
(3)港口、车站旅客引导信息显示。以LED显示屏为主体的信息系统和广播系统、列车到发揭示系统、票务信息系统等共同构成客运枢纽的自动化系统,北京站、北京西站、南昌站、大连港等国内重要火车站和港口都安装了国内厂家提供的产品和系统。
(4)体育场馆信息显示。LED显示屏已取代了传统的灯泡及CRT显示屏,四十三届世乒赛主场地天津体育中心首次采用了国产彩色视频LED显示屏,受到普遍好评,上海体育中心、大连体育场等许多国内重要体育场馆相继采用了LED显示屏作为信息显示的主要手段。
(5)道路交通信息显示。智能交通系统(ITS)的兴起,在城市交通、高速公路等领域,LED显示屏作为可变情报板、限速标志等,替代国外同类产品,得到普遍采用。
(6)调度指挥中心信息显示。电力调度、车辆动态跟踪、车辆调度管理等,也在逐步采用高密度的LED显示屏。
(7)邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。遍布全国的服务领域均有国产LED显示屏在信息显示方面发挥作用。
(8)广告媒体新产品。除单一大型户内、户外显示屏做为广告媒体外,国内一些城市出现了集群LED显示屏广告系统;列车LED显示屏广告发布系统也已在全国数十列旅客列车上得到采用并正在推广。
行业发展正在逐步规范
1995年以前,LED显示屏的生产无行业规范。1996年原电子部委托蓝通公司制定《LED显示屏通用规范》,1998年1月正式作为电子行业标准发布实施,使LED显示屏产业标准化工作开始走向规范。1998年初,中国光协光电器件分会加强了LED显示屏行业的管理和业务,在引导规范行业发展、开展光电器件与LED显示屏产品技术及检测标准交流协调等方面积极开展工作,目前正在就标准体系和具体标准的建立组织力量进行有关工作。随着产品标准体系的形成和系列标准的实施,LED显示屏产业在向健康有序的方向发展。
三、LED显示屏的发展趋势
现代信息社会中,作为人一机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展,进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代,LED显示屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展,并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。
2005-2010年我国LED显示屏将在电信、邮政、金融系统、商业系统、交通系统、体育场馆等领域不断开拓市场,寻求发展空间。据CCID微电子研究所预计,2005-2010年我国的LED显示屏的需求量将以平均每年30%的速度递增, 2005年市场需求金额将达到20亿元;到2008年中国市场LED的市场需求金额将达38亿元,其中高亮度LED和普通亮度(中低亮度)LED将各占50%。
高亮度、全彩化
蓝色及纯绿色LED产品自出现以来,成本逐年快速降低,已具备成熟的商业化条件。基础材料的产业化。使LED全彩色显示产品成本下降,应用加快。以全彩色户外φ26显示屏为例,1996年的产品市场价格每平方米在12万元左右,1999年已降至7-8万人民币/m2,LED产品性能的提高,使全彩色显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果,完全可以满足户外全天候的环境条件要求,同时,由于全彩色显示屏价格性能比的优势,预计在未来几年的发展中,全彩色LED显示屏在户外广告媒体中会越来越多地代替传统的灯箱、霓红灯、磁翻板等产品,体育场馆的显示方面全彩色LED屏更会成为主流产品。全彩色LED显示屏的广泛应用会是LED显示屏产业发展的一个新的增长点。
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,主要分布在美国、欧洲、亚洲(日本、中国台湾、中国)。国内从1994、1995年开始生产全彩色显示屏,到2001年底,全国范围内的全彩色LED显示屏达到500多块。全彩色LED显示屏的广泛应用会是LED显示屏产业发展的一个新的增长点。
标准化、规范化
材料、技术的成熟及市场价格的基本均衡之后,LED显示屏的标准化和规范化将成为LED显示屏发展的一个新趋势。近几年业内的发展,市场竞争在传统产品条件下是以价格作为主要的竞争手段,几番价格回落调整达到基本均衡,产品质量,系统的可靠性等将成为主要的竞争因素,这就对LED显示屏的标准化和规范化有了较高要求,业内一些骨干企业已开始在企业实施ISO9000系列标准。行业规范和标准体系的形成,对产品的检测有了相对统一的认识和评判依据,生产条件差、技术性不强、售后服务体系不完善的企业将受到市场的淘汰,预计今后几年内一批小规模LED显示屏厂商会逐步淡出,行业的发展趋于有序。
产品结构多样化
信息化社会的形成,信息领域愈加广泛,LED显示屏的应用前景更为广阔。预计大型或超大型LED显示屏的主流产品局面将会发生改变,适合于服务行业特点和专业性要求的小型LED显示屏会有较大提高,面向信息服务领域的LED显示屏产品门类和品种体系将更加丰富,部分潜在市场需求和应用领域将会有所突破,如公共交通、停车场、餐饮、医院等综合服务方面的信息显示屏需求量将有更大的提高,大批量、小型化的标准系统LED显示屏在LED显示屏市场总量中将会占有多数份额。
第三节 LED显示屏基本知识
几十年前大型的电子显示屏是用灯泡或照明灯构成,发展到后来的显像管(CRT),主要用在运动场所转播比赛,如今最先进的电子显示屏是LED显示屏。其它一些显示技术,如LCD,机电结构类的显示屏和灯泡显示在某些特定的场合还有一定的用途,但LED显示屏被证明是最可靠,高效,节能,明亮,在技术上也最方便实现.
LED发光技术的原理是某些半导体材料在通以电流的情况下会发出特定波长的光,这种电到光的转换效率非常高,对所用材料进行不同的化学处理,就可以得到各种亮度和视角的LED。
LED显示屏是将LED模块或像素管按照实际需要大小拼装排列成矩阵,配以专用显示电路,直流稳压电源,软件,框架及外装饰等,即构成一台LED显示屏。
一、LED显示屏概述
什么是LED?
在某些半导体材料的 PN 结中, 注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。 PN 结加反向电压, 少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称 LED 。
LED的特点
LED是发光二极管的简称(Light Emetting Diodeo)。由于它具有亮度高、响应速度快、低电压、功耗小、耐震动、耐冲击、寿命长等优点,使其成为室内外信息显示终端的主要发光器件。
LED与LED显示屏
LED 的发光颜色和发光效率与制作 LED 的材料和工艺有关 , 目前广泛使用的有红、绿、蓝三种。由于 LED 工作电压低(仅 1.5-3V ),能主动发光且有一定亮度 , 亮度又能用电压(或电流)调节,本身又耐冲击、抗振动、寿命长( 10 万小时), 所以在大型的显示设备中,目前尚无其他的显示方式与 LED 显示方式匹敌。
把红色和绿色的 LED 放在一起作为一个象素制作的显示屏叫双色屏或彩色屏 ; 把红、绿、蓝三种 LED 管放在一起作为一个象素的显示屏叫三色屏或全彩屏。 制作室内 LED 屏的象素尺寸一般是 2-10 毫米, 常常采用把几种能产生不同基色的 LED 管芯封装成一体, 室外 LED 屏的象素尺寸多为 12-26 毫米,每个象素由若干个各种单色 LED 组成 , 常见的成品称象素筒,双色象素筒一般由 3 红 2 绿组成,三色象素筒用 2 红 1 绿 1 兰组成。
无论用 LED 制作单色、双色或三色屏, 欲显示图象需要构成象素的每个 LED 的发光亮度都必须能调节,其调节的精细程度就是显示屏的灰度等级。灰度等级越高, 显示的图像就越细腻,色彩也越丰富,相应的显示控制系统也越复杂。一般 256 级灰度的图像,颜色过渡已十分柔和,而 16 级灰度的彩色图像,颜色过渡界线十分明显。所以,彩色 LED 屏当前都要求做成 256 级灰度的。
应用于显示屏的 LED 发光材料有以下几种形式:
① LED 发光灯(或称单灯) 一般由单个 LED 晶片,反光碗,金属阳极,金属阴极构成,外包具有透光聚光能力的环氧树脂外壳。可用一个或多个(不同颜色的)单灯构成一个基本像素,由于亮度高, 多用于户外显示屏。
② LED 点阵模块 由若干晶片构成发光矩阵 , 用环氧树脂封装于塑料壳内。适合行列扫描驱动,容易构成高密度的显示屏,多用于户内显示屏。
③ 贴片式 LED 发光灯( 或称 SMD LED) 就是 LED 发光灯的贴焊形式的封装,可用于户内全彩色显示屏,可实现单点维护,有效克服马赛克现象。
二、LED显示屏分类
LED 显示屏分类多种多样,大体按照如下几种方式分类:
(1)按使用环境分为户内 , 户外及半户外
户内屏面积一般从不到 1 平米到十几平米 , 点密度较高, 在非阳光直射或灯光照明环境使用,观看距离在几米以外,屏体不具备密封防水能力。
户外屏面积一般从几平米到几十甚至上百平米,点密度较稀 ( 多为 1000-4000 点每平米 ), 发光亮度在 3000-6000cd/ 平米 ( 朝向不同 ,亮度要求不同 ) , 可在阳光直射条件下使用,观看距离在几 十米 以外,屏体具有良好的防风抗雨及防雷能力。
半户外屏介于户外及户内两者之间 , 具有较高的发光亮度 , 可在非阳光直射户外下使用,屏体有一定的密封,一般在屋檐下或橱窗内。
(2) 按颜色分为单色,双基色,三基色( 全彩 )
单色是指显示屏只有一种颜色的发光材料,多为单红色, 在某些特殊场合也可用黄绿色 ( 例如殡仪馆 ) 。
双基色屏一般由红色和黄绿色发光材料构成。
三基色屏分为全彩色 (full color), 由红色,黄绿色 ( 波长 570nm) , 蓝色构成及真彩色 (nature color), 由红色,纯绿色 ( 波长 525nm), 蓝色构成。
(3) 按控制或使用方式分同步和异步
同步方式是指 LED 显示屏的工作方式基本等同于电脑的监视器, 它以至少 30 场 / 秒的更新速率点点对应地实监视器上的图时映射电脑像 , 通常具有多灰度的颜色显示能力,可达到多媒体的宣传广告效果。
异步方式是指 LED 屏具有存储及自动播放的能力,在 PC 机上编辑好的文字及无灰度图片通过串口或其他网络接口传入 LED 屏 , 然后由 LED 屏脱机自动播放,一般没有多灰度显示能力,主要用于显示文字信息,可以多屏联网。
(4) 按像素密度或像素直径划分
由于户内屏采用的LED点阵模块规格比较统一所以通常按照模块的像素直径划分主要有: ∮ 3.0mm 60000 像素 / 平米 ∮ 3.75mm 44000 像素 / 平米 ∮ 5.0mm 17000 像素 / 平米
户外屏的像素直径及像素间距目前没有十分统一的标准,按每平米像素数量大约有 1024 点, 1600 点 ,2000 点 ,2500 点 ,4096 点等多种规格。
(5)按显示性能可分为
视频显示屏:一般为全彩色显示屏
文本显示屏:一般为单基色显示屏
图文显示屏:一般为双基色显示屏
行情显示屏:一般为数码管或单基色显示屏;
三、LED显示屏特点
全面了解LED显示屏特点,是为了选择高性价比LED显示屏,与其它大屏幕终端显示器相比,LED显示屏主要有以下特点。
亮度高:色彩丰富鲜艳,户外显示屏的亮度大于8000mcd/m2,是目前唯一能够在户外全天候使用的大型;
寿命长:LED寿命长达100,000小时(十年)以上;
视角大:室内视角可大于160度,户外视角可大于120度;
结构模块化,屏幕面积可大可小,小至不到一平米,大则可达几百、上千平米;
易与计算机接口,支持软件丰富,操作方便灵活,画面清晰稳定。
显示屏联网:利用一台微机可以同时控制多个显示屏显示不同的内容,显示屏也可脱机工作。
既可以显示文字又可以显示图形图像,字体字型变化丰富。
注:常见大型显示终端对比
屏幕类型 | 优点 | 缺点 |
电视墙 | 全彩色、面积大 | 画面有分隔感、亮度低不能在户外用、色差大、造价高 |
PDP | 全彩色、画面细腻 | 面积不大、亮度低、寿命短 |
投影机 | 全彩色、画面细腻 | 亮度低不能在户外用、画面受光不均。 |
四、基本概念
LED:Light Emitting Diode(发光二极管)的缩写。
单点直径(Single dot diameter)指一个像素点的直径,单位通常为mm。
象素(PIXEL):
指每单个或多个发光管组成的发光点。是画面上可以被独立控制的最小单元 PIXEL是picture element的缩写,在三基色显示屏上,象素由三部分组成:红,绿,篮,每 一部分由一个或几个LED组成,理论上,分别调节红,绿,蓝的亮度,可以表现出任意颜色。
间距(PITCH)
相邻象素的中心距离。间距越小,可视距离越短。
分辨率(Resolution)
通常用于数字显示设备,表示总的象素数量,一般写成宽X高的形式,如800X600。
可视角度(Viewing Angle)
当观察者面对LED时可以看到LED的最大亮度,当观察者向左或右移动时,看到的亮度会减少,当亮度减到最大亮度的一半时,此时所处的角度加上向反方向移动得到的角度之和,称水平可视角度,垂直可视角度用同样方式测量。LED的视角厂家会给出参数。
亮度(Brightness)
亮度在任何显示设备中都是最重要的参数。亮度的主单位叫烛光(candela),用CD表示,单个LED的亮度通常用millicandelas,MCD,即千分之一CD,把一个平方米的LED亮度加在一起,就得到单位面积亮度,用尼特(NITS)表示,1 NITS=1 CD/m2。
红绿蓝三色的亮度必须平衡才能准确的还原真实色彩,换句话说,LED的白色必须是白色,而不是粉红色。如果红绿蓝都处于最高亮度,混合出的色彩通常不是白色,为了得到白色(通常称为6500K色温),红绿蓝中须有一个或两个的亮度调低,为了获取正确的白色,必须反复测量调整亮度,这个过程称白平衡。
可视距离(Viewing Distance)
对于各种显示器件来说,最佳的观察距离应该是人眼无法分辨出象素的最小距离,这个距离大约是点间距的3400倍。电视和电脑的观测距离通常要小于这个要求,但可接受的距离不能小于点间距的1700倍。
灰度等级(Grey Levels)
也称色彩深度,指不同亮度的数量,红绿蓝有各自的灰度,在全彩色系统中一般是256级灰度,可以产生256X256X256=16,777,216种颜色,在PC中称为24位色,在LED显示系统中称为8位系统。
LED显示屏能表现的色彩数量取决于RGB三色的灰度等级,在标准的全彩显示屏中为256级灰度,对于体育场馆的LED全彩系统,256灰度是不够的,无法准确的恢复还原色彩。
刷新率(Refresh Rate)
显示屏画面更新的速率,通常用赫兹表示(Hz)。与帧频是不同的。
帧频(Frame Rate)
显示屏每秒显示的图像帧的数量,通常取决于输入的信号(25 fps for PAL, 30 fps for NTSC)
场频(Field)
PAL和NTSC的一半帧,因为PAL和NTSC是隔行扫描,每次刷新只显示半帧图像。
高级概念
纯绿(Pure green)和真绿(true green)过去30年,各种颜色LED被相继开发出来,首先是红色,黄色,黄绿色,蓝色LED和纯绿LED在90年代相继被日亚工程师发明。至此,制造LED全彩色显示屏成为可能。播放视频的LED显示屏必须用纯绿,如果用黄绿来做,颜色肯定不真实,如果一个象素里绿管的数量很多,比红管和蓝管的数量多,那肯定是黄绿管,因为黄绿的亮度不够,必须用多个,但黄绿LED价格低廉。该种显示屏俗称伪彩屏。
GAMMA矫正(gamma correction)
这是一种通过变换函数来减少灰度数量,从而产生一个更接近真实环境的色彩和对比度,全彩屏实际表现的颜色受到很多限制,当夜晚时,必须降低屏体亮度,此时能够显示的色彩就会减少,因此,数字RGB显示的色彩肯定少于16M色,为了解决这个问题,需要更高层次的灰度,1Bill色的系统(红绿蓝各1024级色)可以表现更真实的色彩,因为从256级灰度扩大到1024级,极大的丰富了可表现的色彩数目。
虚拟象素技术(Virtual Resolution)
也称共享象素或动态象素,将4倍于物理象素的象素快速的按奇偶列和奇偶行分4次送到物理象素上显示,其效果相当于将间距缩小一半,其成本与传统做法基本相比,基本没增加,但可以做到原来4倍的分辨率。
一致性(Uniformity)
整个画面的质量很大程度上取决于LED的一致性。一致性的问题是LED固有的问题,当LED生产时。他们的亮度,视角,还有其它的特性实际上都不统一,这些参数分布在某一范围,制造商工艺控制的越好,这个范围越小,选用优质厂商提供的LED可以减少调试的工作量,人眼对颜色和亮度的敏感度相当高,对于LED之间的差别很容易察觉,特别在高亮的显示系统中,这种差别更大,设计者必须采用各种技术来消除这种差别,增加一致性。
色差(Colour Shift)
LED显示屏由红绿蓝三色组合来产生各种颜色,但这三种颜色由不同材料做成,视角是有差异的,不同LED的光谱分布都是变化的,这些能被观测的差异称为色差。当偏过一定角度观察LED时,其颜色发生改变,人眼判断真实画面的色彩的能力(比如电影画面)比观测计算机产生的画面要好。
单元板规格(Cell board size)
指单元板的尺寸,通常用单元板长乘以宽的表达式表示,以毫米为单位。(48×244)
单元板的解析度(Cell board pixels):
指一块单元板有多少个像素,通常用单元板像素的行数乘以列数的表达式表示。(如:64×32)
像素密度(Lattice density)
也称点阵密度,通常指每平方米显示屏上的像素个数。
每平方米最大的功耗(Consumption per sqm)
每平方米每小时的最大耗电量,通常是指显示屏全白色工作情况下的耗电量。因为在电源设计上我们采用了增容设计,所以在显示屏满负荷情况下,也不会达到电源的最大功率,对显示屏起到了很好的保护作用。
重量(Kg)
通常指每平方米屏体的重量(含电源、边框等),但不包括框架的重量。
通讯距离(Communication distance)
操作平台(电脑)与屏幕之间的距离。通常8芯网线传输不大于130米,光纤传输在500米—1300米。
支持模式(Support mode)
VGA的英文全称是Video Graphic Array,即显示绘图阵列,通常说的显卡接口。VGA支持在640X480的较高分辨率下同时显示16种色彩或256种灰度,同时在320X240分辨率下可以同时显示256种颜色.
肉眼对颜色的敏感远大于分辨率,所以即使分辨率较低图像依然生动鲜明。VGA由于良好的性能迅速开始流行,厂商们纷纷在VGA基础上加以扩充,如将显存提高至1M并使其支持更高分辨率如800X600或1024X768,这些扩充的模式就称之为VESA(Video Electronics Standards Association,视频电子标准协会)的Super VGA模式,简称SVGA,现在的显卡和显示器都支持SVGA模式。不管是VGA还是SVGA,使用的连线都是15针的梯形插头,传输模拟信号。
五、显示屏大小的计算方式。
1.室内显示屏的计算方式。
(1)给出屏的具体数据(长、宽,面积)。
a.例子:所做屏的规格是Φ5(指像素的直径)屏,屏长5.8米,宽2.6米。
b.首先,清楚Φ5屏的技术参数单元板规格为488×244mm,单元板解析度64×32
c.计算所用单元板的块数。
屏长或宽用的板数=预做屏长或宽÷单元板的长或宽
屏长用的板数:5.8米×1000÷488=11.89≈12
屏宽用的板数:2.6米×1000÷244=10.65≈11
d.计算实际的屏的大小。
实际屏长或宽用=单元板的长或宽×屏长或宽用的块数
实际屏长:488×12=5856mm 即5.856米
实际屏宽:244×11=2684mm 即2.684米
e.屏的面积:5.856×2.684=15.72(平方米)
注:通常情况屏体外边框尺寸在屏体尺寸基础上每边各加5-10cm。
f.屏的分辨率=屏用的板数×单元板的解板度
屏的分辨率=(12×64)×(11×32)
(2)只给出屏的面积,没有长宽。
a. 例子:做一个面积为9㎡的屏,屏的规格是Φ5(指像素的直径)。
b. 如果只给出了面积,长宽我们要自己算。可以按长、宽4:3或16:9的比例去算。这样画面效果好。(这里以4:3为例)
c. 理论屏屏长为:长=(面积÷12)的平方根×4
宽=(面积÷12)的平方根×3
即:长=3.46m
宽=2.60m
d. 长宽已经求出来了,下边的计算见(1)中的例子。
2.室外显示屏的计算方式。
(1)给出屏的具体数据(长、宽,面积)。
a.例子:要做P20的户外全彩屏长约10米,宽约6米
b.首先清楚,单元箱体的规格 (箱体长宽) 为1280×960mm,解析度为64×48
c.计算箱体的个数。
屏长或宽用的箱数=预做屏长或宽÷单元箱的长或宽
屏长用的箱体数:10米×1000÷1280=7.8123≈8
屏宽用的箱体数:6米×1000÷960=6.25≈6
d. 计算实际的屏的大小。
实际屏长或宽用=箱体的(规格)长或宽×屏长或宽用的箱体个数
实际屏长:1280×8=10240mm 即10.24米
实际屏宽:960×6=5760mm 即5.76米
e. 屏的面积:10.24×5.76=158.9824≈158.98(平方米)
f. 屏的分辨率=箱体的解析度长宽×箱体的长宽个箱=(64×10)×(48×6)
(2)只给出屏的面积,没有长宽。
a.例子:如果做一个P20的户外全彩屏面积大约为50平方米。
b. 如果只给出了面积,长宽我们要自己算。可以按长、宽4:3或16:9的比例去算。这样画面效果好。(这里以4:3为例)
c. 理论屏屏长为:长=(面积÷12)的平方根×4
宽=(面积÷12)的平方根×3
即:长=8.16m
宽=6.12m
d.大概长宽以求出,接下来的计算参考例(1)。
六、显示屏的亮度计算方法
以全彩屏为例,通常红、绿、蓝白平衡配比为3:4:1
红色LED 灯亮度:亮度(CD)/M2÷点数/M2×0.3(白平衡配比占30%)÷2
绿色LED 灯亮度:亮度(CD)/M2÷点数/M2×0.6(白平衡配比占60%)
蓝色LED 灯亮度:亮度(CD)/M2÷点数/M2×0.1(白平衡配比占10%)
(1) 已知整屏亮度求单管亮度。
例如:每平米2500 点密度,2R1G1B,每平米亮度要求为5000 cd/m2,则:
红色LED 灯亮度为:5000÷2500×0.3÷2=0.3cd=300mcd
绿色LED 灯亮度为:5000÷2500×0.6=1.2cd=1200mcd
蓝色LED 灯亮度为:5000÷2500×0.1=0.2cd=200mcd
每像素点的亮度为:0.3×2+1.2+0.2=2.0 cd=2000mcd
(2) 已知单管亮度求整屏亮度。
例如:以P31.25,日亚管为例。
HSM显示屏主要管芯规格 | 红 | 绿 |
HSM-PH-A+(日亚) | 180-440mcd | 1020-2400 mcd |
因为白平衡配亮度配比 红:绿:蓝=3:6:1 ;又白平衡的配比以绿管亮度去配其它管。所以如下:
由红:绿=3:6 可知,绿管亮度是红管的2倍,即红管亮度为:2400(蓝)÷2=1200mcd又因为红、绿、蓝四个管中,红管有2个,所以,单个红管的亮度为:1200÷2=600mcd。
由绿:蓝=6:1可知,绿管亮度是蓝管的6倍,即蓝管亮度为:2400(蓝)÷6=400mcd
因,1个发光像素=2红管+1绿管+1蓝管;
即一个像素的亮度=600(红)×2+2400(绿)+400(蓝)=3400mcd=3.4cd
每平方米亮度=1个发光像素的亮度×每平方米的像素密度(个数)=3.4cd×1024(像素个数)=3482cd。以光损20%计算,实际发光亮度应为:2785.28cd。
补充知识:
控制 LED 亮度的方法:
有两种控制 LED 亮度的方法。一种是改变流过 LED 的电流,一般 LED 管允许连续工作电流在 20 毫安左右,除了红色 LED 有饱和现象外, 其他 LED 亮度基本上与流过的电流成比例;另一种方法是利用人眼的视觉惰性,用脉宽调制方法来实现灰度控制, 也就是周期性改变光脉冲宽度(即占空比),只要这个重复点亮的周期足够短(即刷新频率足够高), 人眼是感觉不到发光象素在抖动。由于脉宽调制更适合于数字控制, 所以在普遍采用微机来提供 LED 显示内容的今天,几乎所有的 LED 屏都是采用脉宽调制来控制灰度等级的。
LED 的控制系统通是扫描板上集中控制各象素点灰度, 扫描板将来自控制箱的各行象素的亮度值进行分解(即脉宽调制),然后将各行LED的开通信号以脉冲形式(点亮为 1 ,不亮为 0 )按行用串行方式传输到相应的 LED 上,控制其是否点亮。这种方式使用器件较少,但串行传输的数据量较大,因为在一个重复点亮的周期内,每个象素在 16 级灰度下需要 16 个脉冲,在 256 级灰度下需要 256 个脉冲,由于器件工作频率限制, 一般只能使 LED 屏做到 16 级灰度。
另一种方法是扫描板串行传输的内容不是每个 LED 的开关信号而是一个 8位二进制的亮度值。每个 LED 都有一个自己的脉宽调制器来控制点亮时间。这样,在一个重复点亮的周期内,每个象素点在 16 级灰度下只需要 4个脉冲, 256 级灰度下只需 8 个脉冲,大大降低了串行传输频率。用这种分散控制 LED 灰度的方法可以很方便地实现 256 级灰度控制。常由主控箱、扫描板和显控装置三大部分组成。 主控箱从计算机的显示卡中获取一屏象素的各色亮度数据,然后重新分配给若干块扫描板, 每块扫描板负责控制 LED 屏上的若干行(列),而每一行(列)上 LED 的显控信号则用串行的方式传送。目前有两种串行传送显示控制信号的方式:一种
七、LED显示屏常用安装方式
(1)安装方式 (显示屏安装结构简图) ab落地式镶嵌式cd悬挂式支撑式ef支柱式壁挂式
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以上为目前显示屏安装中最常用的七种安装方式,对于室内显示屏一般采用 a 、 b 、 c 、 d 四种安装方式,户外显示屏以上方式均可采用。
(2)外框结构及外装饰
外框结构在设计上是由显示屏的安装要求和显示面积大小以及周围环境颜色而定, 在保证有足够的安装强度的前提下,尽量减少显示屏的安装重量。
对于室内显示屏外框通常有三种做法:黑色铝合金、铝合金外包不锈钢(亚光、亮光)和扳金一体化。
◇ 黑色铝合金外框结构简单,外框颜色接近显示屏底色。
◇ 铝合金外包不锈钢框架,采用拉丝不锈钢,美观、大方。
◇ 扳金一体化结构,其颜色为索尼灰,容易被视觉接收。另外在整体结构 方面比较紧凑,没有缝隙。其缺点是对显示屏的面积大小有要求。
对于户外显示屏为保证有足够的安装强度,其外框均为钢结构, 外装饰通常根据现场情况以及客户要求选用,通常采用外包铝塑板。其优点如下:
◇ 铝塑板颜色多样、品种丰富,可以根据不同要求选购;
◇ 铝塑板表面质量高,粗糙度小;
◇ 铝塑板可以实现胶缝拼接,表面可以等距离布置线条,合乎美观要求;
八、LED显示屏的控制系统
LED控制系统分类与LED显示屏分类相对应,主要是以显示性能和显示色彩来分。根据屏的大小及客户要求可采用异步控制或者同步控制。
(a )异步RS232 通讯方式控制(计算机串口)
说明: 异步控制是接收并存储由 PC 机上编辑好的文字和没有灰度的图形(PC 机通过串口发送数据给异步控制卡)再通过异步控制卡控制显示屏的显示,而且屏关电后,所要显示的内容存储在控制卡上存储器里面,屏开电后,异步控制卡上的 CPU 从卡上的内存读取内容再控制 LED 屏的显示 。
异步控制优点
实现的是脱机和存贮信息的功能, PC 机只起到修改 LED 显示屏内容的功能,显示的功能由异步控制实现,这样的好处是一台 PC 机可以控制多个显示屏,所以可以实现多屏联网使用。
异步控制的缺点
异步控制卡无法实现播放动画,图象的功能,而且控制卡存储的内容受控制卡内存的限制,只能存储几十幅内容,另外异步控制卡控制的屏面积有限Φ 5--- 控制在 7 平米以内, Φ 3.75---- 控制在 2.8 平米以内,超过控制范围的只能上同步控制。
注: 单个显示屏通讯距离超过 100 米 或 2 个以上显示屏联网使用需要加转换器( 232 转 422 转换器 200 元)
(b)同步256 级灰度控制
说明:同步控制是将 PC 机显示卡的信号实时传送到 LED 显示屏上 ,LED 显示屏和电脑显示器是同步显示的(所见即所得), 同步控制包括一块 DVI 显示卡,一块数据采集发送卡,一块数据接收卡(注:超过 512 点要用 2 块接收卡)
同步控制优点
能够实现播放动画,图象的功能,灰度等级输出可达到 256 级(对于单色屏就是 256 种颜色,对于双色屏就是可显示红256 色× 绿 256= 65536 种颜色)
( DVI 显示卡 + 256 级灰度控制卡,控制点数 1280 × 512 点,控制范围 Φ 5-- 长 9.76 米 , 高 3.9 米 ,Φ 3.7 5-- 长 6.1 米 , 高 2.448 米 )
注:如何知道在可控范围之内LED显示屏可以做多大面积?
可控制长度=控制卡点数(长)×点间距
可控制宽度=控制卡点数(宽)×点间距
可控制范围=可控制长度×可控制宽度
九、LED显示屏应用范围
LED 显示屏的应用涉及社会经济的许多领域,主要包括:
(1)交易、金融信息显示。 这一领域的 LED 显示屏占到了前几年国内 LED 显示屏需求量的 50% 以上,目前仍为 LED 显示屏的主要需求行业。 上海证券交易所、深圳证券交易所及全国上万家证券、金融营业机构广泛使用了 LED 显示屏。
(2)机场航班动态信息显示。民航机场建设对信息显示的要求非常明确, LED 显示屏是航班信息显示系统 FIDS ( Flight information Display system )的首选产品 ,首都机场、上海浦东国际机场、海口美兰机场、珠海机场、厦门高崎机场、深圳黄田机场、 广州白云机场及全国数十家新建和改扩建机场都选用了国产的 LED 显示屏产品。
(3)港口、车站旅客引导信息显示。 以 LED 显示屏为主体的信息系统和广播系统、列车到发揭示系统、票务信息系统等共同构成客运枢纽的自动化系统,北京站、 北京西站、南昌站、大连港等国内重要火车站和港口都安装了国内厂家提供的产品和系统。
(4)体育场馆信息显示。 LED 显示屏已取代了传统的灯泡及 CRT 显示屏, 四十三届世乒赛主场地天津体育中心首次采用了国产全彩色视频 LED 显示屏,受到普遍好评,上海体育中心 、 大连体育场等许多国内重要体育场馆相继采用了 LED 显示屏作为信息显示的主要手段。
(5)道路交通信息显示。智能交通系统( ITS )的兴起,在城市交通 、 高速公路等领域, LED 显示屏作为可变情报板、限速标志等,替代国外同类产品,得到普遍采用。
(6)调度指挥中心信息显示。电力调度、车辆动态跟踪、车辆调高度管理等, 也在逐步采用高密度的 LED 显示屏。
(7)邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。 遍布全国的服务领域均有国产 LED 显示屏在信息显示方面发挥作用。
(8)广告媒体新产品。除单一大型户内、户外显示屏做为广告媒体外, 国内一些城市出现了集群 LED 显示屏广告系统; 列车 LED 显示屏广告发布系统也已在全国数十列旅客列车上得到采用并正在推广。
(9)演出和集会。大型显示屏越来越普遍的用于公共和政治目的的视频直播, 如在我国建国 50 周年大庆、美国总统大选、莫斯科 850 周年庆典、 日本 NAGANNO 冬季奥运会、波兰教皇的访问、巴西狂欢节、世界各地的新千年庆典。 这些节日中大型显示屏增加了艺术影响力,在播放广告和信息的同时也团结了人们。
(10)展览和租赁。在许多展览会, LED 显示大屏幕作为展览组织者提供的重要服务内容之一,向参展商提供有偿服务,国外还有一些较大的 LED 大屏幕的专业性租赁公司,也有一些规模较大的制造商提供租赁服务。
十、公司主打产品技术参数
全彩LED显示屏参数表
备注:1)以上参数仅供参考;
2)功耗、重量、管芯参数以实物实测为准。
第四节 led电子显示屏问题与解答
1. 考虑用户场地所能允许的屏体面积的因素有哪些?
(1) 有效视距与实际场地尺寸的关系;
(2) 像素尺寸与分辩率;
(3) 单元为基数的面积估计;
(4) 屏体机械安装及维护操作空间;
(5) 屏体倾角对距离的影响。2. 用户需要的播放效果有哪些?
(1) 文字显示:视其文字尺寸及分辩需求而定;
(2) 普通视频显示:320×240 点阵;
(3) 数字标准DVD 显示:≥640×480 点阵;
(4) 完整计算机视频:≥800×600 点阵;
3. 环境亮度对于屏体有哪些亮度要求?
一般亮度要求如下:
(1) 室内:>800CD/M2
(2) 半室内:>2000CD/M2
(3) 户外(坐南朝北):>4000CD/M2
(4) 户外(坐北朝南):>8000CD/M2
4. 红绿蓝在白色构成方面有什么样的亮度要求?
红、绿、蓝在白色的成色方面贡献是不一样的。其根本原因是由于人类眼睛的视网
膜对于不同波长的光感觉不同而造成的。经过大量的实验检验得到以下大约比例,供参
考设计:
简单红绿蓝亮度比为:3:6:1
精确红绿蓝亮度比为:3.0:5.9:1.1
5. 为什么高档全彩显示屏要用纯绿管?
在实际LED 显示屏生产时,应选择发光效率高而又能获得显色丰富鲜艳的三基色
LED 灯管,以使在色度图中的色三角形面积尽可能在且靠近舌形谱色曲线,来满足丰富
的彩色和发出足够的亮度而舌形曲线顶尖为515nm 波长光,所以高档LED 显示屏选用
波长接近于515nm 的纯绿色光LED 管,例如选用520nm、525nm 或530nm 波长光的
LED 灯管。
6. 在明确亮度及点密度的要求条件下,如何计算机单管的亮度?(以两红、一绿、一蓝为例)
红色LED 灯亮度:亮度(CD)/M2÷点数/M2×0.3(白平衡配比占30%)÷2
绿色LED 灯亮度:亮度(CD)/M2÷点数/M2×0.6(白平衡配比占60%)
蓝色LED 灯亮度:亮度(CD)/M2÷点数/M2×0.1(白平衡配比占10%)
注:详细计算方法见第三节。
7. 为什么选用DVI 显示接口标准?
(1) DVI 显示卡接口是符合计算机国际标准的显示接口;
(2) 无需打开机箱,即可方便安装;
(3) 显存高,动态画面显示能力强;
(4) 软硬件兼容能力强;
(5) 支持所有操作系统及应用软件,显示灵活方便;
(6) 大批量生产,成本低,维护方便。
8. 显示屏能不能用笔记本控制,为什么?
可以。笔记本电脑的显卡是内置的,无法实现与控制系统的连接。但是可以外接一个装置。
9. 全彩屏使用日亚管与使用国产管除价格外有哪些区别?
(1)管芯:日亚公司自主生产管芯,国产管一般使用美国或台湾公司的管芯;
(2)封装:日亚公司自主封装,国内无生产工厂,国产管封装厂家较多;
(3)一致性:日亚管同批管芯波长相差较小,一致性好,国产管一致性相对较差;
(4)使用寿命:日亚管使用寿命相对较长,国产管衰减比较严重;
10.室内模块全彩屏与贴片全彩屏有什么区别?
(1)发光部分:模块全彩屏的显示模块一般为黄绿的,纯绿的模块价格较贵;
贴片全彩屏一般使用纯绿管芯;
(2)显示效果:模块全彩屏像素点视觉感觉较粗,亮度较低,容易有马赛克现象;
贴片全彩屏一致性较好,亮度较高;
(3)维护:模块全彩不易维护,整块模块更换成本较高;
贴片全彩易维护,可进行单灯维修更换;
11.户外屏能不能用表贴LED,为什么?
不能。户外屏安装结构要求严格,贴片LED 无法适应户外的恶劣环境;
户外屏亮度要求较高,目前贴片LED 无法达到户外屏的亮度要求。
12.户外屏的生产周期为什么比较长?
(1)原料采购:LED 灯管采购周期较长,尤其进口管芯,订货周期需4—6 周;
(2)生产工艺复杂:需经过PCB 设计、罩壳制作、灌胶、调白平衡等;
(3)结构要求严格:一般为箱体设计,需考虑防风、防雨、防雷等。
13.如何帮助用户选择适合的显示屏?
(1)显示内容的需要;
(2)可视距离、视角的确认;
(3)屏体分辩率的要求;
(4)安装环境的要求;
(5)成本的控制;
14.显示屏一般的长宽比例是多少?
图文屏:根据显示的内容确定;
视频屏:一般为4:3 或接近4:3;理想的比例为16:9。
15.一套控制系统能够控制的点数?
通讯屏A 卡:单色、双色1024×64
通讯屏B 卡:单色:896×512 双色:896×256
DVI 双色屏:1280×768
DVI 全彩屏:1024×512
16.显示屏的安装要求?
供电要求:供电接线点应在屏体尺寸之内
220V 市电供电,火线0 线接地线;
380V 市电供电,三火线一0 线接地线;
火线与0 线导线截面积相同;
10 千瓦以上显示屏应加降压启动设备。
通讯要求:通讯距离是以通讯线长为定义。
要以所安装显示屏的型号所用通讯线长度标准来安装通讯线。
通讯线禁止与电源线在同一线管内走线。
安装要求:显示屏安装左右水平,不准许后倾
吊装要加装上下调节杆
壁挂安装前要装前倾脱落钩
落地安装要加定位支撑螺栓。
伸缩式安装,考虑承重和灵活性等。
第五节 LED显示屏通用技术特点
1、 显示通用技术特点
a.256级灰度控制技术 b.非线性校正技术 c.Gamma校正技术
d.亮度调节技术 e.静态恒流驱动 f.帧同步技术 g.网络功能
2、显示屏专有技术特点
a.像素共享技术 b.8192级非线性灰度控制技术 c.二级Gamma校正技术
d.无级(连续)亮度调节 e.高清晰视频枝术应用 f.数字视频图像的无损传输
3、显示屏工艺特点
a.材料控制工艺
(1) LED的离散控制技术 (2) 排列/混色技术
b.模组控制工艺
(1) 标准化“大模组”结构 (2) 定位面罩的应用
(3) LED排列技巧 (4) 大模组结构对温度调节的影响
c.箱体结构设计工艺
(1) 定位柱的应用 (2) 密封式箱体结构
(3) “后维护”结构 (4) 航空接插头的应用
d.屏体结构
(1)平整度好 (2) 大视角 (3) 高强度 (4) 易于远距离运输
4、显示屏系统扩展技术优点综述
a.软件兼容性强:编辑、制作容易,显示内容丰富,布局随意,应变能力强
b.网络接口功能强大:具有广泛的网络接口功能
c.多种视频信号输入接口:标准信号,模拟RGB,高清晰电视信号,数字视频,有线电视
5、系统设计
1)、设计原则
a.设计系统使用的发光、驱动材料均为优质原材料,控制系统可以方便实现软、硬件升 级
b.针对发光材料的使用衰减,彩用单基色、单点亮度可调,确保亮度的一致性
c.采用行内领先的成熟技术,保证系统的安全稳定
d.高可靠性、实时性、容错性、不间断性移稳定运行
e.具有高清晰图像处理能力、快速的应急响应以及合理的网络运行环境
f.具有快速应变能力,处理临时出现的意外情况,保证公众信息的顺利传递
g.具有良好的扩展性能和方便的软/硬件升级空间
h.具有标准的模块化结构,方便屏体的拆装和日后的维护
2)、设计指导思想
a.满足视频、广告、现场直播、计时记分的各项基本使用要求
b.采用成熟的先进技术、高起点、高水平、高质量,保证显示屏系统使用的安全性、可靠性以及经济性能,确保万无一失
c.屏体结构模块化、标准化、方便安装、维护保养,降低安装维护成本
d.软件设计模块化、规范化、标准化,具有良好的用户操作界面和兼容性,同时具有良好的升级扩展空间
e.系统具有优良的节能、环保性能
f.严格遵照行业标准、检测标准、ISO9001国际质量认证标准设计
3)、设计依据
a.依据用户的实际需求 b.依据施工现场的实际情况 c.满足用户对显示屏使用功能的基本要求 d.用户提供的工程图纸
4)、硬件设计说明
a.控制系统设计 b.通讯系统设计 c.显示系统设计 d.计时时钟系统设计
6、结构设计
1)、材料选择
采用角钢作为屏体框架的主要材料,进行防腐、耐火处理
2)、箱体结构
采用大箱体结构,箱体材料进行打磨、镀锌、喷塑处理、具有防水/耐腐蚀功能。箱体具有厚度薄、重量轻、强度高,采用定位柱技术保证安装精度等特点。
3)、框架结构
由于采用标准的箱体结构,使得屏体框架结构简单,定位精度及屏体的安装工艺容易控制,保证了整屏的平整度
4)、联接结构
采用焊接和连接件并用的联接方式,简单易行,可以确保联接强度,同时提高屏体的安装效率
7、系统防护功能设计
1)、安全配电系统
a.上电系统(PLC智能上电/双源互投配电) b.防静电设计 c.防雷设计
2)、屏体结构安全设计
a.防风设计 b.防震设计 c.防水设计 d.防潮/防结露设计 e.防尘设计 f.防氧化/防腐蚀设计
3)、温度控制系统设计
A.屏体的散热系统及防高温设计
a.优良的驱动IC选择 b.完善的工艺设计 c.完备的系统防护设备
d.先进的系统防护技术:即“动态散热”技术,密封式对流散热,空调冷却式内部对流散热
B.屏体的防低温设计
进行低温模拟实验,即采用“低温模拟实验箱”模拟北方的现场环境,测试光材料、单元模组、驱动IC、线路板在低温下的工作特性,得出屏体适应现场环境的合适参数,满足屏体的正常使用。显示屏目前已经顺利通过由国家通用电子元器件质量监督检验中心主持测试的“-40℃低温环境可靠性实验”同时,采用环境监控系统,在显示屏体内部设置“远红外线加热器组”,可以迅速提高屏体后部维护空间的环境温度,为驱动电路提供合适的工作温度,预热电路元件。
4)、环境参数自动监控系统
a.LED显示屏专用的环境参数控制系统 b.环境参数控制系统主机 c.传感器组 d.环境参数调节/执行机构 e.通讯接口
第六节 led电子显示屏的设计与选择
1. 显示屏的尺寸设计
在设计屏体大小时,有三个重要的因素:
(1) 显示内容的需要;
(2) 场地空间条件;
(3) 显示屏单元模板尺寸(室内屏)或象素大小(户外屏)。
2. 耗电与电源要求
显示屏的耗电量分为平均耗电量和最大耗电量。平均耗电量又称工作电量,是平时
实际耗电量。最大耗电量是启动时或全亮等极端情况时的耗电量,最大耗电量是交流电供电(线径,开关等)必须考虑的要素。平均耗电量一般为最大耗电量的1/3。
显示屏属大型精密电子设备,为了安全使用及可靠工作,其AC220V 电源输入端或
与其相连计算机的AC220V 电源输入端必须接地。
注:计算机的AC220V 电源输入接地端已与计算机机壳相连。
3. 户外屏应考虑的问题
户外屏的主要问题如下:
(1) 显示屏安装在户外,经常日晒雨淋,风吹尘盖,工作环境恶劣。电子设备被淋湿或严重受潮会引起短路甚至起火,引发故障甚至火灾,造成损失;
(2) 显示屏可能会受到雷电引起的强电强磁袭击;
(3) 环境温度变化极大。显示屏工作时本身就要产生一定的热量,如果环境温度
过高而散热又不良,集成电路可能工作不正常,甚至被烧毁,从而使显示系统
无法正常工作;
(4) 受众面宽,视距要求远、视野要求广;环境光变化大,特别是可能受到阳光
直射。
针对以上特殊要求,户外显示屏必须做到:
(1) 屏体及屏体与建筑的结合部必须严格防水防漏;屏体要有良好的排水措施,一
旦发生积水能顺利排放;
(2) 在显示屏及建筑物上安装避雷装置。显示屏主体和外壳保持良好接地,接地电
阻小于3 欧姆,使雷电引起的大电流及时泄放;
(3) 安装通风设备降温,使屏体内部温度在-10℃~40℃之间。屏体背后上方安装轴
流风机,排出热量;
(4) 选用工作温度在-40℃~80℃之间的工业级集成电路芯片,防止冬季温度过低使显示屏不能启动。;
(5) 为了保证在环境光强烈的情况下远距离可视,必须选用超高亮度发光二极管;
(6) 显示介质选用新型广视角管,视角宽阔,色彩纯正,一致协调,寿命超过10
万小时。显示介质的外封装为目前最流行的带遮沿方形筒体,硅胶密封,无金
属化装配;其外型精致美观,坚固耐用,具有防阳光直射、防尘、防水、防高
温、防电路短路“五防”特点。
第七节 台湾LED产业概况及发展趋势
前言
目前,LED主要产地集中在日本、中国台湾、北美等地区。台湾LED产量在全球名列前茅。在今后一段时期内,仍将保持快速发展的势头。随着移动通信业的迅猛发展,使得用于移动电话、PDA等产品的SMT(表面贴装技术)型LED需求量大增,在此推动下,2002年上半年台湾LED产量同比增长了30%。另据统计,在2002年全年,全球LED产值达到了32.8亿美元,台湾为8.67亿美元,占世界总产值的27%。目前,台湾已成为仅次于日本的世界第二大LED生产基地。来自台湾官方的预测表明,到2005年,全球LED市场规模有望达到100亿美元,无疑将对台湾LED产业发展产生很大的刺激作用。
随着官方与私营高科技企业之间合作的加强,台湾也开始致力于白色LED的新技术研发,由于看到白色LED在下一代光源新技术应用中的巨大潜力,2002年9月,在官方的大力支持下,台湾成立了由11家顶级LED公司组成的“下一代光源新技术研发集团”,该组织专注于以白色LED为核心的下一代LED新技术的研发,并制定了目标,即到2005年,攻克发光效率为50流明/瓦(lm/w)的白色LED的批量生产技术(目前,白色LED的发光效率达20流明/瓦),进而开发发光效率为100流明/瓦的白色LED。
除了加紧白色LED研发进程之外,台湾还在不断扩大红外线LED的生产。通信技术的快速发展使得应用于PDA及移动电话的红外线LED需求量逐步攀升,特别是中国内地市场,据预测,中国内地的红外线LED产量在今后几年将快速增长,3年内年均增长率可望达到22%。正是看准这一发展契机,台湾各红外线LED厂商纷纷在祖国大陆建厂,希望能在这一块市场大蛋糕上分得更多,如台湾知名厂家立綦电子公司在2002年新建了一座工厂,将月生产能力增加到6000万只。由于未来红外线LED将向小型化,大功率片式产品方向发展,所以与关注白色LED的技术更新一样,台湾各LED厂家也在不断加强研发力度,改进生产技术,以跟上发展的步伐。
此外,照明光源用LED也是其发展的一个重要方向。由于普通冷阴极管和日光灯管的使用寿命一般在2万小时左右,而LED的寿命可以达到10万小时,又有高亮度,低耗等独特优势,使得LED光源具有光明的前景。台湾厂商也在加紧技术攻关,主要是解决其成本、性能等方面的问题。预计再过10年左右的时间,LED照明灯将有望走入人们的生活。
LED产业概述及市场现况
LED产品沿革与应用:LED分为可见光及不可见光两类,可见光以1烛光(cd)作为传统与高亮度之分界,而不可见光的短波长红外光可做红外线无线通讯使用,长波长红外光则使用于短、中距离光纤通讯上,作为光通讯用途。1960年代末期,全球出现最早红光LED商品,当时大都应用在计算器及手表上,因其发光效率低,故很快被TN/LCD所取代。时至1968年时因化合物半导体结晶成长技术逐渐成熟,美国HP公司首先使用GaAsP制成黄光LED,不过由于其发光效率亦无法提高,应用产品亦无法普及。1993年日本Nichia公司成功开发出蓝光LED,随后因技术不断突破,发光亮度持续提升,使得LED产品逐渐全彩化。LED因寿命长且耗电量低,故应用市场渐趋于广泛,如指示灯、大型看板、扫描仪、传真机手机、汽车用灯、交通号志灯等应用。在照明光源部分,目前LED因亮度及价格尚未具备取代条件,但随着技术及亮度持续提升,目前预计2003年在亮度将逐步取代白热灯与日光灯,价格也会因量产技术进步而costdown,应用需求将大幅增加。
LED产品制程及特性:LED上游磊芯片制作约占制造成本7成,其原理为将一层或多层单晶层成长于基板上,形成含有多种化学元素累积的芯片,其发光颜色与亮度由磊晶材料决定;中游则将磊芯片蒸镀金属后制作电极,经蚀刻再切割崩裂成晶粒;下游则封装晶粒,制成如指示灯、数字显示器及红外线发射器等各式LED产品。而LED的产品特性,因其发光原理为将化合物半导体施加电流,透过电子与电洞的结合,其过剩能量以光的形式释放出来,达到发光效果,因其发光现象属冷性发光,故无须暖灯时间,且寿命可长达10万小时以上,并具有体积小、用电省、反应速度快及高可靠度等等优点。
专利权形成产业进入障碍:目前LED黄、红光技术已较成熟,蓝光部分则开发较慢,且价格较贵(为其它颜色10倍),亮度也差,故蓝光上具有开发潜力。蓝光日本Nichia公司开发最早,且申请多项专利权保护,因此台湾在发展蓝光时,较难避掉此专利问题。目前可避开Nichia的专利为Cree(使用碳化硅作基板),虽然Cree亮度较低,在亮度较低的市场需求中,Cree的蓝光LED呈现供不应求的状况,但台湾方面目前亦没有申请这方面专利,故即使有能力生产,但也无法制造出售。
LED具有节省能源优势
由于LED省电,其耗电量只有传统灯泡的1成,故各国政府极力推广。台湾方面,如果以LED取代传统照明光源,估计每年可省下1座核能电厂电力。以交通号志为例,若由原有白炽灯泡改成LED,则每日的耗电量可从55度变成10度,用电节省8成。未来全球的交通号志全面改建为LED产业的重要商机之一,目前台北市政府的交通管制工程,已于去年6月份在仁爱及光复南路口试用LED号志,估计未来若以台北市1650处号志路口来计算,全年约可节省2710万度电,而全台湾交通号志若全面改建,其商机可高达80亿元台币。
LED产业全球市场现况
以可见光LED与不可见光LED来区分,目前不可见光LED约占40%,但成长率高于可见光市场,1998~2003年五年的复合成长率估计为76.24%;而可见光LED全球市场,我们以LED成品来计算,2000年全球总产值为29亿美元,较1999年成长9%,估计未来3年成长率约11%,成长远低于不可见光。日本方面,目前在全球可见光LED市场,产值超过全球一半,排名首位,且蓝、白光技术领先各国,日本LED产业不但掌握技术,企业规模亦相当庞大,横跨上中下游产品,其较重要LED公司,为Nichia(掌握蓝、白光技术)、丰田合成及住友化学等。目前台湾可见光LED领域,产值排名在日本之后,居世界第二位,市占率达18%,略高于美国产值,但未来台湾的LED产业,应专注于较具发展空间的不可见光部分。
LED产业未来的发展趋势
高亮度LED为未来趋势:高亮度LED的三大市场为:汽车车灯市场、交通号志市场及全彩LED显示屏。
(1)汽车车灯市场方面,红色高亮度LED应用于汽车第三煞车灯,而左右尾灯、方向灯及车边标识灯,可使用红色或黄色高亮度LED,而汽车仪表板上则需要各种颜色的高亮度LED,故汽车市场商机庞大。
(2)交通号志方面,使用高亮度LED主要为节省能源,且在阳光照射下可仍清楚辨识。依据资料显示,目前全球约有2000万座交通号志,而每一个红、黄、绿灯估计需要使用200颗高亮度LED,故一座交通号志约需600颗高亮度LED,如果考虑每年新设的交通号志加上更换旧交通号志,估计每年大约有200万座,以每座更新成本约1.5万台币计算,未来每年全球交通号志估计约有300亿的市场值。
(3)全彩LED显示屏方面,目前高亮度LED已可以产生红、绿、蓝三原色的光,组成大型全彩LED显示屏,目前大型LED看板的使用以日本、中国、香港、韩国、台湾、新加坡等亚洲地区为主,欧洲及美国其次。中国大陆运用大型户外LED看板宣达政令,故有其一定之需求;欧洲方面,常见的应用是文字显示及气象预报图像,另也盛行使用LED显示屏做为广告招牌。目前目前高亮度LED厂商持续costdown,市场接受度已逐渐提高,且高亮度LED价格高于传统LED,厂商投入意愿较大,未来可望逐渐取代传统亮度LED市场。
白光LED为未来发展重点
白光是一种多颜色混合光,如蓝光加黄光可得二波长白光;蓝、绿、红光混合可得三波长白光。白光LED与传统灯泡比较,具有绝对性优势,包括体积小、寿命长、低电压、省电、无辐射等,为未来之照明光源,但目前白光LED因单价仍高且亮度不够,目前只应用于如汽车仪表的特殊利基市场。现今白光LED制作方法有下列三种:
(1)使用红、蓝、绿光三颗LEDChip(3波长型),利用调整通过三颗LED的电流来产生白光,此法效率高,但生产成本也最高。
(2)使用黄、蓝光两颗LEDChip(2波长型)-利用调整通过二颗LED的电流来产生白光,此法成本较低。
(3)以氮化铟镓LEDChip产生的蓝光为基础,激发黄色无机萤光粉或黄色有机萤光染料,产生白光(Nichia专利),生产较容易,其效率较低,成本也较低,但目前大部分白光LED采用此方法。
化合物半导体潜力无限
化合物半导体除可制造LED以外,亦可制造无线通讯使用的微波组件、光纤通讯、雷射二极管等各项产品。化合物半导体因可突破硅元素1GHz微波频率限制,具有高输出功率,故目前占有62%全球微波市场,由于未来通讯市场将蓬勃发展,故LED上游磊晶技术未来尚具有高度发展潜力。但除了原本LED上游磊晶厂积极跨足此应用领域外,由于磊晶制程类似,通讯组件磊晶业者也可能跨足LED磊晶生产,此对LED上游产业投入变量,去年下半年LED产业库存大增,即厂商对通讯组件过度乐观,大幅扩产,而手机市场不如预期,转而大量生产LED磊芯片所导致。
LED衍生出发光原理相似的OLED
有机发光二极管OLED(OrganicLightEmittingDiode),其发光原理和LED类相似,同样是利用材料的特性,运用电子与电洞结合后发出光源。因具有自发光的特性,不需要背光模块及彩色滤光片,亦不需要一般TFT-LCD的灌液晶制程,在玻璃基板可由2片减为1片之下,重量可大幅减轻,且具有高应答速度、亮度高、广视角、全彩化等特性,极具发展潜力,预估到2003年全球会有10亿美元市场。OLED为Kodak于1987年完成开发,1997年Pioneer将其商品化,目前应用于手机、PDA、数字相机、汽车用仪表板、音响显示屏等产品。台湾较积极厂商为铼宝(铼德转投资)、东元激光(东元转投资)、光磊等,还在研发阶段的则有奇美、仁宝、达棋、精碟、国硕、联宗、胜园(胜华转投资)等。
台湾LED上市公司营运概况
台湾LED产业始于1975光宝成立,至今已有20多年历史,早期由下游封装产业开始,然后往中、上游发展,目前在整体产业之建构已呈现完整之结构。初期下游封装产业所需的中游晶粒全部从日本进口,但目前晶粒几乎可由台湾厂商供应,LED中游的主要的材料磊芯片目前仍以日本进口为主。台湾上游产业始于1993年,使用的材料GaAs单芯片主要由日商供应,不过材料的取得不成问题,主要关键是在制程技术上,目前上游厂商数目逐渐增加,使得整个LED产业结构愈趋完整。1999年台湾LED产值约达230亿台币,成长率达18.7%,其中,上游产值14亿元,中游为66.4亿元,下游封装产值达145.9亿元,显示台湾下游产业蓬势发展,中游在下游需求稳健成长下,也有15%的成长率,上游产业在多家厂商陆续加入,产值成长迅速(参见表二)。
预估在2003年,台湾LED产业的上游产值可达45.9亿元;中游产值为179.7亿元;下游产值为261.4亿元(详见图一)。LED产业因去年上游磊芯片大幅扩产,而下游需求并无明显增加,导致自去年Q4以后,整个产业供应链库存急剧升高,下游封装厂亦停止对中游晶粒厂进货。自今年元月份起LED产业库存已开始陆续消化,近期下游封装厂已逐渐对中游进货,显然LED景气Q2有机会触底反弹。以下为台湾LED产业,上市柜公司的营运快况及投资重点。
光宝电子(#2301):
光宝今年营收结构为光电事业40%与电源事业60%。在光电事业方面,光耦合器与SMDLED估计有50~100%的成长,红外线传输模块(IrDA)、超高亮度LED及白光LED都将有小幅成长,光通讯产品的光衰减器产品已在近期试产,将于5月份开始量产,并将与其它光通讯厂商将进行策略联盟,预计在光通讯组件上进行垂直整合。在电源事业方面,PC产品占6成,通讯与网络产品则各占2成,除了中、高阶Server产品以及去年已经推出的稳压模块(VRM)将稳定成长外,今年9月还将推出直流对直流(DC/DC)高瓦数电源产品,主要是用于通讯领域,可使用一般电话传输路线和数据传输路线。
光磊科技(#2340):
光磊近期在超高亮度LED蓝、绿、白光等磊晶、晶粒切割,和封装技术都有重大突破,目前正积极与国际大厂谈授权,尤其是争取日本大厂的委外订单。近期光磊计划入主LED下游封装厂--兴华电子,成为持股超过50%的最大股东。由于光磊去年转投资连勇科技,生产LED上游的磊芯片,而未来入主兴华后,将使光磊在LED产业发挥上、中、下游的产合效益,可大幅提高竞争力,在加入兴华的产能后,未来将有利于光磊在国际的接单。兴华电子是台湾第一家拥有四元制程的LED封装厂商,兴华单月营收约3000万元,加上兴华总计有台湾、中国大陆、马来西亚三处生产基地,未来光磊将提供晶粒交由兴华封装,而光磊也与HP达成共识,未来将直接提供LED成品给HP,所以未来经兴华再回销光磊的客户,因此对光磊的直接效应达10亿元。今年1月份光磊因下游客户持续清库存,营收下滑至谷底1.79亿元,毛利率亦由去年4Q的26%降至20%,2月份稍有回升至2.37亿元,3月营收在系统产品贡献下营收将持续回升,Q2营收估计在LED下游清库存效应结束后,应可望维持3.5亿元以上水准。今年Q1因营收整体表现不佳,本业获利不佳,估计在业外贡献下,预估Q1税后EPS约0.2元。预估今年光磊全年营收51亿元,税后EPS为2.25元。
亿光电子(#2393):
亿光去年Q4以后,由于下游需求不如预期,不仅造成库存压力,也使得产能利用率明显下滑至7-8成。但公司仍看好未来LED景气,并乐观看好今、明年的手机市场,预计今年将大幅度扩充产能,(今年Q3底大陆上海厂将加入量产)。其中LEDLamp月产能由目前的150KK提升至年底的250KK;SMD由120KK提升为200KK;OPIC由10KK提升为20KK;PT/IR+ITR由25KK提升为35KK;IRM由2KK提升为5KK;Photolink由2KK提收为5KK,平均产能提升6成至1倍。目前亿光在高亮度LED部分,具有提升散热性及增加外部效率的核心技术;在交通号志方面已研发出8寸及12寸灯座,亿光对号志市场已渐布局;另外,亿光今年对于无线模块(IrDA)及短距离光传输(Photolink)产品也会较为积极;至于市场上兆元的LED白光40流明瓦以上技术,估计还需发展3-5年才会较成熟。持股26%转投资公司--晶元光电(股本7.65亿元),生产四元高亮度LED产品,目前晶元高亮度蓝光、绿光等产品产量已排名全球世界前四大。预计Q2挂牌,亿光可认列承销利益3000万以上。亿光去年营收27.4亿元,税后EPS1.55元,估计Q1亿光营收表现持平,预估今年营收32亿元,成长17%,税后EPS为1.94元。
国联光电(#2422):
国联目前在高亮度磷化铝镓铟蓝、绿光LED方面,虽然亮度仍低于日本Nichia,但可与ToyotaGosai、HP及Cree等公司的产品相当,若专利问题可解决,未来则朝向LED国际大厂迈进。国联已成功开发6寸砷化镓磊芯片制造商,由于无线通讯是未来的明星产业,未来发展潜力十足。由于购并光宝晶粒厂,导致存货水准增加,由于目前LED产业上中游正面临库存消化期,存货压力与价格下跌趋势将是营运最大的变量。今年由于日本Nichia与ToyotaGosai的诉讼胜利,将使蓝光LED出货受到抑制,新产品HBT、DVD用雷射二极管与塑料光纤LED等效益,预估仍不会对营运产生贡献,仅具题材面因素,因此高亮度红光LED仍是获利重心。由于国联已开发出回避Nichia蓝光LED专利的Pattern,并送至Nichia日亚化确认,目前日本Nichia为其第2大客户,故一旦确认并无违反Nichia专利,将使国联极有可能成为Nichia全球第一家蓝光LED代工厂,具有发展潜力。
鼎元光电(#2426):
鼎元产品可分为传统LED(占营收65%)、高亮度LED(13%)、蓝光LED(5%)、红外线LED(3%)、硅组件(14%)等五类。传统与高亮度LED合计月产能780kk;红外线LED约20kk;硅组件约30kk;蓝光LED在1kk以下。今年1月份整体产能率用率下降至55%,营收8100万元,2月份营收8900万元,较元月份回升9%,目前产能率用率回升至7成,估计3月营收可回升至1亿元以上,但Q1获利率偏低,单季EPS约0.15元,4月份接单约1.2亿元,6月份估计可达1.5亿元,营收将逐月回升。毛利率方面,目前蓝光约40%,硅组件约35%,高亮度约25%,传统约13%,去年整体毛利率为19.8%,今年因提高硅组件比重,估计毛利率约21%。由于红外线传输的需求增加,鼎元去年硅组件即产生供不应求,目前规划竹南厂为硅组件扩产基地,预计下半年量产,月产能增加30kk。LED发光效率高、寿命长的优点已逐渐为汽车市场所采用,目前除大灯外,未来其它的发光源都将可能为LED所取代,鼎元已与转投资东贝光电共同进军美国汽车市场,并与美国某汽车零件通路商合作,该厂近期以每股57元取得东贝约3%股权。鼎元出货量仍以传统LED为主,预估Q2产能利用率将逐季上扬。硅组件下半年产能提高至60KK,蓝光部分则因上游EPI供应仍待观察,去年营收为13.99亿元,税后EPS为1.32元,今年预估营收为17.6亿元,税后EPS为1.94元。
莹宝科技(#5385):
莹宝为LED显示器大厂,为台湾唯一的专业信息显示屏系统厂,并已取得多项专利,新开发出结合发光二极管(LED)与彩色四面转子屏幕(ColorMotion)产品,为独有的专利性产品,预估有10亿元营收贡献,该产品毛利率高达50%,为莹宝2001年业绩大幅成长动力,该产品毛利率达50%。另外,今年加上PDP电浆电视等新产品贡献,预期2001年营收将达30亿元,成长142%。有关LED+ColorMotion大型看板为莹宝全球独家所创,美国专利权2006年到期,其它全球专利权申请中,将与新加坡电讯旗下广告公司YellowPage合作,预计莹宝科技历年出货旺季集中在下半年下半年为业绩重点。
一诠精密(#5431):
一诠为开模冲压电镀厂,主要产品为LED导线架、软盘的中心核环、TFT-LCD面板框架及定转子等其它产品。预估台湾LED下游产值在2001年成长率为10.5%,一诠LED导线架在产能扩充情况下,估计2001年一诠营收可成长11%。全球软盘销售量在1995年达高峰后逐渐下降,预估2001年台湾软盘生产量至少下降10%以上,估计一诠中心核环营收在2001年将小幅下降。2001年台湾TFT-LCD面板出货量将大增,估计一诠TFT-LCD面板背框营收在2001年可成长2倍。预估2001年营收9.2亿元,税后EPS为1.3元。
佰鸿工业(#5495):
佰鸿为LED下游专业封装厂,目前产品结构为LED指示灯(含SMD)占80%,LED显示器占17%,其它电子原料零件占3%。目前LED最大月产能可达2亿颗(SMD1500万颗),LED显示器为600万颗。今年公司目标为全力扩充SMD及红外线LED产品,由于SMD型LED可作为PDA及手机面板背光源,在PDA与手机市场持续成长下,佰鸿预计Q3扩充SMD产能,预计下半年将月产能由目前的1500万颗,提高至3000万颗,今年SMD出货量估计将较去年成长1倍,也是今年营收成长的主要动力。目前高亮度SMD产品在台湾生产,低亮度SMD的生产重心则逐渐移至大陆,大陆东莞厂在去年5月以扩建完毕,未来为佰鸿最主要的生产基地,目前员工数约1800人,目前佰鸿SMD产品毛利率约20%,而在大陆生产的SMD毛利率可提高至40%。另外,未来佰鸿也会持续投入红外线传输模块(IrDAmodule)、DVD光纤传输模块(FiberOpticalTransmittingModule)、光遮断组件、光耦合组件等技术层次较高的产品,以持续提高整体毛利率。目前LED产业的重要商机方面,为高速公路改电子收费约100亿元商机、道路交通号志更换约80亿元商机,以及未来的汽车及室内照明设备等;而供给面方面,台湾厂商将逐渐接手日商持续退出中低阶LED市场。佰鸿去年营收8.39亿元,税后净利1.0亿元,税后EPS为1.93元(以目前股本5.199亿元计),今年前2月营收1.2亿元,成长11.6%,约与同业亿光的成长10.7%相当。预估今年营收10.8亿元,成长约28.7%,税后净利1.33亿元,税后EPS为2.56元。
结论
LED产品因具有省电等多项优势,又有各国政府大力支持,近年来LED产品的应用市场将逐渐扩大。未来LED在发光亮度持续增加,厂环保商持续costdown的状况下,将逐步取代白热灯及日光灯,成为全球照明光源的主流。而LED上游磊晶制作属于化合物半导体领域,与硅半导体比较,化合物半导体因可突破1GHz微波频率限制,故LED上游磊晶技术未来尚具有高度发展潜力。而LED衍生出来的产品—OLED,由于具有高应答速度、省电、无视角限制、可全彩化、重量轻等广泛应用特性,亦为未来显示技术主流。另外,如SMD、红外线LED、蓝光、白光、全彩LED、硅组件等产品,未来的应用也将逐渐扩大,显然全球LED产业在新技术突飞猛进下,未来仍有一片光明的远景
2008年全球LED市场销售将逾56亿美元