LED电子显示屏检测技术浅析
宋恩鹏
摘 要：本文根据在LED显示屏质量检测过程中发现的问题，从质量检测者角度对LED显示屏的测试方法与技术细节进行了初略剖析，并对建立LED检测平台所要完成的工作做了初步探讨。
关键字：LED显示屏、测试平台
1 LED显示屏简介
LED显示屏（ panel ）是集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示系统。LED照明器具由LED光源、电器附件和器具组成。它是一种环保节能的冷光源，采用半导体发光器件作为光源，具有体积小、寿命长、能耗低、瞬时启动、色彩鲜艳、动态范围广、亮度高、工作性能稳定等特点，正日渐成为显示媒体中的佼佼者。被广泛应用于广告、证券、信息传播、新闻发布等方面，是目前国际上极为先进的显示媒体。LED显示屏通过一定的控制方式，将文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的器件阵列组成显示内容，完成显示任务。
2 LED技术标准及检测水平现状及检测意义分析
近年来，美国、日本、及欧洲等发达国家及政府组织在LED发光方面投入大量的人力、物力组织开发和研究，使LED光源的技术水平有了大幅度的提高，LED光源用于普通照明已经成为可能。LED产品将成为最新的节能照明产品。但是LED照明器具是高技术、高附加值产品，我国以往对LED照明的研究还很薄弱，与国外水平相差很大，特别是在应用基础方面的研究还不能满足我国产业发展的需求。
我国LED照明的发展，首先应当建立和健全我国LED照明器具的技术标准和测试方法评价体系，规范现有的检测系统，使不同企业的产品依据统一的测试方法检测，只有这样才能真正了解我国LED照明产品的技术水平，进而推动我国LED照明工业的技术进步，促进行业发展。LED照明器具技术标准和测试方法甚至检测平台的建立，会促进半导体技术的进步，对LED照明产品的生产和质量的提高，缩短我国与国际水平的差距，具有极其重要的现实意义和深远的历史意义，将会产生巨大的经济效益和社会效益。
国际照明委员会（CIE）和国际电工委员会（IEC）都没有关于照明LED的标准。仅仅在上世纪90年代，CIE曾经发表了一个一般LED测试方法的技术报告。但是由于近年来LED产品的技术发展迅速，现在发现的LED的许多技术特性都是过去所未考虑到的。因此，在1999年日本京都举行的IED年会上，与会的发达国家代表提议由ICETC34（照明技术委员会）制定白光LED照明器具标准，日本代表团还提交了一般照明用白光LED的两项标准草案。为了发展照明LED，发达国家都非常重视LED测试方法及标准的研究。例如美国国家标准检测研究所（NIST）是一个世界著名的测试研究机构，目前他们组织国际知名测试专家开展LED测试的研究，重点研究LED发光特性、温度特性和光衰特性等测试方法，试图建立整套的LED测试方法和技术标准，在LED测试方面已经走在了世界的前列。日本成立了“白光LED测试研究委员会”，专门研究照明用白光LED的测试方法和技术标准。世界发达国家为了抢占LED研究的制高点，在LED标准和测试方面都投入了大量的人力物力，在标准方面注重选择LED特性参数及测试方法研究。 我国于20##年发布了《SJ/T 11141-2003 LED显示屏通用规范》和《SJ/T 11281-2003 LED显示屏测试方法》两部标准，为统一LED照明器具标准和建立规范的LED照明检测系统提供了依据。目前一些企业和检测机构采购了部分检测设备。但由于缺少专业的研究，检测水平不高，仪器配套性较差，检测精度不高，互相之间可比对性一般，距离满足测试项目需要还有一定差距。目前我们的检测能力，尚不能形成完整的检测评价系统，其水平与国外发达国家仍有较大差距。尽快建立国内的LED产品检测平台显得尤为意义重大。
3 我院LED显示屏主要项目测试的方法简述
3.1 测试前的准备工作
照度环境：暗室，内有能使照度达到250lx的照明灯。
设备的连接及供电：按照表1准备好测试所需的仪器及设备，将LED显示屏的控制卡、通讯卡及显示部分与计算机（主机）的相应端口连接好，将变频电源打开，并调节到220V、50Hz，将其他测试设备预热。
图1设备连接示意图
测试信号及LED显示屏的调整：运行测试软件并调整显示屏的对比度、亮度，并准备进行性能测试。
3.2 性能测试
下面各个性能项的测试，凡未指出照度环境的则在通过光照条件下进行测试。
3.2.1像素中心距精度：
像素中心距精度是指任意相邻像素之间实测中心距与标称中心距的相对误差。
像素中心距精度越高则图像显示效果越好，反之则将有一定成度的失真。
测试要求用精度为0.02mm的通用量具测量，记录标称像素中心距为ZB，实测像素中心距为ZC，，则像素中心距实际偏差JX为：JX≥|ZC-ZB|/30lg（ZB /2）。
中心距的测量位置见下图
图2 像素中心距示意图
3.2.1平整度:
平整度即发光二极管、像素、显示模块、显示模组在组成LED显示屏平面时的凹凸偏差。LED显示屏的平整度不好易导致观看时，屏体颜色不均匀。
平整度的测试采用一米长的钢尺和塞尺组合测量。用钢尺在试样表面取测试区间平面，用塞尺测量显示屏的平面凹凸偏差。
3.2.1 最大亮度：
亮度是指LED显示屏在法线方向的平均亮度。单位为cd/m²。
在同等点密度下，LED显示屏的亮度取决于所采用的LED晶片的材质、封装形式和尺寸大小，晶片越大，亮度越高；反之，亮度越低。
测试在暗室中进行，要求环境照度变化小于±10%，将显示屏在全黑情况下，用亮度计测量显示屏的背景亮度BD，调整被测显示屏到最高亮度级、最高灰度级情况下，用亮度计测量显示屏不同部分的亮度，记录其中的最大亮度BMAX，则实际最大亮度：B=BMAX-BD。
用上述方法在白平衡情况下，分别按需测量红、绿、蓝、黄、白等的最大亮度。
3.2.2 视角测量：
在水平和垂直两个方向的亮度分别为LED显示屏法线方向亮度的一半时,该观察方向与LED显示屏法线的夹角分别称为水平视角和垂直视角，一般以±表示左右和上下各多少度。如果一块显示屏的水平视角为120度、垂直视角为45度，在此观看范围内能使所有观众享受到最佳的观看效果。超出此范围，观众将可收看到低于正常亮度50%的视觉效果。LED显示屏的视角越大，其受众群体越多，覆盖面积越广，反之越小。LED晶片的封装方式决定LED显示屏的视角的大小，其中，表贴LED灯的视角较好，椭圆形LED单灯的水平视角较好。视角与亮度成反比。
测试在暗室中进行，要求环境照度变化小于±10%，且不存在明显的有色光源，调整被测显示屏到最高亮度级、最高灰度级情况下，用亮度计测量显示屏中心处的亮度，记录为LF，垂直方向转动亮度计的探头，当该点的亮度值下降到LB=LF/2时量出两条观测线之间的夹角θS即为其垂直视角，水平视角的测试方法与之类似。
3.2.3 最高对比度测试：
测试在暗室中进行，要求环境照度变化小于±10%，其中室内显示屏照度为100×（1±10%）lx，室外显示屏照度为10000×（1±10%）lx，将显示屏在全黑情况下，用亮度计测量显示屏的背景亮度BD，调整被测显示屏到最高亮度级、最高灰度级情况下，用亮度计测量显示屏不同部分的亮度，记录其中的最大亮度BMAX，计算出最高对比度C= （BMAX-）/ BD。
3.2.4 均匀性测量：
测试在暗室中进行，要求环境照度变化小于±10%， 调整被测显示屏到最高亮度级、最高灰度级情况下，在全屏范围内，有目测法找出3组关联区域亮度差最大的显示模块，编号分别为J1、J2、J3，用亮度计分别测试J1、J2、J3显示模块关联区域显示模块的亮度值B1（J1）、B2（J2）、……B8（J8），用下面公式计算出J1、J2、J3显示模块亮度均匀性E[J1]max。
3.2.5 换帧频率测量：
测试在暗室中进行，启动帧频测试软件，在显示屏上显示该测试软件，若显示屏能够显示完整的图形，则换帧频率FH就等于计算机帧频FF，即FH= FF，若显示屏只能够在二分之一区域显示图形，则换帧频率FH就等于计算机帧频FF的一半，即FH= FF/2，若显示屏只能够在四分之一区域显示图形，则换帧频率FH就等于计算机帧频FF的四分之一，即FH= FF/4，用示波器测出计算机帧频FF，并计算换帧频率FH。
3.2.6 灰度等级测量：
灰度是指LED显示屏同一级亮度中从最暗到最亮之间能区别的亮度级数。
一般为无灰度、8级、16级、32级、64级、128级、256级等，LED显示屏的灰度等级越高，颜色越丰富，色彩越艳丽；反之，显示颜色单一，变化简单。
测试在暗室中进行，要求环境照度变化小于±10%，启动灰度测试软件，逐级增加灰度级，显示屏的亮度应随着灰度级的上升，呈现单调上升，实际灰度级按以下规定：
若：1＜G≤2，即显示屏具有1-bit灰度技术。
若：2＜G≤4，即显示屏具有2-bit灰度技术。
若：4＜G≤8，即显示屏具有3-bit灰度技术。
若：8＜G≤16，即显示屏具有4-bit灰度技术。
若：16＜G≤32，即显示屏具有5-bit灰度技术。
若：32＜G≤64，即显示屏具有6-bit灰度技术。
若：64＜G≤128，即显示屏具有7-bit灰度技术。
若：128＜G≤256，即显示屏具有8-bit灰度技术。
依此类推。
3.2.7像素失控率测量：
测试在暗室中进行，要求环境照度变化小于±10%，调整被测显示屏到最高亮度级、最高灰度级情况下，用目测出不亮的像素数PF。清屏，用目测出常亮像素数PL。查出全屏像素总数P（P若小于一万，则按一万计算），用下式算出整屏像素失控率：
PTR=（PF+ PL）/ P
3.2.8电源适应能力：
调整变频器使LED显示屏分别在交流电压220V（1±10%），50Hz（1±5%）的状态下工作，在每一不同电压和频率组合的情况下使LED显示屏工作15min，观察LED显示屏工作状况，并记录现象。
4建立LED检测平台需要解决的问题
照明LED技术标准着重解决产品的特性与测试方法的问题，LED最重要的性能指标就是光学特性和电气特性。光学特性包括光通量、光分布、亮度、光谱分布、色度坐标、显色指数等。
LED应用于照明器具，在光学上既有一般光源相似的共性，又有其产品的特殊性：LED为一种方向性的发光器件；发光体很小，可近似点光源；发光受环境及加工工艺影响较大。
LED光衰特性的测量周期很长（上万甚至几万小时）。LED在照明使用中除涉及光学性能外，还有其电器附件的特性（包括节能型电器附件）、机械特性、温度特性和器具安全特性等。
因此在测试平台的建立过程中要着重考虑测试方法的问题
首先是选择采用和研制符合LED特性的测试设备，建立测试系统。包括：LED光学测试系统、温度监控测试系统、电器测试系统、环境测试系统、耐久性可靠性测试系统等。其中主要测试系统应采用国际先进手段，在测试方法方面应能接近国际先进水平。
其次，应该与实验能力优异的其他检验机构、国外实验室进行合作交流，使我们的LED检测技术与国际发展同步，使标准既能客观反映我国照明LED的技术水平，与我国照明LED的快速发展相适应，又能与国际水平保持一致，进一步促进LED技术的发展。
再次，照明LED标准为系列标准，系列标准中的基础标准（或主标准）是单管LED照明标准及测试方法标准，在此基础上形成照明LED的标准体系。LED标准首先要解决LED光源在照明中的特性要求，确定LED光源的技术要求，并且通过对LED的检测寻找LED的主要技术特性和技术参数，确定我国照明LED的技术水平和相关的技术指标及技术要求。
最后，由于照明LED技术发展很快，照明LED标准的制定应与技术的发展和市场的需要相适应。我们作为检测机构应该与标准化机构、照明LED研究部门、生产企业和应用单位等应相互配合，共同努力，建立一个符合我国国情、技术先进的照明LED的检测平台，为我国的LED照明事业做出应有的贡献。
参考文献
1.LED显示屏性能检测实施细则 吴恩凯等
2.LED技术标准及检测方法探讨
3. LED显示屏关键指标
4. led显示屏测试方法
第二篇：LED电子显示屏生产新技术及应用专利配方大全
LED电子显示屏生产新技术及应用专利配方大全
主编：国家专利局编写组
出版发行：国家专利局内部资料20##年
规格：全三卷16开精装+1张CD-ROM
定价：860元 优惠价：580元
详细目录
1、提高LED显示屏显示品质的方法及其装置
2、LED显示屏恒流驱动器、级连电路及其故障检测电路
3、LED显示屏像素共享显示方法及其装置
4、LED显示屏非线性校正显示控制方法及其装置
5、车载LED显示多屏联动及网络信息控制装置
6、LED显示屏显示控制装置及其控制方法
7、高亮度、大型LED显示屏及其驱动方法
8、无CPU数字式LED电子显示价格屏
9、新型LED显示屏驱动结构
10、一种用于LED全彩显示屏的视频处理器
11、“LED柔光平板显示发光板”技术实现大型发光模拟显示屏
12、一种LED显示屏信号互联方法
13、LED柔光平板大屏幕显示显象
14、一种接续式LED滚动显示屏及实现连续滚动显示的控制方法
15、全彩LED显示屏音视频图像处理及实时监控和传输电路
16、一种LED显示屏自动关断保护电路
17、LED二维发光模块及LED显示屏
18、一种LED显示屏控制系统
19、圆弧形LED显示屏
20、逐列翻转驱动控制系统及其方法和LED显示屏
21、LED显示屏及其供电系统
22、单板电路结构的高密度静态LED显示屏
23、基于嵌入式以太网技术的LED显示屏数据通信设备和方法
24、LED全彩视频百叶窗式显示屏及制造方法
25、一种无线远程LED显示屏控制网站系统
26、一种无线远程LED显示屏控制传输系统
27、单字组合式LED显示屏
28、一种LED显示屏模块
29、高亮度、高分辨率的LED显示屏及其驱动方法
30、一种防反光的Led显示屏
31、一种用LED显示屏播放电视信号的装置
32、LED显示屏显示单元罩壳结构
33、流光式LED全彩色显示屏
34、LED显示屏
35、一种BP－LED显示屏
36、无线双向彩色LED全屏图文信息显示屏
37、一种车载BP－LED显示屏
38、无线传送LED显示屏
39、机械式扫描LED显示屏
40、改进的LED显示屏装载外壳
41、LED彩喷复合多用显示屏
42、LED发光管扫描双面显示屏
43、新型室外LED显示屏显示单元箱体
44、平衡式振动型LED平面显示屏
45、一种LED显示屏
46、一种LED显示屏控制系统
47、LED显示屏控制芯片
48、一种用IC卡输入信息的车载LED显示屏
49、GSM无线传输LED显示屏
50、一种新型LED供电线路显示屏
51、长方形或正方形LED发光管封装结构及其显示屏单元
52、高显示容量LED显示屏
53、LED显示屏像素筒
54、一种LED显示屏面膜
55、一种用于显示屏的户内三基色LED发光二极管模块
56、一种LED数码显示屏
57、一种LED显示屏
58、LED显示屏表面膜纸
59、通透的LED显示屏
60、无线遥控LED数码日历显示屏
61、一维LED光扫描显示屏
62、LED显示屏正面安装结构
63、LED显示屏驱动控制装置
64、一种LED显示屏数据信息的无线收发控制装置
65、无线遥控LED数码显示屏
66、LED异型标志显示屏
67、新型LED显示屏驱动单元
68、红外或无线遥控实现唱词同步显示的舞台LED显示屏
69、具有白平衡的双基色LED彩色显示屏
70、遮阳百叶式LED显示屏幕墙
71、LED显示屏驱动显示装置
72、一种连续式LED环滚显示屏
73、一种用LED显示屏播放数字电视信号的装置
74、单片机控制LED显示屏U盘控制系统
75、一种防反光LED显示屏遮光板结构
76、白光LED数码显示屏
77、包括蓝光和白光的LED数码显示屏
78、用于电器上的新型LED数码显示屏装置
79、可以显示曲线图形的LED数码显示屏电路板
80、LED数码显示屏模块控制电路
81、一种LED电视显示屏单元结构
82、一种新型户外LED显示屏网罩
83、一种室外LED显示屏显示模组
84、一种LED显示屏外装饰结构
85、带LED显示屏的广告灯箱
86、室外LED显示屏箱体
87、圆形多功能显示LED数码屏
88、LED无线图文显示屏控制和管理系统
89、一种LED显示屏的面板
90、LED显示屏的弧面型显示面板结构
91、立柱式LED显示屏旋转灯箱
92、可踩踏的LED显示屏
93、带有LED显示屏的动态滚动灯箱
94、LED及发光装置、灯具、显示屏和发光装饰品
95、LED可翻转显示屏
96、可开启的双面LED电子显示屏
97、便于组装拆卸的LED显示屏
98、一种LED全彩色显示屏控制系统
99、LED显示屏电子发光车牌
100、一种LED显示屏控制系统
101、LED显示单元及由其构成的LED显示屏
102、高亮度、高分辨率的LED显示屏及其驱动电路
103、超薄16毫米点间距LED显示屏多层模板
104、一种LED显示屏的像素结构
105、LED灯带显示屏
106、车载LED电子显示屏幕快速组装装置
107、一种LED显示屏的互联装置
108、像素间距16-20mm地线外置式LED显示屏模组
109、圆弧形LED显示屏
110、一种LED显示屏箱体
111、反射式LED显示屏
112、广告显示屏LED灯头装置
113、一种LED发光二极管显示屏模块
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