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深圳市拓升光電有限公司
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關于拓升:
深圳市拓升光電有限公司(簡稱:拓升光電,英文簡稱TOOSEN)是專業從事LED廣告屏,LED電子屏,LED大屏幕,全彩LED顯示屏相關產品應用研發、設計、生產、銷售和服務于一體的產品廠家,同時也是目前國內*大的LED產品應用系統解決方案服務廠家之一。
拓升光電主要產品:
戶外全彩LED顯示屏規格有:P3.91、P4、P4.81、P5、P6、P8、P10等
室內全彩LED顯示屏規格有:P1.25、P1.5、P1.667、P1.875、P1.923、P2、P2.5、P3、P3.91、P4、P4.81、P5、P6、P7.62、P10.等
另有LED球型顯示屏、LED全彩DJ臺、LED創意裝飾屏等
拓升產品售后保障:
LED大屏售后保修條款
質保期自貨物出廠之日起,顯示屏保修期為2年,其他設備保修期限按產品通用規范執行(人為損壞及自然災害除外)
免費范圍包括由乙方提供的所有設備、人工費、交通費等所有維修費用及軟件的維護和升級;
質保期內,提供48小時響應完修服務;
重大活動技術保障要求:重大活動期間我方派專人提供應急保駕護航服務;
在保修期內,我方負責免費保養和維護合同規定的全部設備,對任何因產品設計、安裝工藝、材料、產品質量和部件造成的設備或部件損壞,進行無償的更換和維修、且更換的設備或部件質保期可相應延長;
免費升級換代系統操作、控制軟件,幫助用戶改進和提高系統功能。當系統軟件版本升級時,無償對設備進行終身軟件升級,及時為使用方提供*新版本;
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在免費保修期過后,我公司向用戶提供充足的同檔次的備品備件、工具等,這些備品備件可用作緊急的故障更換及大屏幕運作過程中可能發生的故障維護,確保系統的穩定運行;對更換的備件,只收取成本費用;
保修期后,如有模組、電源、控制系統等的故障,用戶可直接寄回我公司檢修,我司技術人員確定修好后及時返回給用戶;如遇到不能修復的情況,可向用戶提供同檔次配件,只收取成本費;
P2LED電子有幾個檔次*便宜的多少錢一平米正裝封裝結構的缺陷
目前,商業化的LED很多采用金線將芯片的PN結與支架正負極連接的正裝封裝結構。然而,隨著輸出功率的不斷提高,制約大功率LED發展的光衰較大和光淬滅等失效問題相繼涌現。
淬滅失效的主要原因是金線斷裂。在金線引線連接過程中,受到金純度、鍵合溫度、金線彎曲度、焊接機精度和鍵合工藝等多重因素影響,造成金線斷開而淬滅。其次,混合熒光粉的硅膠涂覆在芯片表面,起到光轉化作用和保護金線等雙重作用,當芯片通電后溫度上升,由于硅膠熱脹冷縮等原因將對金線和焊點產生沖擊,焊點脫焊,造成淬滅。
光衰較大失效的主要原因是硅膠的黃化或透過率降低。正裝結構LED p、n電極在LED的同一側,電流須橫向流過n-GaN層,導致電流擁擠,局部發熱量高,限制了驅動電流;其次,由于藍寶石襯底導熱性差,嚴重阻礙了熱量的散失。在長時間使用過程中,因為散熱不好而導致的高溫,影響到硅膠的性能和透過率,從而造成較大的光輸出功率衰減。=
采用相同尺寸1.16 mm GaN基藍光芯片制備了倒裝結構LED和垂直結構LED,用STC4000快速光譜儀和恒流電源測試了兩種LED在不同驅動電流條件下的光通量、發光效率和色溫等發光特性,發現垂直結構LED在超過1 200 mA電流時出現發光性能失效,而倒裝LED的發光性能失效的電流值在1 550 mA。倒裝結構LED失效電流值的增加,使得LED的可靠性能增加,提高了LED的使用壽命。
因此,為了改善正裝封裝LED的金線易斷裂和散熱不好等問題,業內研究者們相繼發明了垂直結構LED和倒裝結構LED。
相較于正裝LED,垂直結構采用高熱導率的襯底(Si、Ge和Cu等襯底)取代藍寶石襯底,在很大程度上提高散熱效率;垂直結構的LED芯片的兩個電極分別在LED外延層的兩側,通過n電極,使得電流幾乎全部垂直流過LED外延層,橫向流動的電流極少,可以避免局部高溫。但是目前垂直結構制備工藝中,藍寶石剝離工藝較難,制約了產業化發展進程。
而另一項發明的倒裝結構LED,因其可以集成化、批量化生產,制備工藝簡單,性能優良,逐漸得到了照明行業的廣泛重視。倒裝結構采用將芯片PN結直接與基板上的正負極共晶鍵合,沒有使用金線,而*大限度避免了光淬滅問題。此外,共晶鍵合結構對散熱問題有了很大的改善。在大功率LED使用過程中,不可避免大電流沖擊現象,在此情況下,如果燈具的大電流抗沖擊穩定性不好,很容易降低燈具的使用壽命。
白光發光二極管(LED)因其節能、環保、可靠性高和設計靈活等優點在照明領域得到廣泛開發和應用。為了滿足日益增長的照明需求,較大輸出功率LED的研發和技術改進得到了廣泛開展。
因此,本文對比研究了垂直結構LED和倒裝結構LED隨著電流增大的光輸出變化規律,并且與普通正裝LED進行了比較,得出了倒裝結構LED具有更好的抗大電流沖擊穩定性和光輸出性能。
2、樣品制備與測試方法
2.1 樣品制備
P2LED電子有幾個檔次*便宜的多少錢一平米三種封裝結構如圖1所示。其中正裝LED采用藍寶石襯底峰值波長448 nm芯片,倒裝芯片采用藍寶石襯底峰值波長447 nm芯片,垂直結構芯片采用硅襯底峰值波長446 nm芯片。三種芯片大小均為1.16 mmx1.16 mm,工作電流350 mA,硅膠采用普瑞森公司的0967型號,熒光粉采用威士波爾的YAG-4。正裝結構芯片的正負極通過金線引線鍵合焊接在支架的正負極上;垂直結構芯片的正極是通過金線引線鍵合焊接在支架的正極上,負極是通過金球共晶鍵合在支架的負極上;倒裝芯片的正負極是通過金球共晶鍵合在支架的正負極上。
2.2 測試方法
光通量、發光效率和色溫采用杭州遠方公司生產的STC4000快速光譜儀,測試原理如圖2所示。被測LED采用固定夾具放在積分球中心,LED發射經積分球內部白色漫反射層,漫反射一部分光線通過積分球表面的窄通光孔徑光纖傳輸到微型多通道光譜儀,光譜儀采集的數據通過USB接口發送到計算機進行處理和顯示。光源采用恒流源供電。
3、結果與討論
3.1 光通量隨電流變化關系
圖3標出了在驅動電流從50 mA到2 000 mA條件下,倒裝封裝LED、垂直結構封裝LED和正裝封裝LED的光通量隨電流增加的變化趨勢曲線。從圖3中可以看出,隨著電流的逐漸增大,三種結構LED的光通量都隨著電流的增加而增加,但是增長幅度逐漸減小。
在驅動電流達到1 200 mA時,垂直結構LED首先達到光通量飽和點,而此電流條件下的倒裝LED的光通量比正裝LED的光通量高出14.7%,比垂直結構LED的光通量高出25.9%。隨著電流的繼續增大,垂直結構LED的光通量變化顯示其已接近失效,倒裝LED的光通量在電流1 550 mA時達到了飽和,比垂直結構LED飽和電流值增加了350 mA。光通量的測試結果表明,倒裝結構PN結溫低、散熱好。
因此得出,倒裝LED比其他兩種結構LED的可靠性高,尤其是抵抗大電流沖擊可靠性高,這一項性能有利于提高LED在實際應用中的使用壽命。
3.2 發光效率隨電流變化關系
圖4標出三種LED結構電流與發光效率的關系曲線。從圖4中可以看出,當電流從50 mA增加到2 000 mA時,三種LED的發光效率都呈下降趨勢,倒裝LED的發光效率在整個電流變化區間內均高于其他兩種LED的發光效率。而垂直結構LED在電流大于1 200 mA,發光效率迅速下降,顯示光輸出異常,這與光通量的測試結果吻合。在三種LED的工作電流350 mA時,倒裝LED的發光效率比垂直結構LED的發光效率高出8 lm/W,比正裝結構LED高出31 lm/W。
倒裝LED的光通量和發光效率的提高,可能原因有:
(1)倒裝LED的外量子效率高。三種封裝結構的折射率分布如圖5所示。其中圖5a所示為倒裝封裝結構的折射率分布圖;圖5b所示為垂直封裝結構和正裝封裝結構的折射率分布圖。根據Snell定律,倒裝LED光從GaN到藍寶石的全反射臨界角θ=sin-1 (n藍寶石/n GaN)=44.5°,藍寶石到封裝硅膠的臨界角為θ=sin-1 (n硅膠/n藍寶石)=57.4°;而垂直結構和正裝LED的光從GaN直接傳輸到封裝硅膠層,其全反射臨界角為θ=sin-1 (n硅膠/n GaN)=36.2°,小于倒裝的光傳輸界面的臨界角。較大的臨界角可使更多的光輸出,因此,倒裝結構相較于正裝和垂直結構LED有更高的外量子效率,從而得到了較高的白光發光效率。
(2)倒裝PN結到環境熱阻低。隨著電流的增加,由于熱阻原因芯片溫度隨之升高,從而增加了載流子的非輻射復合幾率,降低了輻射復合幾率,造成發光效率下降。熱阻越高,芯片升溫越高,發光效率下降越快。倒裝的PN結與支架的正負極采用共晶焊接,熱傳輸距離短,散熱面積大,更利于熱傳導,因此可以得到較低的熱阻值,降低PN結溫,從而減慢光效下降速度。這與光通量隨電流變化實驗結果吻合。
3.3 色溫測試
色溫是光源光譜質量*通用的指標。對于LED光源的需求色溫多數都是比較低的,并且對于同一批次的產品而言,色溫偏差越小,質量越優。對色溫的控制研究,一直都是企業滿足顧客需求的關鍵參數。
P2LED電子有幾個檔次*便宜的多少錢一平米為三種封裝結構LED的電流色溫曲線對比圖。通過實驗測試,隨著驅動電流的升高,三種封裝結構LED色溫都隨著電流的增加而升高,而倒裝LED的色溫升高斜率*小約為0.40,正裝LED的色溫升高斜率約為0.67,而垂直結構LED在電流小于1 200 mA(光通量飽和點)時色溫增加斜率約為0.84,超過1 200 mA時,色溫參數接近失效,這與光通量測試和發光效率測試結果吻合。倒裝LED的色溫飽和點約為1 600 mA,比垂直結構LED的色溫飽和點高出400 mA。說明倒裝LED在較大電流沖擊情況下,光輸出特性比垂直結構LED穩定。
對于制作LED芯片來說,襯底材料的選用是首要考慮的問題。應該采用哪種合適的襯底,需要根據設備和led器件的要求進行選擇。目前市面上一般有三種材料可作為襯底:
·藍寶石(Al2O3)
·硅 (Si)
·碳化硅(SiC)
藍寶石襯底
通常,GaN基材料和器件的外延層主要生長在藍寶石襯底上。藍寶石襯底有許多的優點:首先,藍寶石襯底的生產技術成熟、器件質量較好;其次,藍寶石的穩定性很好,能夠運用在高溫生長過程中;*后,藍寶石的機械強度高,易于處理和清洗。因此,大多數工藝一般都以藍寶石作為襯底。圖1示例了使用藍寶石襯底做成的LED芯片。
藍寶石作為襯底的LED芯片
使用藍寶石作為襯底也存在一些問題,例如晶格失配和熱應力失配,這會在外延層中產生大量缺陷,同時給后續的器件加工工藝造成困難。藍寶石是一種絕緣體,常溫下的電阻率大于1011Ω·cm,在這種情況下無法制作垂直結構的器件;通常只在外延層上表面制作n型和p型電極(如圖1所示)。在上表面制作兩個電極,造成了有效發光面積減少,同時增加了器件制造中的光刻和刻蝕工藝過程,結果使材料利用率降低、成本增加。由于P型GaN摻雜困難,當前普遍采用在p型GaN上制備金屬透明電極的方法,使電流擴散,以達到均勻發光的目的。但是金屬透明電極一般要吸收約30%~40%的光,同時GaN基材料的化學性能穩定、機械強度較高,不容易對其進行刻蝕,因此在刻蝕過程中需要較好的設備,這將會增加生產成本。
藍寶石的硬度非常高,在自然材料中其硬度僅次于金剛石,但是在LED器件的制作過程中卻需要對它進行減薄和切割(從400nm減到100nm左右)。添置完成減薄和切割工藝的設備又要增加一筆較大的投資。
藍寶石的導熱性能不是很好(在100℃約為25W/(m·K))。因此在使用LED器件時,會傳導出大量的熱量;特別是對面積較大的大功率器件,導熱性能是一個非常重要的考慮因素。為了克服以上困難,很多人試圖將GaN光電器件直接生長在硅襯底上,從而改善導熱和導電性能。
硅襯底
目前有部分LED芯片采用硅襯底。硅襯底的芯片電極可采用兩種接觸方式,分別是L接觸(Laterial-contact ,水平接觸)和V接觸(Vertical-contact,垂直接觸),以下簡稱為L型電極和V型電極。通過這兩種接觸方式,LED芯片內部的電流可以是橫向流動的,也可以是縱向流動的。由于電流可以縱向流動,因此增大了LED的發光面積,從而提高了LED的出光效率。因為硅是熱的良導體,所以器件的導熱性能可以明顯改善,從而延長了器件的壽命。
碳化硅襯底
碳化硅襯底(美國的CREE公司專門采用SiC材料作為襯底)的LED芯片電極是L型電極,電流是縱向流動的。采用這種襯底制作的器件的導電和導熱性能都非常好,有利于做成面積較大的大功率器件。采用碳化硅襯底的LED芯片如圖2所示。
采用藍寶石襯底與碳化硅襯底的LED芯片
P2LED電子有幾個檔次*便宜的多少錢一平米碳化硅襯底的導熱性能(碳化硅的導熱系數為490W/(m·K))要比藍寶石襯底高出10倍以上。藍寶石本身是熱的不良導體,并且在制作器件時底部需要使用銀膠固晶,這種銀膠的傳熱性能也很差。使用碳化硅襯底的芯片電極為L型,兩個電極分布在器件的表面和底部,所產生的熱量可以通過電極直接導出;同時這種襯底不需要電流擴散層,因此光不會被電流擴散層的材料吸收,這樣又提高了出光效率。但是相對于藍寶石襯底而言,碳化硅制造成本較高,實現其商業化還需要降低相應的成本。
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