【文章內(nèi)容簡介】 ............... 55 設計的驗證 ............................................................................................................... 56 驗證設計前的準備 ............................................................................................. 56 驗證內(nèi)容及結果 ................................................................................................. 57 結 論 .................................................................................................................................. 59 致 謝 .................................................................................................................................. 61 參考文獻 .............................................................................................................................. 62 附錄 LED 指令格式表 ..................................................................................................... 63 第 1 頁 第 1 章 緒論 LED 顯示屏 問世 1923年，羅塞夫（ ）在研究半導體 SIC時有雜質(zhì)的 PN結中有光發(fā)射，研究出了發(fā)光二極管（ LED： Light Emitting Diode），一直不受重視。隨著電子工業(yè)的快速發(fā)展，在 60年代，顯示技術得到迅速發(fā)展，人們研究出 PDP激光顯示等離子顯示板、 LCD液晶顯示器、發(fā)光二極管 LED、電致變色顯示 ECD、電泳顯示 EPID等多種技術。由于半導體的制作和加工工藝逐步成熟和完善，發(fā)光二極管已日趨在固體顯示器中占主導 地位。 LED之所以受到廣泛重視并得到迅速發(fā)展，是因為它本身有活動、很多優(yōu)點。例如：亮度高、工作電壓低、功耗小、易于集成、驅動簡單、壽命長、耐沖擊且性能穩(wěn)定，其發(fā)展前景極為廣闊。目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性和發(fā)光密度、發(fā)光均勻性、全色化發(fā)展。 80年代初，隨著計算機的發(fā)展， CGA顯示方式問世了，它有 320*200的分辨率四種顏色，在短短的 10年中顯示方式已經(jīng)經(jīng)歷了 CGA、 EGA、 SEGA、 VGA、 SVGA，向超高分辨率發(fā)展，顯示精度從 320*200發(fā)展到 1600*1250，由四種顏色到 32位真彩，掃描頻率 從 150K。顯示器的工作原理是接收主機發(fā)出的信號還原成光的形式顯示出來，隨著發(fā)展人們需要一種大屏幕的設備，于是有了投影儀，但是其亮度無法在自然光下使用，于是出現(xiàn)了 LED顯示器（屏），它具有視角大、亮度高、色彩艷麗的特點。 LED顯示屏的應用已經(jīng)十分廣泛，在體育場館，大屏幕顯示系統(tǒng)可以比賽實況及比賽比分、時間、精彩回放等；在交通運輸業(yè)，可以顯示道路運行情況；在金融行業(yè)，可以實時顯示金融信息，如股票、匯率、利率等；在商業(yè)郵電系統(tǒng)，可以向廣大顧客顯示通知、消息、廣告等等。據(jù)調(diào)查顯示，人們接受的信息有 2/3的信息是通過眼睛取得的。顯示技術還應用于工業(yè)生產(chǎn)、軍事、醫(yī)療單位、公安系統(tǒng)乃至宇航事業(yè)等國民經(jīng)濟、社會生活和軍事領域中，并起著重要作用，顯示技術已經(jīng)成為現(xiàn)代人類社會生活的一項不可或缺的技術。 LED 的發(fā)展 及應用領域 LED 國外發(fā)展 自愛迪生于 1879 年發(fā)明白熾燈以來，除了燈絲材料從最初的毛竹纖維改為鎢絲以外，基本形態(tài)沿用至今。熒光燈雖然效率更高，但仍離不開電極和燈管。如今，一種全固態(tài)發(fā)光器件 —— 半導體發(fā)光二極管（ LED）和有機物發(fā)光二極管（ OLED）已率先在特殊照明領域大顯身手 ，在進一步提高電光轉換效率、降低成本后，將成為通用照明領域節(jié)能的有效技術途徑。 第 2 頁 近幾年，世界三大照明工業(yè)巨頭 —— 通用電氣、飛利浦、奧斯拉姆都已組建半導體照明公司，日、美、歐盟、韓國等也相繼推出半導體照明計劃。去年 6月，我國科技部等 6部門聯(lián)合成立國家半導體照明工程協(xié)調(diào)領導小組并啟動該工程。今年 3月，中國工程院陳良惠等 14位院士建議將固態(tài)照明列入國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃。一場搶占半導體照明新興產(chǎn)業(yè)制高點的爭奪戰(zhàn)，已經(jīng)在全球打響。 固態(tài)照明神在何處：采用全固態(tài)發(fā)光器件作為光源的照明技術，其實并不是新事物。半導體 發(fā)光二極管（ LED）在儀器儀表的顯示、手機和數(shù)碼相機的背光照明、全色顯示（如廣場顯示屏）中的應用早已為人們所熟悉，并在特殊照明上得到應用。比如除了交通燈、信號燈、標志燈、汽車燈已經(jīng)商品化以外，隨著人民生活水平的提高，室內(nèi)的夜間長明燈、公共綠地和別墅花園的草坪燈、樓宇景觀燈也備受青睞。這種燈的神奇之處在于：低壓供電、使用壽命長，既可以有選擇地發(fā)出紅、綠、藍光，也可以發(fā)出白光，而且十分節(jié)電。與沿用百年的白熾燈比較，在同樣亮度下，它的耗電僅為十分之一，壽命則長達 100倍，是熒光燈的 10倍。以一天點 6小時計算，一支 半導體燈可用 50年，一個人一輩子也用不了兩支燈。它的光電轉換效率已超過白熾燈，尚不及熒光燈，預計 10年后將達到熒光燈的 。 早在 40年前，研究人員就在實驗中發(fā)現(xiàn)，給封裝在透明環(huán)氧樹脂中的半導體晶體通電時，電流驅使負電子進入帶正電的空穴并釋放能量，生成光子，發(fā)出紅光或綠光，但發(fā)光十分微弱，只能用于電子鐘或是計算器上；直到磷化鋁鎵銦半導體出現(xiàn)后才發(fā)出比較明亮的紅光來。如今隨著第三代半導體材料氮化鎵的突破和藍、白光發(fā)光二極管的問世，大大推動了半導體照明產(chǎn)業(yè)的形成，并向全色、高亮度的方向發(fā)展。專家預測，半導 體技術繼引發(fā)微電子產(chǎn)業(yè)革命之后，又將孕育一場新的產(chǎn)業(yè)革命 —— 照明革命，其標志就是半導體燈將逐步替代白熾燈和熒光燈。 固態(tài)照明市場誘人： 陳良惠院士算過一筆賬： 2020年，全國發(fā)電量為 千瓦時（度），其中照明用電占 12％，即 2292億度。按照每年增長 5％計算，到 2020年，照明用電可達 3225億度。按照同樣亮度下固態(tài)照明用電僅為白熾燈的十分之一、并取代三分之一的白熾燈計算，屆時可節(jié)約照明用電約 1000億度。三峽工程總工期 17 年，全部建成需 20年，靜態(tài)、動態(tài)投資合計為 3000億元，建成后年 均發(fā)電量 度。而用 15年時間，投資 50億至 100億元發(fā)展固態(tài)照明產(chǎn)業(yè)，相當于僅用三峽工程 5％的投入再造一個“綠色三峽工程”。 在美國能源部設立的半導體照明國家研究項目中，給固態(tài)照明描繪了美好的前景： 2020年有 55％的白熾燈、熒光燈被取代， 2025年使美國照明用電（現(xiàn)為 6000億度）減少一半；從 2020年到 2020年，使用固態(tài)照明可累計減排 ，少建 133座 100萬千瓦的電站，節(jié)約開支 1150億美元，形成每年 500億美元的光源產(chǎn)業(yè)，還帶來數(shù)以百萬計的高質(zhì)量工作機會。日本計劃 2020年用半導體燈大規(guī)模取代白熾燈，節(jié)電第 3 頁 相當于一兩座核電站的發(fā)電量，每年可以節(jié)省 10公斤以上的原鈾消耗。雖然固態(tài)照明要真正進入通用照明市場，在技術和成本上還要有重大的突破，這需要大量投資和長期努力。但它的預期市場魅力無法抗拒，難怪各國紛紛啟動國家項目給予引導和支持。 固態(tài)照明發(fā)展強勁：中國科學院早在上世紀 60 年代就開展發(fā)光科學的研究， 80 年代走向生產(chǎn)，直到本世紀初才形成規(guī)模。 2020 年我國發(fā)光二極管（ LED）生產(chǎn)企業(yè)數(shù)達 420 家，員工 3 萬余人，產(chǎn)量 150 多億支，產(chǎn)值 80 多億元；去年產(chǎn)量達 200 億只，產(chǎn)值 100 多億元，增速超過 30％，其中超高亮度發(fā)光二極管產(chǎn)量幾十億只，增速超過 50％。我國早期只是引進管芯進行封裝，屬勞動密集型產(chǎn)業(yè)；上世紀末，從引進外延片進行加工，發(fā)展為技術含量較高的外延片的研發(fā)和小批量生產(chǎn)。目前，固態(tài)照明在我國還需要強力支持。去年，大連路明集團建立的我國第一家生產(chǎn)高品質(zhì)發(fā)光二極管的大連路美芯片科技有限公司投產(chǎn)，使我國成為繼美、日之后第三個擁有 LED 核心技術并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的國家，還并購了世界 LED 四強之一 — 美國 AXT 公司的光事業(yè)部，使我國的半導體照明產(chǎn)業(yè)跨入世界的前列。目前我國半導體照明技術 與國際先進水平相比，差距僅有幾年。以現(xiàn)有的技術和產(chǎn)業(yè)基礎，有望通過整體推進，最終形成有核心競爭力的固態(tài)照明產(chǎn)業(yè)。 日前，飛利浦和生產(chǎn)大功率發(fā)光二極管 (以下簡稱 LED)的先驅 Lumileds Lighting公司宣布，在 LED 顯示器技術方面取得了重大進展，將聯(lián)合開發(fā)背光 LED 液晶顯示器。飛利浦表示， Luxeon LED 背光系統(tǒng)同時適用于個人電腦用液晶顯示器及液晶電視產(chǎn)品，可廣泛應用于圖形藝術、出版、 CAD/CAM、醫(yī)學和高清晰度視頻編輯等領域。 美國 Microvision 公司于 2020 年初成功開發(fā)出 LED 顯 示器，即將開始批量生產(chǎn)。產(chǎn)品初步擬定使用于可顯示動態(tài)圖像的手機、便攜式游戲機、數(shù)碼攝像機等便攜終端上。 2020 年 1 月 13 日，京瓷與奇美結盟，共同打造 LED 顯示器，從 2 月起開始生產(chǎn)手機、電玩游戲機等移動產(chǎn)品的 LED（大功率發(fā)光二極管）顯示器，并在 2020 年實現(xiàn)商品化。 在亞洲，日本和韓國的一些公司正在開發(fā) LED 顯示器，由于數(shù)量都不大，目前的生產(chǎn)成本非常高。 2020 年底，日本政府宣布了一項推動 LED 標準化的計劃，由日本經(jīng)濟、貿(mào)易、工業(yè)部門協(xié)調(diào)一致，共同推進由日本企業(yè)巨頭主導的 LED 標準化設立，據(jù)預測，日本 LED 開發(fā)將在十年內(nèi)取代現(xiàn)有的顯示技術。 我國臺灣光遠科技研制的 360 度環(huán)狀 LED 顯示器已在美國、德國、英國、日本等國家運用，在國內(nèi)也已在上海百腦匯、南京百腦匯、成都百腦匯三家運用。數(shù)字化全彩 LED 顯示器給人們提供了全新的視覺體驗，經(jīng)由連接主控電腦，圓柱體外觀上3 個大型環(huán)行顯示屏幕可同步播放畫面，無論站在顯示器的任何角度觀看，都可以欣賞到三個相同及栩栩如生的畫面，完全沒有觀賞死角，最佳觀賞距離為 1 到 130 米之第 4 頁 半徑范圍，可供數(shù)千人觀賞，近距離觀賞，畫面清晰、逼真。 LED 在我國的發(fā)展 2020 年 6 月，在照明領域我國也由科技部在 “863”計劃的支持下，及時啟動了 “國家半導體照明工程 ”。 2020 年 4 月，科技部確定工作重點 ——發(fā)展新型照明行業(yè)，并確定福建廈門、上海、大連和江西南昌為首批四個國家半導體照明產(chǎn)業(yè)基地。通過“863”計劃等科技計劃的支持，我國已經(jīng)初步形成從外延片生產(chǎn)、芯片制備、器件封裝集成應用的比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈。 目前，國內(nèi)從事 LED 產(chǎn)業(yè)的單位超過 400 家 (外商除外 )，從業(yè)人員超過 5 萬人，其中技術人員超過 5000 人。 2020 年我國發(fā)光二極管（ LED）生產(chǎn)企業(yè)數(shù)達 420 家，員工 3 萬余人，產(chǎn)量 150 多億支，產(chǎn)值 80 多億元； 2020 年產(chǎn)量達 200 億只，產(chǎn)值 100多億元，增速超過 30％，其中超高亮度發(fā)光二極管產(chǎn)量幾十億只，增速超過 50％。我國照明領域的 LED 產(chǎn)業(yè)已具備一定的技術和產(chǎn)業(yè)基礎，國內(nèi)藍光芯片指標達到國外中檔產(chǎn)品水平， LED 封裝技術與國外差距小，在國際市場上已占有相當大的份額，有可能取得關鍵技術突破，形成自主知識產(chǎn)權；另外，位于產(chǎn)業(yè)鏈下游的芯片封裝與照明應用產(chǎn)業(yè)，既是技術密集型產(chǎn)業(yè)，又是勞動密集型產(chǎn)業(yè)，我國具有勞動力比較優(yōu)勢，因此有能力承接國際半導體照明產(chǎn)業(yè)的轉移。 LED 照明領域主要有信號燈 、裝飾景觀照明、家居照明、汽車用燈等。我國城市眾多，僅北京就有近兩萬的交通燈，要用 LED 替換現(xiàn)有的交通燈，其市場前景十分廣闊。裝飾景觀照明是目前 LED 照明的主要應用市場，在我國發(fā)展也較為成熟，已經(jīng)有一部分城市在城市亮化工程中采用了 LED 照明產(chǎn)品。預計隨著準備 2020 年北京奧運會和 2020 年上海世博會的城市建設的開展， LED 燈在城市景觀照明的應用將進一步擴展，需求量也將進一步上升。我國有 3 億家庭，家居照明如果普遍采用 LED照明工具，這個市場將會非常巨大。汽車用燈 LED 化也是一個大市場，美國、日本、歐洲的一些高 檔汽車已經(jīng)開始部分使用 LED 照明，隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，汽車和摩托車產(chǎn)業(yè)在近幾年飛速的發(fā)展，其配套產(chǎn)品汽車燈和摩托車燈的需求量也同步上升。但汽車領域的準入和門檻較高，在我國還需要一個過程。 但目前 LED 的價格普遍高于普通白熾燈和熒光燈，尚需要靠技術創(chuàng)新和規(guī)模生產(chǎn)來降低成本。從長遠來看，普通照明是 LED 照明工具最大的市場，為了讓 LED 燈早日進入千家萬戶，需要把低成本、大功率、高亮度白光 LED 及其照明系統(tǒng)的開發(fā)放到更加突出的位置，抓緊進行部署。 LED 應用領域 信息化社會