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LED光柱

  九十年代以来,我国光电行业的LED芯片作为一种新的光源有了突飞猛进的发展,不仅开创了巨大的新兴市场,而且应用面越来越广泛。从发光二极管制作的数码管、信号灯的普及到大型LED大屏幕的显示上市,几乎在每个城市、每个企业都留下了它的足迹。仪表行业也不例外,也进入了用LED芯片制作成的模拟条图替代仪表指针的新阶段。
  LED光柱的模拟条图是仪表指针的优先更新换代产品
  利用LED芯片制作成的模拟条图,在国内一般统称为LED光柱显示器(以下简称为光柱或光柱显示器),在国外则以Ber Graph命名(条形),即光棒。
  用光柱替代指针反映工业过程控制的模拟量,有其特殊的优越性。一是光柱自身发光,醒目,便于远距离观察。二是光柱本身无机械传动部分,抗过载、抗振动性能好。三是光柱通过芯片矩阵排列,线性化处理,能精确示值,读数正确。四是LED光柱的平均无故障工作时间达5万小时左右。
  另外,LED光柱同其它光柱相比较,也有其特色:它与等离子光柱相比,无高压源。它与液晶光柱显示器相比,无需背景光源,可视度宽且价格相对低廉。它与真空荧光显示相比,所需的驱动电路简洁,且抗震性能好。
  大量事实证明,在我国进入WTO的新形势下,用LED光柱显示器替代仪表指针,已成为仪表仪器行业的新趋势。
   LED光柱显示器的种类及制作的特殊要求
  由于替代仪表指针的需要,我国LED光柱显示器品种规格较多。基本上有三种规格、二十多个品种。
  三种规格是:
  101线:可显示精度为1%
  51线: 可显示精度为2%
  41线: 可显示精度为2.5%
  二十多个品种是:
  通用性尺寸的101、51、41线光柱,分共阴、共阳两类(如图),以101线为例,由于芯片间距为1毫米、0.9、0.75毫米不等,所以光柱尺寸不同分成 A、B、C、D、E等类型,以适应各种需要。
  由于绝大多数品种的光柱尺寸是按指针仪表尺寸的原型设计的,所以给当前显示方式进行技术改造带来了方便。如果将光柱同数码管设计在仪器仪表的同一面板上,可实现模拟量和数字量的双重显示,它符合当前国际上仪表显示方式的新潮流。
  LED光柱显示器的制作与其它LED光电器件制作相比有其特定的难度的。
  1、 指示灯、数码管和橡塑管等光电产品,都是用环氧树脂等固化的。这样封装给LED芯片的抗振动和抗氧化带来极大的好处。而光柱显示器`如果采用同样的封装方法,会因此而引起整条光带的衍射,影响计数。所以,在烧结、焊接后必须“悬空”放在光栅罩壳内,对抗振动、防氧化带来一系列的问题。
  2、 指示灯、数码管和橡塑管等使用芯片的密集度相对来说是低的,一般在1至20只芯片左右,而光柱显示器作为模拟条图的计数器,需要形成完整的光带,需在106mm长度的线路板上,放置101只LED芯片,属于高密集度,工艺比较复杂。
  3、 指示灯、数码管和橡塑管等产品的使用,或单个或组合而成,而一支用101只芯片组合的光柱,必须利用光学的折射原理,使点光源通过透明罩壳的13至15条光栅成相,完成每一只芯片由点到线的显示。
  保证LED光柱显示器质量的几个问题
  LED光柱显示器模拟条图是替代仪表指针的计数器,又是光柱仪表的重要部件,因此,以下几个有关质量方面的问题,从一开始就备受业内人士的关注。
  一是可靠性问题。从实践情况看,光柱的用途十分广泛,用于冶金、电力、机械、石油、煤炭、军工等方面,对环境的适应性提出了非常高的要求,JDG光柱所达到的标准如下:1、低温试验:贮存温度-40度,贮存24小时,工作温度0度,试验4小时,要求光栅罩不破裂。2、高温试验:工作温度50度,试验4小时,要求光栅罩不变形。3、湿热试验:试验温度为40度,相对湿度为93%,试验周期为48小时。4、振动试验:在共振的频率上耐振两个小时,若无共振则在最高频率上耐振两小时。5、冲击试验:从0.3米、0.9米、1.5米的高度,从37度、66度、90度摆锤角度进行九次冲击。
  以上试验,都要求LED光柱显示器工作正常,显示值允许在±1%的误差范围之内。
  二是色度的一致性问题。用LED光柱替代指针显示,要求显示的模拟条图上每一线的色度均匀一致,所显示的光带是一个整体,一个完整的计数器。而当前影响色度一致的主要问题是LED芯片的质量。在市场经济条件下,LED芯片的竞争也是很激烈的,这给一些低价位的低档芯片以次充好提供了机会。用这些质量低下的芯片制作光柱显示器,不但使用寿命堪忧,而且明暗不均,影响准确计数。
  另外,在工艺上置放芯片一定要做到均匀,光柱的101线的线间距一定要控制好,否则,也会影响色度的一致。
  三是检测的自动化问题。由于LED光柱显示器所用的芯片是高密集度排列,因此,在制作过程中,用手工把每一只芯片都按标准进行测试确实是一件有困难的事。以101线为例,就要检测101只芯片的正向电压、反向电压、漏电流等,如果不作检测,显示器从表面看即使完全正常,但有可能留下隐患。随着时间的推移电性能会出现故障,影响光柱的正常显示。因此,借助现代科学技术,利用计算机进行测试,101只芯片在几秒钟内即能完成,并可留下每只芯片完整的数据,做到电性能100%的合格。
  四是储存包装问题。事实证明,LED芯片在长期储存中,有的LED芯片会自动失效。这是一个几乎所有从事LED光电器件生产的厂家普遍遇到的问题。从光柱的情况看,这种失效主要是芯片被氧化的结果。经过多年的摸索,使用多种方法对比,解决抗氧化问题最有效的办法还是对光柱进行真空包装。采取这一措施,既减少了厂家的损失,又保护了用户的利益。特别是用户在大量买入需要储存时,不会再遇到因氧化导致芯片自动衰竭的问题。
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