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如何從設(shè)計(jì)上降低LED顯示屏模組成本
編輯:清風(fēng) [ 2016-5-9 13:40:04 ] 文章來源:LED大屏網(wǎng)
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眾所周知,組成顯示屏箱體單元的基本單元就是模組,就使用環(huán)境來分有戶內(nèi)與戶外兩大類型,按常規(guī)產(chǎn)品來講,戶內(nèi)產(chǎn)品的構(gòu)成是:底殼、面罩、燈板及附件等;戶外產(chǎn)品的構(gòu)成是:密封圈、底殼、面罩、燈板、密封膠及附件等。

 針對(duì)模組類產(chǎn)品的組成架構(gòu),撇開原有的設(shè)計(jì)思維模式,按照“一體化”模組的設(shè)計(jì)思路,進(jìn)行各組成部分的非獨(dú)立(具有相關(guān)性)設(shè)計(jì),將會(huì)大幅降低模組類產(chǎn)品的成本,具體可從以下幾大方面分別敘述:

燈板的一體化設(shè)計(jì):燈板作為模組的重要組成部分,其成本的高低會(huì)直接影響到終端產(chǎn)品的銷售價(jià)格,換句話講與產(chǎn)品帶來的利潤(rùn)息息相關(guān)。通常,燈板主要是由以下幾部分組成的LED、線路板、驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成。

對(duì)于顯示屏制造商來說,設(shè)計(jì)人員是將這些分開獨(dú)立的部件產(chǎn)品,設(shè)計(jì)在一個(gè)模組產(chǎn)品上,通過電子加工的方式組合到一起,形成模組產(chǎn)品,倘若在模組產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上,可以將這些獨(dú)立的部件進(jìn)行局部整合或全部整合,將會(huì)使模組產(chǎn)品的成本大幅降低。

首先是LED芯片及封裝的一體化:將LED芯片直接綁定在線路板中間層面上,然后在綁定的凹孔處直接灌入密封膠,便形成一體化模組不可分割的LED顯示部分。如下圖1、圖2所示,綠色部分表示LED芯片,紅色部分表示密封膠、黑色部分表示多層電路板。

采用這種設(shè)計(jì)方式的模組類產(chǎn)品,比生產(chǎn)點(diǎn)陣模塊的傳統(tǒng)工藝要簡(jiǎn)單許多,從固晶、焊線、點(diǎn)密封膠等相關(guān)環(huán)節(jié)均可采用自動(dòng)化設(shè)備完成,在產(chǎn)能方面大幅提升,密封材料的使用量精準(zhǔn)可控,并且其使用量也大幅減少。

從成本來看,同采用常規(guī)工藝流程制造的模組類產(chǎn)品相比,主要減少兩部分成本,第一是LED封裝產(chǎn)品市場(chǎng)銷售的利潤(rùn)及其部分材料成本(支架與外殼);第二封裝產(chǎn)品的后續(xù)電子加工費(fèi)用。

當(dāng)然,除以上直接成本降低外,還有無形成本的降低,比如加工工藝的簡(jiǎn)單化,帶來的產(chǎn)能的提升,產(chǎn)品合格率的升高,降低了生產(chǎn)制造成本及售后服務(wù)費(fèi)用;產(chǎn)品線制造環(huán)節(jié)的減少,縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期;效率的提高、人員的減少等諸多因素改善,帶來管理費(fèi)用的大幅降低,LED制造業(yè)將往高端制造業(yè)邁出一大步。

綜合考慮針對(duì)不同規(guī)格的模組產(chǎn)品,尤其是小間距高密度產(chǎn)品,采用這種COB綁定的生產(chǎn)方式,其成本同目前常規(guī)做法的同類產(chǎn)品相比,降低幅度在40-70%,亦或更高。

其次是驅(qū)動(dòng)及控制設(shè)計(jì)的一體化:對(duì)于高密度小間距模組產(chǎn)品,若采用現(xiàn)有的常規(guī)驅(qū)動(dòng)方式與控制系統(tǒng),在電氣方面將會(huì)使用很多的元器件,造成設(shè)計(jì)上非常復(fù)雜,會(huì)對(duì)產(chǎn)品的可靠性及穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響,增加在生產(chǎn)、加工、組裝等制程中的難度,為了不降低產(chǎn)品的合格率,相對(duì)而講,對(duì)產(chǎn)品的工藝控制要求就更嚴(yán)格。

由于密度增加,單位面積內(nèi)控制卡處理的信息量增大,為了不降低相關(guān)的技術(shù)指標(biāo),比如灰度、刷新率等等,單位面積內(nèi)使用的控制卡數(shù)量將會(huì)增加,在狹小的空間內(nèi),要做到產(chǎn)品具備良好的工藝性,變得非常困難。如果采用智能化驅(qū)動(dòng)的思路進(jìn)行設(shè)計(jì),可能會(huì)充分解決以上矛盾,具體可從以下兩個(gè)主要方面簡(jiǎn)述:

驅(qū)動(dòng)部分(跟IC制造商或其它聯(lián)合)將現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)IC的集成度大幅提升,根據(jù)目前小間距產(chǎn)品的規(guī)格信息以及設(shè)計(jì)的便利性與可靠性,確定驅(qū)動(dòng)輸出的端口數(shù)量,同時(shí)在輸出的引腳分布上,最大限度滿足PCB設(shè)計(jì)的方便性要求,至于驅(qū)動(dòng)IC產(chǎn)品的形式可采用封裝與綁定兩種方式。

對(duì)普通使用者,采用封裝形式,在設(shè)計(jì)與使用方面會(huì)比較靈活;對(duì)于具有綁定設(shè)備的使用者,可采用直接將IC綁定在線路板的方式設(shè)計(jì),使用這種方法容易做到驅(qū)動(dòng)IC的體積更小,成本比采用封裝形式的更低,缺點(diǎn)是不具有通用性,售后服務(wù)是難點(diǎn)。

控制部分( 跟控制卡制造商或其它聯(lián)合)建立在驅(qū)動(dòng)I C集成度大幅提升的基礎(chǔ)上,由此節(jié)省出的物理空間,可將接收控制卡的電路設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移到驅(qū)動(dòng)板上完成,這樣驅(qū)動(dòng)與控制設(shè)計(jì)在一起,就形成了智能型驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)這種方案的效果不僅可以使產(chǎn)品的工藝性提升,而且與產(chǎn)品相關(guān)的穩(wěn)定性、可靠性都會(huì)極大改善。

同時(shí),模組類產(chǎn)品的運(yùn)用會(huì)更加靈活,比如模組自身的亮度校正數(shù)據(jù)、色度校正數(shù)據(jù)等方面將不受更換或位置的變化影響;模組的組合形式、顯示的信息內(nèi)容等等均可自由變換,這樣不同創(chuàng)意的運(yùn)用,將變得十分簡(jiǎn)單。通過這些改變與提升,對(duì)市場(chǎng)的再發(fā)展都將起到積極地推動(dòng)作用。

板材的一體化設(shè)計(jì):考慮到小間距模組產(chǎn)品的散熱或其它特殊環(huán)境要求的非風(fēng)扇散熱方式要求,將鋁板和環(huán)氧板壓合使用會(huì)較好的解決模組產(chǎn)品的散熱問題,同時(shí)也有利于通過EMC測(cè)試要求;使得產(chǎn)品整體上符合安規(guī)認(rèn)證的要求。

綜上所述,芯片與封裝的一體化設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)電路的一體化設(shè)計(jì),二者通過線路板有機(jī)的結(jié)合在一起,便形成了本文所述的(室內(nèi)用)一體化模組類產(chǎn)品;如果再能將接收控制卡的一體化設(shè)計(jì)有機(jī)的結(jié)合在驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中,那么就形成了本文所述的(室內(nèi)用)智能型驅(qū)動(dòng)一體化模組類產(chǎn)品。

戶內(nèi)外產(chǎn)品的一體化:現(xiàn)階段市場(chǎng)使用的戶內(nèi)外模組類產(chǎn)品,套件設(shè)計(jì)完全不同,室內(nèi)使用的套件不需要考慮防水,室外使用的套件需要考慮防水,并且大多數(shù)正面都需要灌封防水硅膠,固定結(jié)構(gòu)端面都要安裝防水密封圈。

而一體化模組類室內(nèi)產(chǎn)品可以不使用塑膠套件,安裝連接裝置可直接焊在線路板上,無需同常規(guī)模組那樣,需要經(jīng)過底殼過渡安裝。同時(shí),由于發(fā)光器件是嵌入到電路板中,使用和運(yùn)輸過程中,產(chǎn)品的防碰撞性能也比常規(guī)好了許多。

至于一體化模組類的戶外產(chǎn)品,只需將一體化模組類的戶內(nèi)產(chǎn)品,在長(zhǎng)寬外形尺寸上縮小一定范圍(比如0.5mm),能將一體化模組安裝在出光面具有光學(xué)特性且完全密封的外殼內(nèi),加上配套的支架和密封圈,便形成了可在戶外使用的一體化模組類產(chǎn)品,省去了常規(guī)模組需要灌封防水硅膠的環(huán)節(jié)。

與此同時(shí),光學(xué)特性的外殼,突破了現(xiàn)有LED封裝產(chǎn)品配光曲線的限制,實(shí)現(xiàn)了在光學(xué)方面,產(chǎn)品可二次開發(fā)或滿足市場(chǎng)特殊環(huán)境的定制運(yùn)用。如下圖所示,圖3為室內(nèi)型,圖4為室外型;綜上所述,一體化LED顯示模組類產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn),不僅可以帶來降低成本、簡(jiǎn)化工藝、提高產(chǎn)能的優(yōu)越性,而且還可以實(shí)現(xiàn)LED模組類產(chǎn)品的全自動(dòng)化生產(chǎn),從某種意義上講,一體化模組類產(chǎn)品是一種產(chǎn)業(yè)鏈整合的產(chǎn)品。

不過,在帶來諸多益處的同時(shí),可能會(huì)對(duì)現(xiàn)有的一些封裝產(chǎn)品產(chǎn)生沖擊(主要是適用于小間距的封裝產(chǎn)品);并且對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈中的一些中間環(huán)節(jié)【比如純封裝企業(yè)、(僅限于顯示屏行業(yè)的)電子加工業(yè)、驅(qū)動(dòng)IC貿(mào)易商、塑膠套件廠、防水材料廠等】形成較大影響。

與此同時(shí),和顯示屏配套的相關(guān)產(chǎn)業(yè)也會(huì)有新的發(fā)展機(jī)遇,如自動(dòng)化配套生產(chǎn)設(shè)備、電路板廠、IC制造業(yè)、新型散熱材料、封裝材料等。本文闡述的一體化LED模組產(chǎn)品,僅代表個(gè)人對(duì)顯示屏行業(yè)今后發(fā)展的預(yù)測(cè),實(shí)際如何發(fā)展由市場(chǎng)自身決定。

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