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怎么从设计上降低LED显示屏模组成本?

日期:2019年07月11日     信息来源:拓升光电
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问: 怎么从设计上降低LED显示屏模组成本?

答:

   众所周知,组成led显示屏箱体单元的基本单元就是模组,就使用环境来分有户内与户外两大类型,按常规产品来讲,户内产品的构成是:底壳、面罩、灯板及附件等;户外产品的构成是:密封圈、底壳、面罩、灯板、密封胶及附件等。怎么从设计上降低LED显示屏模组成本?
 针对模组类产品的组成架构,撇开原有的设计思维模式,按照“一体化”模组的设计思路,进行各组成部分的非独立(具有相关性)设计,将会大幅降低模组类产品的成本,具体可从以下几大方面分别叙述:
 灯板的一体化设计:灯板作为模组的重要组成部分,其成本的高低会直接影响到终端产品的销售价格,换句话讲与产品带来的利润息息相关。通常,灯板主要是由以下几部分组成的LED、线路板、驱动电路等构成。
 对于led显示屏制造商来说,设计人员是将这些分开独立的部件产品,设计在一个模组产品上,通过电子加工的方式组合到一起,形成模组产品,倘若在模组产品的设计上,可以将这些独立的部件进行局部整合或全部整合,将会使模组产品的成本大幅降低。
 首先是LED芯片及封装的一体化:将LED芯片直接绑定在线路板中间层面上,然后在绑定的凹孔处直接灌入密封胶,便形成一体化模组不可分割的led显示屏部分。
 采用这种设计方式的模组类产品,比生产点阵模块的传统工艺要简单许多,从固晶、焊线、点密封胶等相关环节均可采用自动化设备完成,在产能方面大幅提升,密封材料的使用量精准可控,并且其使用量也大幅减少。
 从成本来看,同采用常规工艺流程制造的模组类产品相比,主要减少两部分成本,第一是LED封装产品市场销售的利润及其部分材料成本(支架与外壳);
    第二封装产品的后续电子加工费用。
 当然,除以上直接成本降低外,还有无形成本的降低,比如加工工艺的简单化,带来的产能的提升,产品合格率的升高,降低了生产制造成本及售后服务费用;产品线制造环节的减少,缩短了产品的生产周期;效率的提高、人员的减少等诸多因素改善,带来管理费用的大幅降低,LED制造业将往高端制造业迈出一大步。
 综合考虑针对不同规格的模组产品,尤其是小间距高密度产品,采用这种COB绑定的生产方式,其成本同目前常规做法的同类产品相比,降低幅度在40-70%,亦或更高。
 其次是驱动及控制设计的一体化:对于高密度小间距模组产品,若采用现有的常规驱动方式与控制系统,在电气方面将会使用很多的元器件,造成设计上非常复杂,会对产品的可靠性及稳定性产生一定影响,增加在生产、加工、组装等制程中的难度,为了不降低产品的合格率,相对而讲,对产品的工艺控制要求就更严格。
 由于密度增加,单位面积内控制卡处理的信息量增大,为了不降低相关的技术指标,比如灰度、刷新率等等,单位面积内使用的控制卡数量将会增加,在狭小的空间内,要做到产品具备良好的工艺性,变得非常困难。如果采用智能化驱动的思路进行设计,可能会充分解决以上矛盾,具体可从以下两个主要方面简述:
 驱动部分(跟IC制造商或其它联合)将现有驱动IC的集成度大幅提升,根据目前小间距产品的规格信息以及设计的便利性与可靠性,确定驱动输出的端口数量,同时在输出的引脚分布上,最大限度满足PCB设计的方便性要求,至于驱动IC产品的形式可采用封装与绑定两种方式。
 对普通使用者,采用封装形式,在设计与使用方面会比较灵活;对于具有绑定设备的使用者,可采用直接将IC绑定在线路板的方式设计,使用这种方法容易做到驱动IC的体积更小,成本比采用封装形式的更低,缺点是不具有通用性,售后服务是难点。
 控制部分( 跟控制卡制造商或其它联合)建立在驱动I C集成度大幅提升的基础上,由此节省出的物理空间,可将接收控制卡的电路设计转移到驱动板上完成,这样驱动与控制设计在一起,就形成了智能型驱动,实现这种方案的效果不仅可以使产品的工艺性提升,而且与产品相关的稳定性、可靠性都会极大改善。
 同时,led显示屏模组类产品的运用会更加灵活,比如模组自身的亮度校正数据、色度校正数据等方面将不受更换或位置的变化影响;模组的组合形式、显示的信息内容等等均可自由变换,这样不同创意的运用,将变得十分简单。通过这些改变与提升,对市场的再发展都将起到积极地推动作用。
 板材的一体化设计:考虑到小间距led显示屏模组产品的散热或其它特殊环境要求的非风扇散热方式要求,将铝板和环氧板压合使用会较好的解决模组产品的散热问题,同时也有利于通过EMC测试要求;使得产品整体上符合安规认证的要求。
 综上所述,led显示屏芯片与封装的一体化设计以及驱动电路的一体化设计,二者通过线路板有机的结合在一起,便形成了本文所述的(室内用)一体化模组类产品;如果再能将接收控制卡的一体化设计有机的结合在驱动设计中,那么就形成了本文所述的(室内用)智能型驱动一体化模组类产品。
 户内外产品的一体化:现阶段市场使用的户内外模组类产品,套件设计完全不同,室内使用的套件不需要考虑防水,室外使用的套件需要考虑防水,并且大多数正面都需要灌封防水硅胶,固定结构端面都要安装防水密封圈。
 而一体化模组类室内产品可以不使用塑胶套件,安装连接装置可直接焊在线路板上,无需同常规模组那样,需要经过底壳过渡安装。同时,由于发光器件是嵌入到电路板中,使用和运输过程中,产品的防碰撞性能也比常规好了许多。
 至于一体化模组类的户外产品,只需将一体化模组类的户内产品,在长宽外形尺寸上缩小一定范围(比如0.5mm),能将一体化模组安装在出光面具有光学特性且完全密封的外壳内,加上配套的支架和密封圈,便形成了可在户外使用的一体化模组类产品,省去了常规模组需要灌封防水硅胶的环节。
 与此同时,光学特性的外壳,突破了现有led显示屏封装产品配光曲线的限制,实现了在光学方面,产品可二次开发或满足市场特殊环境的定制运用。如下图所示,图3为室内型,图4为室外型;综上所述,一体化LED显示模组类产品的实现,不仅可以带来降低成本、简化工艺、提高产能的优越性,而且还可以实现LED模组类产品的全自动化生产,从某种意义上讲,一体化模组类产品是一种产业链整合的产品。
 不过,在带来诸多益处的同时,可能会对现有的一些封装产品产生冲击(主要是适用于小间距的封装产品);并且对产业链中的一些中间环节【比如纯封装企业、(仅限于led显示屏行业的)电子加工业、驱动IC贸易商、塑胶套件厂、防水材料厂等】形成较大影响。
  与此同时,和led显示屏配套的相关产业也会有新的发展机遇,如自动化配套生产设备、电路板厂、IC制造业、新型散热材料、封装材料等。

1楼 回答时间:2019-07-11
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