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LED显示屏的[无差异化生产模式]
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日期:2009-2-27
LED显示屏的[无差异化生产模式]
 

引言:

LED显示屏已经融入我们的各行各业,随着经济的繁荣,用途和销量有日益扩大之趋势,已经成为具有规模效益的行业。但是,LED屏的生产的很多环节并不科学,不环保,只是受特殊的行业背景和惯例的制约,无法由哪一家企业打破这些条框。这里提出的“LED显示屏的无差异化生产”模式,可以把整个行业的生产惯例提升到一个崭新的高度,从根本上改观了LED屏的生产模式,更加有利于批量、规模、低成本的生产,还可以大幅度提高显示屏的参数指标,提升品质。

1.目前的LED显示屏的生产环节:

1.1 灯点制作过程

LED的核心器件为一块电致发光半导体材料-晶片, 置于一个有引线的架子上, 用环氧树脂密封制做。其结构如右图所示,其封装形式可分为插件和表贴。

1.1.1插件

常规Φ5mm型LED封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上,管芯的正极通过球形接触点与金丝,键合为内引线与一条管脚相连,负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连,然后其顶部用环氧树脂包封。

反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光,向期望的方向角内发射。顶部包封的环氧树脂做成一定形状,有这样几种作用:保护管芯等不受外界侵蚀;采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂),起透镜或漫射透镜功能,控制光的发散角;管芯折射率与空气折射率相关太大,致使管芯内部的全反射临界角很小,其有源层产生的光只有小部分被取出,大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收,易发生全反射导致过多光损失,选用相应折射率的环氧树脂作过渡,提高管芯的光出射效率。用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性,绝缘性,机械强度,对管芯发出光的折射率和透射率高。

选择不同折射率的封装材料,封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的,发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。若采用尖形树脂透镜,可使光集中到LED的轴线方向,相应的视角较小;如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型,其相应视角将增大。 一般情况下,LED的发光波长随温度变化为0.2-0.3nm/℃,光谱宽度随之增加,影响颜色鲜艳度。

另外,当正向电流流经pn结,发热性损耗使结区产生温升,在室温附近,温度每升高1℃,LED的发光强度会相应地减少1%左右,封装散热对保持色纯度与发光强度非常重要,以往多采用减少其驱动电流的办法,降低结温,多数LED的驱动电流限制在20mA左右。

1.1.2  表贴

在2002年,表面贴装封装的LED(SMD LED)逐渐被市场所接受,并获得一定的市场份额,从引脚式封装转向SMD符合整个电子行业发展大趋势,很多生产厂商推出此类产品。 早期的SMD LED大多采用带透明塑料体的SOT-23改进型,外形尺寸3.04×1.11mm,卷盘式容器编带包装。在SOT-23基础上,研发出带透镜的高亮度SMD的SLM-125系列,SLM-245系列LED,前者为单色发光,后者为双色或三色发光。近些年,SMD LED成为一个发展热点,很好地解决了亮度、视角、平整度、可靠性、一致性等问题,采用更轻的PCB板和反射层材料,在显示反射层需要填充的环氧树脂更少,并去除较重的碳钢材料引脚,通过缩小尺寸,降低重量,可轻易地将产品重量减轻一半,最终使应用更趋完美,尤其适合户内,半户外全彩显示屏应用。 焊盘是其散热的重要渠道,厂商提供的SMD LED的数据都是以4.0×4.0mm的焊盘为基础的,采用回流焊可设计成焊盘与引脚相等。

1.2  LED灯点分拣

众所周知,LED灯会有色度偏差和亮度偏差,主要原因是由于其发光晶片本身的差异造成的。其次是封装造成的差异。因此色度亮度参差不齐的LED是不能直接做成LED模块的。需要分拣出色度,亮度一致的LED灯点。目前的分光分色机,可以达到:

分色精度:1纳米

分光精度:1%

分档: 80个或更多

分拣效率:机器一开,规模生产,分光分色成本低廉

本批分拣后的LED灯会分档存放。这是业内极高精度,功劳归于流水线上的分光分色机是直接对单点LED检测,使用单点高精度检测,技术上成熟。即使是使用逐点调整,也要事先知道每个灯点的亮度和色度,但是,照相机每次几百万像素的拍摄,远远比不上这种精度,而且只能检测出亮度,不能检测出色度,色度的检测,要依赖于更加昂贵的分光分色检测设备。    

1.3  制作LED单元模块

灯屏制作厂家购买档次相近的LED灯,因各个档次有色度亮度差异,灯屏厂商拿到这些灯后一般不会直接用这些精度分得很高的灯直接做成屏,原因很简单:人眼对于色度的差异是很敏感的,如果各个区域使用不同档次的灯,就会在区域间形成亮度和色度差异,出现砖块屏,也就是人们常说的“马赛克现象”。LED显示屏行业的惯例是做屏之前要炒灯—即把N个档次的LED灯反混在一起搅拌(真有点像炒栗子的情形)实现全部均匀混合,真可谓业界奇观,其目的在于把档次间的差异打散,不存在整块不匀。但这样做的坏处是大色块虽然没有了,小色点的差异却充斥到整个屏幕,新屏一亮就是“花屏”、“脏屏”、“雾屏”,给人的感觉是好象被污染了一样!高精度的分光分色的处理,在LED显示屏生产的阶段反而被一笔勾销,不能不说是一个巨大的遗憾,也是对管理成本和设备资源、电力资源的巨大浪费。余下的低档LED灯流入低档屏市场或被报废。

不同批次炒的灯,其色度和亮度的平均值是不一样的,不能混用!于是,这样的生产模式,还带来了另外一种弊端:必须事前精准计算炒灯的数量!

若是一次炒多了的话,不能改在另一个屏上直接用,更不能再出让给别人,可能造成极大浪费;虽然以后可以与另外的批次再混合后使用,但管理成本的增加也是不容忽视的损失!

若是炒少了的话,就更加麻烦!不能直接添加,“花屏”现象会更容易分辨,给生产造成难题,更为日后的销售乃至客户验收造成困难,增添不少的口舌。

到这里,我们已经明显看出:这种生产模式,对分拣机的高精度、高效率工作是一种极大的浪费,而且得到的,先天就是一个花了的屏----那是炒灯的结局。有没有一种新的生产模式能很好的利用分拣机分出的高精度灯呢?答案是肯定的!下面所探讨的无差异生产模式,就从根本上回答了这个问题。

2[无差异化生产模式]的概念

2.1  生产精准模块

利用LED产业前端的高效率低成本的分拣技术,直接采用同档次的LED灯制作成色度、亮度都非常精准的标准模块,我们称之为[无差异化生产模式]。

由于同档次的LED灯色精度为纳米级,光精度1%,如此高的精度做成的模块当然无可挑剔,而且不存在高价买入,剩余浪费或货源不足等问题。

如前所述:前端精准80档分光分色成本低廉直接利用,生产80档“定光定色模组”,每个“定光定色模组”根据采用的LED档次,打上“光色分度条形码”。采购的LED包装袋上面的参数一目了然(左图),贴有LED参数标签的模组(右图),模组的另一面,“光色分度条形码”,读数非常方便,使用现在的激光条码扫描设备,一扫就得,毫不增加成本和投入。

                     

2.2   精准模块组屏

         精准模块的生产备用存货,随用随取。同一个精准模组虽然精确定光定色,模组内均一无花点,但每个模组之间会有色差,同屏组装就像组魔方,马赛克现象清晰可见。但是,中庆ZQ9705智能芯片所构成的[智能单元板],可以轻松应对这种局面,它是带有逐点调整技术的,方案早已成熟,调每一个灯点的亮度已经成为现实,调模块更是轻而易举,而且,模块间的色差调节,完全可以靠RGB三色的亮度比例来调节。因此,要实现这种功能,中庆公司ZQ9705智能芯片当然是首选。

3.中庆系统用于无差异化生产

3.1  中庆智能单元架构,调光调色

引入中庆架构生产“精确定光定色模组”,根据其上“光色分度条码”,基于中庆ZQ9705系列智能芯片,通过修改BIN直接控制LED亮度色度;再利用中庆提供的“光色调整软件”,极其方便地把一批模块调整成同一个亮度和色度,这批模块,当然可以“同屏相安无事啦”!

3.2  引入高科技手段,读码、调整方便

先进的激光条码识读机,友好的人机对话界面,快速的模块FLASH记忆体,使规模化、无差异LED屏生产成为现实。亮度色度调整软件将读取光色分度条码数据分析运算后传送给单元智能控制芯片,再由智能控制芯片发送数据到驱动芯片,轻松实现亮度色度模块调整。

4.结论

常言道:上医医未病,下医医已病。炒花了屏,再去做逐点调,实乃病了再医之下策。尽管中庆有成熟的多种逐点调方案,但是,基于照相原理的这项技术,无论如何,也比不上LED分拣机分出的灯点精度高。[无差异化生产模式],无需再拍照获取LED的亮度,波长,色温等数据,因为LED灯生产厂家已经提供。精度更高,采购更高精度的LED灯,且不需要花更多的成本,因为不同参数LED采购可以K(千片)为单位。根据LED灯的参数不同,以模块、箱体为单位条码式库存管理,适合批量生产企业,随时将LED参数不同的模块,箱体拼装出货,显示参数完全一致,适合大批量不同参数LED模块,箱体批量生产,备货,现金实时交易,提高资金效率。

[无差异生产模式]实现了环保化生产的进一步延伸---更加“绿色”,实乃整个LED显示屏行业发展的必然趋势,是上策。

 


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