如何從設計上降低LED顯示屏模組成本

文章來源:恒光電器

發布時間:2016-05-06

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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，就使用環境來分有戶內與戶外兩大類型，按常規產品來講，戶內產品的構成是：底殼、面罩、燈板及附件等；戶外產品的構成是：密封圈、底殼、面罩、燈板、密封膠及附件等。

針對模組類產品的組成架構，撇開原有的設計思維模式，按照“一體化”模組的設計思路，進行各組成部分的非獨立(具有相關性)設計，將會大幅降低模組類產品的成本，商業照明燈具，具體可從以下幾大方面分別敘述：

燈板的一體化設計：燈板作為模組的重要組成部分，其成本的高低會直接影響到終端產品的銷售價格，換句話講與產品帶來的利潤息息相關。通常，燈板主要是由以下幾部分組成的LED、線路板、驅動電路等構成。

對于顯示屏制造商來說，設計人員是將這些分開獨立的部件產品，設計在一個模組產品上，通過電子加工的方式組合到一起，形成模組產品，倘若在模組產品的設計上，恒光電器，可以將這些獨立的部件進行局部整合或全部整合，將會使模組產品的成本大幅降低。

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。

采用這種設計方式的模組類產品，商業照明燈具，比生產點陣模塊的傳統工藝要簡單許多，辦公照明，從固晶、焊線、點密封膠等相關環節均可采用自動化設備完成，在產能方面大幅提升，密封材料的使用量精準可控，并且其使用量也大幅減少。

從成本來看，同采用常規工藝流程制造的模組類產品相比，戶外照明，主要減少兩部分成本，第一是LED封裝產品市場銷售的利潤及其部分材料成本(支架與外殼)；第二封裝產品的后續電子加工費用。

當然，除以上直接成本降低外，還有無形成本的降低，比如加工工藝的簡單化，帶來的產能的提升，辦公照明，產品合格率的升高，降低了生產制造成本及售后服務費用；產品線制造環節的減少，縮短了產品的生產周期；效率的提高、人員的減少等諸多因素改善，帶來管理費用的大幅降低，LED制造業將往高端制造業邁出一大步。

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

其次是驅動及控制設計的一體化：對于高密度小間距模組產品，若采用現有的常規驅動方式與控制系統，在電氣方面將會使用很多的元器件，產業資訊，造成設計上非常復雜，會對產品的可靠性及穩定性產生一定影響，增加在生產、加工、組裝等制程中的難度，為了不降低產品的合格率，相對而講，對產品的工藝控制要求就更嚴格。

由于密度增加，單位面積內控制卡處理的信息量增大，為了不降低相關的技術指標，比如灰度、刷新率等等，單位面積內使用的控制卡數量將會增加，在狹小的空間內，要做到產品具備良好的工藝性，變得非常困難。如果采用智能化驅動的思路進行設計，可能會充分解決以上矛盾，具體可從以下兩個主要方面簡述：

驅動部分(跟IC制造商或其它聯合)將現有驅動IC的集成度大幅提升，根據目前小間距產品的規格信息以及設計的便利性與可靠性，確定驅動輸出的端口數量，同時在輸出的引腳分布上，最大限度滿足PCB設計的方便性要求，至于驅動IC產品的形式可采用封裝與綁定兩種方式。

對普通使用者，采用封裝形式，在設計與使用方面會比較靈活；對于具有綁定設備的使用者，可采用直接將IC綁定在線路板的方式設計，LED照明品牌，使用這種方法容易做到驅動IC的體積更小，3c認證，成本比采用封裝形式的更低，缺點是不具有通用性，售后服務是難點。

控制部分( 跟控制卡制造商或其它聯合)建立在驅動I C集成度大幅提升的基礎上，由此節省出的物理空間，可將接收控制卡的電路設計轉移到驅動板上完成，這樣驅動與控制設計在一起，就形成了智能型驅動，實現這種方案的效果不僅可以使產品的工藝性提升，而且與產品相關的穩定性、可靠性都會極大改善。

同時，模組類產品的運用會更加靈活，比如模組自身的亮度校正數據、色度校正數據等方面將不受更換或位置的變化影響；模組的組合形式、顯示的信息內容等等均可自由變換，節能與環保，這樣不同創意的運用，將變得十分簡單。通過這些改變與提升，綠色照明，對市場的再發展都將起到積極地推動作用。

板材的一體化設計：考慮到小間距模組產品的散熱或其它特殊環境要求的非風扇散熱方式要求，將鋁板和環氧板壓合使用會較好的解決模組產品的散熱問題，同時也有利于通過EMC測試要求；使得產品整體上符合安規認證的要求。

綜上所述，芯片與封裝的一體化設計以及驅動電路的一體化設計，二者通過線路板有機的結合在一起，便形成了本文所述的(室內用)一體化模組類產品；如果再能將接收控制卡的一體化設計有機的結合在驅動設計中，工程照明，那么就形成了本文所述的(室內用)智能型驅動一體化模組類產品。

戶內外產品的一體化：現階段市場使用的戶內外模組類產品，套件設計完全不同，室內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，并且大多數正面都需要灌封防水硅膠，固定結構端面都要安裝防水密封圈。

而一體化模組類室內產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，無需同常規模組那樣，需要經過底殼過渡安裝。同時，由于發光器件是嵌入到電路板中，使用和運輸過程中，產品的防碰撞性能也比常規好了許多。

至于一體化模組類的戶外產品，只需將一體化模組類的戶內產品，在長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特性且完全密封的外殼內，加上配套的支架和密封圈，產業資訊，便形成了可在戶外使用的一體化模組類產品，省去了常規模組需要灌封防水硅膠的環節。