LED的发展历史,可以追溯到1970年代,最早的GaP、GaAsP同质结红、黄、绿色低发光效率的LED已开始应用于指示灯、数字和文字显示。从此LED的使用开始进入多种应用领域,包括宇航、飞机、汽车、工业应用、通信、消费类产品等,遍及国民经济各部门和千家万户。LED的应用与发展,从LED显示屏产业的成长轨迹,亦可以一窥究竟。包括:1. LED发光效率提升,要达到原相同的亮度,通过LED电流值可以变小,因此将可延长电源使用寿命。2. 另外LED灯尺寸越来越小,从插件灯(DIP)一路走到表贴灯(SMD),现在市场上甚至已出现0606的SMD灯。这样的发展历程,让LED显示屏的点间距可以缩小,也能够从户外走向户内,所以整体显示屏的工艺设计,亦必须不断精进。就目前应用规格,户外屏常用(见图1):P10、P12、P16、P19、P20、P21、P22、P26,尤以P10是户外广告屏常用规格;户内屏常用(见图2):P3、P3.75、P4、P5,亦有厂商可以做到P1.5,P2,今日在地铁站(如北京三元桥站)都可以看到户内广告屏被广泛应用。

  LED显示屏产业在制作技术上快速发展,显示屏生产厂家已经无法用过去产品高度同质化、削价竞争策略,来取得市场份额。面对各种应用以及市场需求,如超密屏或是租赁屏,在设计上必须以更高的标准制作,才得以面对激烈的市场竞争。包括箱体结构要求美观、整体重量必须轻薄,让使用者在现场组装、拆卸变得简单,节省组装时间;甚至有的厂家直接将数据、电源接口做到箱体之间的接合处、箱体之间无任何导线连接,减少积灰的可能性,降低故障率的发生。因此,针对箱体设计轻薄化,市场对驱动IC封装技术的要求也是越来越高。从最早的SOP(聚积产品编码为GF)封装,SSOP(聚积产品编码为GP)封装,QFN封装(聚积产品编码为GFN),发展至现在mSSOP(聚积产品编码为GM)封装(如下图3),可以发现,LED驱动IC尺寸轻巧化是必然趋势,这也考验驱动IC厂商在做产品设计时的能力,必须在有限的芯片面积中,将功能扩张到极致。

  就目前户外LED广告屏市场而言,P10/4扫的规格为主流,使用GM封装的LED驱动IC,相对于传统GP封装驱动IC,将可以减少一层驱动版的使用(见图4.);另外,亦可以单面上件,背面剪脚后不棘手,简化整体生产工序,提高产能,最重要的是可以降低模块制作总成本达7%。

  GM封装面积较GP封装面积少37%,因此无论是针对插件灯(DIP)或表贴灯(SMD)型态的LED显示屏PCB设计,LAYOUT更简单,也可以节省板层数的使用。

  前文提及LED灯发光效率跃升,所以现在户外LED显示屏要达到跟过去使用时相同的亮度,可以使用较小的电流。就目前市场经验观察,户外LED显示屏应用电流大多落于20mA±10%,如聚积MBI5120, MBI5124, MBI515x, 等GM封装产品最大电流多设定在20~25mA之间,符合市场主流需求。

  GM封装的PIN脚功能定义与GP封装完全相同,所以在将原有GP封装转换为GM封装时,仅需将原PCB板稍做修改即可完美替换。

  在使用QFN封装时,常见问题是QFN封装的PIN脚、散热焊盘与PCB板焊盘容易出现虚焊或相邻PIN脚间连锡不良现象,导致不良率升高。相对而言,GM封装对SMT工艺要求较低,有助降低生产不良率,减少客诉客服的成本支出。

  GM封装测试、维修相对于QFN容易,因此只需一般技术人员即可操作,减少高端人力费用,将资源做更有效率的应用。

  目前GM(mSSOP)封装面市约半年,针对导入时常见疑问,以下总结了相关SMT方面的经验,供厂家在导入时可以参考,加速导入速度:

  微型化是所有消费电子产品的设计驱动力,消费电子产品向着轻薄、微型、的发展方向。世界第一台计算机占地1500平方英尺,重达30吨,发展至现在手中的PAD;“大砖头” 便携式手机发展至现在的智能手机;因应LED显示屏设计导向以及整体市场需求,从历史上我们可以看到过去GP(SSOP)封装代替GF(SOP)封装的现象,因此可大胆预期GM(mSSOP)封装也将替代大多数的GP(SSOP)封装。

  导入崭新的GM封装,代表LED显示屏制作工艺的提升,也证明在研发能力上的进步。无论是以GM封装取代GP封装或是取代GFN封装,产品的质量都能够提升,相信越来越多的GM使用经验,可以让LED显示屏制作跨入下一个时代。

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