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扁平SMT LED灌封在LED显示屏中应用分析

导读: 本应用注释提供有关显示屏和告示牌应用中扁平SMT LED 灌封的基本信息,从而介绍和描述所用材料、合适的设备和工艺的相关详细信息。

  本应用注释提供有关显示屏和告示牌应用中扁平SMT LED 灌封的基本信息,从而介绍和描述所用材料、合适的设备和工艺的相关详细信息。此外,本文还简要介绍了典型显示屏的配置、不同 LED 类型对系统的影响和面临的挑战。最后,给出所选环境测试的结果,来证明其影响和灌封防护方法的优势。

  简介

  随着数字化时代的到来,室外标志牌和显示屏越来越普遍。如今,各体育场都可看到这些电子标志,而街道广告牌和宣传牌则遍布城市建筑物、公交车站、加油站等各处(图1)。因为这些应用大多与室外环境有关,因此必须保护包括 LED 引角在内的电气元件。

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图1:显示屏的典型示例

  由于技术进步以及从插件式到表面贴装式 (SMT) LED 技术的转变,显示屏和告示牌应用中存在一些挑战。本文讨论的主要议题之一,就是用于室外显示屏的SMT LED 的防护材料和方法。具体来说,LED 高度减小、像素间距减小、涂层材料选择和涂层方法,这些因素使得我们要不断地探索合适的防护方法。但是,欧司朗光电半导体所执行的与环境测试相结合的实际灌封试验证明这些挑战是能够得到解决的。

  LED显示屏的基本结构

  大多数情况下,大型室外显示屏或标志牌由多个安装有 LED 的模块组成,从而勾画出最终产品的轮廓。打个比喻,可以将浴室墙上的单块墙砖认为是显示屏模块,将它们的相互紧密排列组合认为是完整的显示屏(图2)。

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图 2:LED 显示屏的基本结构

  这些基本模块,也称为墙块,尺寸可能有所不同,但其长度和宽度通常约为 20 cm 至 30 cm。按照基本结构,它们由框架、面罩、带 LED 和其他电子元件的印刷电路板组成。目前而言,面罩是显示屏墙块的必要组成部分,因为它们充当太阳阻挡器以增加整体对比度,在室外应用中尤其如此。

  显示屏和标志牌用 SMT LED 的优势

  直到最近,市场上的室外显示屏和告示牌仍以旧的灯式(也称为插件式)LED 技术为主。对于此类 LED,最恰当的描述是具有较大的发光强度和长长的金属引角;而 SMT LED 通常较小巧且没有长长的引角。与插件 LED 相比,使用 SMT LED 具有众多优势。

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图 3:两款典型 LED 墙块配置的简图(左:插件式LED;右:SMT LED)

  首要优势之一是技术。LED 行业中的大多数创新和进步都发生在 SMT 层次。SMT LED 具有更大的封装形状通用性优势,而且还可进行多芯片封装。插件 LED 的引角长度可达 30 mm。SMT LED 封装高度可能小于 1 mm,而插件 LED 灯珠高度可达 10 mm,直径约为 3 ~ 5 mm。因此,LED 的尺寸限制了显示屏应用的最小间距值。另一个因素是 LED 自身的重量,这会产生很不一样的影响,在音乐会和场景配置等可移动的显示屏应用中尤其明显。

  欧司朗光电半导体的 像DISPLIX Oval这样的单体表贴LED 重量仅 13 mg,比典型的灯式 LED 轻约 10 倍(图4)。由于所提到的 LED 高度差异,因此所需的防护材料用量也不同。通过对尺寸 24 x 24 cm、像素 16 x 16(像素间距 15 mm)的实际显示屏墙砖进行简单评估,比较不同类型LED的重量和所需防护材料。

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图 4:DISPLIX Oval & Blackprint 与典型插件 LED 的图片和数据

  为了更好地进行对比,选择了3.5 mm 插件式、DISPLIX OVAL、DISPLIX Blackprint 这三种 LED 类型,其中,对于插件型和 DISPLIX Oval,每像素安装 3 颗 LED;对于 DISPLIX Blackprint(多芯片 RGB LED),每像素安装 1 颗 LED。关于灌封材料,选择了道康宁? 的 SE-9187L,它是单一成分的黑色硅树脂。根据配置和 LED 尺寸,可假设 DISPLIX Oval 的典型封装高度为0.9mm,DISPLIX Black 为 1.9 mm,插件LED 为 5 mm。

  具体来说,这意味着与典型插件LED 相比,使用 DISPLIX Oval 时照明元件的重量最多可减少 6 ~ 7 倍,使用 DISPLIX Black 时最多可减少 3 ~ 4 倍(基于产品规格书上的初始数值)。将对一块墙块的评估转移到尺寸为 14 英尺 x 48 英尺 (4.3 m x 14.6 m)、大约包含 1084 块上述墙砖的标准广告牌,即可说明这些对系统重量的重要影响(图 5)。

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图 5:基于实际应用示例的LED 类型和灌封重量对系统重量影响的进行比较图

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