Технология COB LED: объяснение того, почему она используется в моноблочных LED-телевизорах.

Что представляет собой технология COB LED на самом деле

COB расшифровывается как Chip on Board (чип на плате) . Это метод упаковки светодиодов, при котором красные, зеленые и синие светодиодные чипы приклеиваются непосредственно к подложке печатной платы — без каких-либо отдельных пластиковых корпусов вокруг каждого пикселя. Затем вся поверхность покрывается эпоксидной смолой в виде одного сплошного слоя , создавая бесшовную, похожую на стекло поверхность дисплея.

Это принципиально отличается от традиционной технологии SMD (поверхностного монтажа), где каждый RGB-светодиод находится внутри своего крошечного пластикового корпуса, а провода соединяют микросхему с выводами корпуса, которые затем припаиваются к печатной плате. В SMD-дисплее каждый пиксель является физически отдельным компонентом — с воздушными зазорами между ними.

Вариант с перевернутым чипом: инженерное решение, устраняющее самое слабое звено.

В технологии COB вариант с перевернутым кристаллом выводит надежность на новый уровень. Вместо светодиодного чипа, установленного вертикально с соединительными проводами, соединяющими его верхнюю поверхность с печатной платой, чип устанавливается вверх ногами — его электрические контакты обращены непосредственно к печатной плате. Соединительные провода не требуются.

Почему это важно? По статистике, соединительные провода являются наиболее подверженным поломкам компонентом в светодиодных дисплеях. Они тоньше человеческого волоса, подвержены тепловому расширению во время ежедневных циклов включения/выключения и уязвимы к вибрации во время транспортировки и установки. Их удаление устраняет самый большой источник битых пикселей за весь срок службы дисплея.

Пять инженерных преимуществ COB-светодиодов

Каждое из этих пяти преимуществ является прямым следствием архитектуры «чип на плате». Это не маркетинговые заявления — это физические свойства конструкции.

1. Герметичная, легко моющаяся поверхность.

Сплошной эпоксидный слой герметизирует всю поверхность экрана. Нет зазоров, нет открытых диодов, нет отверстий, через которые могла бы проникнуть пыль или влага. Пролитый кофе, отпечатки пальцев и чистящие средства легко удаляются влажной тканью. Это герметичная поверхность, а не перфорированная.

2. Устойчивое к царапинам эпоксидное покрытие

Эпоксидный защитный слой предотвращает появление царапин от ключей, ручек, ювелирных изделий и чистящих средств. В условиях конференц-зала, где люди жестикулируют возле экрана, прислоняют к нему пульты для презентаций или задевают его при смене комнаты, это имеет большее значение, чем кажется. Экран, по которому ударили ключом, навсегда потеряет этот пиксель.

3. Коэффициент контрастности 7,000:1

Пространство между пикселями на COB-дисплее заполнено черной эпоксидной смолой. Эта смола поглощает окружающий свет , а не отражает его. В результате: в светлой переговорной комнате с окнами от пола до потолка черный цвет на COB-экране остается черным. Аналогичный SMD-экран отображает темно-серый цвет — потому что белая пластиковая подложка между отдельными светодиодными блоками отражает свет обратно на зрителя.

4. Угол обзора 160° без искажения цвета.

Однородная эпоксидная поверхность устраняет параллакс и угловое смещение цвета, которые возникают на SMD-панелях при экстремальных углах. Когда кто-то сидит на дальнем конце широкого конференц-стола — под углом 45° или более — COB-дисплей отображает тот же цвет и яркость, что и при прямом расположении. На SMD-панелях отдельные светодиодные блоки отбрасывают друг на друга крошечные тени под углом, вызывая видимое смещение цвета.

5. Меньше битых пикселей за весь срок службы.

Технология Flip-chip COB исключает наличие соединительных проводов — наиболее распространенной точки отказа в SMD-светодиодах. В корпусе SMD-светодиода содержится до 6 соединительных проводов на пиксель (2 на чип для RGB). За тысячи циклов нагрева соединительные провода трескаются или отрываются. В пикселе COB с технологией Flip-chip соединительные провода отсутствуют. Частота отказов за 50 000 часов работы значительно ниже.

COB против SMD: визуальное и техническое сравнение.

Если поставить рядом COB-панель и SMD-панель в ярко освещенной комнате, различия будут видны сразу — даже тому, кто никогда раньше не видел светодиодных дисплеев. Вот что вы увидите, и объяснение принципа их работы.

Почему время закрытия сессии имеет особое значение для конференц-залов?

В конференц-залах к крупноформатным дисплеям предъявляются четыре конкретных требования , и технология COB отвечает всем четырем благодаря своей конструкции, а не благодаря каким-либо дополнительным функциям.

1. Рассеянный свет из окон и потолочное освещение. В большинстве конференц-залов окна от пола до потолка или яркое встроенное освещение — именно в таких условиях коэффициент контрастности 5,000:1 оказывается неэффективным. COB-светодиоды обеспечивают яркость 500 нит в сочетании с контрастностью 7,000:1, сохраняя слайды презентаций, электронные таблицы и видеозвонки четкими и читаемыми. SMD-светодиоды с контрастностью 5,000:1 создают видимый серый оттенок на всем изображении.
2. Люди касаются экрана во время презентаций. Докладчики жестикулируют, указывая на диаграммы. Коллеги подходят, чтобы показать данные. Кто-то прислоняет ручку к поверхности. На SMD-экране накапливаются битые пиксели от этих случайных контактов. Герметичная эпоксидная поверхность COB-панели к ним невосприимчива.
3. Кофейные чашки на конференц-столе рядом с экспозицией. Пролитая жидкость случается. На SMD-светодиодах она просачивается в зазоры между корпусами светодиодов и вызывает коррозию внутренних контактов. На COB-светодиодах пролитая жидкость остается на герметичной эпоксидной поверхности и легко удаляется без повреждений.
4. Длительное время работы в сутки — от 8 до 12 часов непрерывной работы. Дисплеи в конференц-залах работают весь день, каждый рабочий день. Соединительные провода в SMD-светодиодах расширяются и сжимаются с каждым циклом нагрева. Со временем эта усталость приводит к появлению битых пикселей. В COB-светодиодах с перевернутым кристаллом соединительные провода не подвержены усталости.

Сочетание этих четырех факторов означает, что для корпоративного конференц-зала с рассеянным освещением выбор между COB и SMD-светодиодами сводится не к предпочтениям в качестве изображения, а к тому, будет ли дисплей по-прежнему хорошо выглядеть через три года.

Производственные различия: почему сложно изготовить COB (Cool-Outdoor Cloud)

Производство COB-светодиодов принципиально отличается от сборки SMD-компонентов. В SMD-сборке используются стандартные машины для установки компонентов — то же оборудование, которое используется для сборки печатных плат смартфонов и материнских плат ноутбуков. Сотни заводов владеют таким оборудованием. Для производства COB-светодиодов требуются три вещи, которых нет у большинства заводов по производству светодиодов.

1. Чистое помещение

Отдельная частица пыли, попавшая между светодиодным чипом и эпоксидным инкапсулирующим слоем, создает видимый дефект на готовом дисплее . В отличие от SMD-компонентов, где можно переделать отдельный светодиодный корпус, дефект COB в инкапсулирующем слое влияет на весь модуль. Производство должно осуществляться в контролируемой чистой комнате с фильтрованным воздухом, контролем статического электричества и спецодеждой для операторов — в помещениях того же класса, что и при производстве полупроводников.

2. Плоскостность печатной платы на микронном уровне

Подложка печатной платы должна быть идеально ровной с точностью до микрона по всей поверхности панели. Если подложка неровная, толщина эпоксидного слоя будет варьироваться, что приведет к оптическим искажениям, неравномерности яркости и видимым полосам. Стандартных допусков при изготовлении печатных плат (±0.2 мм) недостаточно. Для печатных плат класса COB требуются специальные материалы подложки и прецизионные процессы ламинирования.

3. Равномерное нанесение эпоксидной смолы

Эпоксидная смола должна быть нанесена идеально равномерным слоем по всей поверхности дисплея. Незначительные отклонения, тоньше человеческого волоса, приводят к видимым цветовым искажениям и появлению ярких пятен. Процесс нанесения является собственностью каждого производителя — конкретная формула смолы, температурный режим отверждения и метод нанесения являются строго охраняемыми коммерческими секретами, на совершенствование которых ушли годы итераций.

Менее 10 заводов по всему миру

Сочетание инфраструктуры чистых помещений, высокоточной обработки печатных плат и запатентованных эпоксидных процессов означает, что менее 10 заводов в мире производят светодиоды COB в больших масштабах для дисплеев с диагональю более 100 дюймов. Компания DOIT VISION производит модули COB на своем заводе в Шэньчжэне — одном из немногих заводов в мире, контролирующих всю производственную цепочку COB от печатной платы до готового модуля.

Распространенные мифы о COB-светодиодах — развенчаны.

Технология COB (Color-Outdoor Cloud) коммерчески доступна менее десяти лет, и среди покупателей, узнавших о COB от конкурентов, продающих SMD-компоненты, циркулируют три устойчивых мифа. Вот факты.

Миф 1: «COB-панели не подлежат ремонту — если выходит из строя пиксель, заменяют весь экран».

Неверно. Отдельные светодиодные модули COB предназначены для замены на уровне модуля, а не для ремонта на уровне чипа. Если модуль выходит из строя, местный техник заменяет его менее чем за 15 минут . Перенастройка соседних панелей не требуется, поскольку механические допуски между модулями заложены в раму. Запасные модули отправляются в течение 48 часов в течение 2-летнего гарантийного периода. Этот процесс быстрее, чем перепайка SMD-компонентов, которая часто требует пайки отдельных светодиодных блоков на месте — работа, которую мало кто из AV-интеграторов хочет выполнять.

Миф 2: «Стоимость COB в 2 раза выше, чем у SMD».

Ложь — в масштабе, для нужного диапазона шага. Для шага пикселей от P0.93 до P1.56 в дисплеях с диагональю более 100 дюймов цена COB конкурентоспособна по сравнению с эквивалентной SMD, если учесть снижение частоты отказов и нулевые затраты на техническое обслуживание в течение 5-летнего срока службы. SMD остается более экономически выгодным при более крупном шаге (P1.8 и выше), где преимущество COB в точности изготовления менее актуально, а более простая сборка SMD доминирует по себестоимости единицы продукции.

Миф 3: «У COB-светодиодов цветопередача хуже, чем у SMD-светодиодов».

Ложь. Сплошной эпоксидный слой на самом деле улучшает однородность цветопередачи , устраняя индивидуальные цветовые вариации, характерные для SMD-панелей. В производстве SMD-светодиодов каждый светодиодный корпус относится к отдельной партии, и даже в пределах одной партии небольшие различия в цветовой температуре между отдельными корпусами видны на белом фоне. Однородный эпоксидный слой COB оптически сглаживает вариации от пикселя к пикселю, создавая заметно более однородное изображение — особенно на однотонных фонах, часто используемых в корпоративных презентациях.

Подходит ли концепция COB для вашего проекта? Контрольный список для принятия решения.

COB-светодиоды не всегда являются правильным решением. Следующий контрольный список поможет вам разобраться в пяти факторах, определяющих, стоит ли вкладываться в COB-светодиоды, или же SMD-светодиоды — более разумный выбор.