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    威創新聞成功案例行業動態產業洞察專題報道

    LED后院起火,COB來了

    時間:2017年7月12日 來自:管理員

    正當小間距LED高歌猛進,與DLP拼墻與液晶拼接廝殺的不可開交時,其后院忽然起火了,一個名叫COB的家伙開始行動。威創、韋僑順、奧蕾達、長春希達等一批企業紛紛以新一代COB小間距LED為名,對現有小間距LED進行沖擊。威創認為:“COB小間距LED”的登臺亮相給用戶帶來了耳目一新的感覺,突破了以往多在間距“越來越小”上的比拼。對于整個LED行業而言,今后將不再僅僅以不同間距來劃分LED產品,不同的封裝技術也成為了區分、選擇LED產品的另一關鍵因素。


    什么是COB

    COB,是英語ChipOnBoard的縮寫,即電路板上封裝RGB芯片,是一種區別于現有普遍使用的三合一SMD封裝技術的新型封裝方式。它是基于固晶的平面技術加精確的點膠技術而研制出來的一種全彩LED新工藝。在COB產品工藝過程中,是將PCB板先貼片IC,然后在基底表面固定安放晶片,隨后用絲焊的方法在晶片和基底之間建立起電氣連接,并在檢測合格后點膠固封,成為一塊LED全彩模組。

    COB有什么優勢先不說,接下來我們先看看與之對比的SMD是什么。


    什么是SMD

    SMD封裝,是SurfaceMountedDevices的縮寫,意為表面貼裝器件。采用SMD(表貼技術)封裝的LED產品,可將RGB三種不同顏色的LED晶片封裝的SMT燈按照一定的間距封裝在同一個膠體內。制作流程通常是由上游燈珠廠商將燈杯、支架、晶元、引線、環氧樹脂等材料封裝成不同規格的燈珠。下游顯示屏廠商用高速貼片機,以高溫回流焊將燈珠焊在電路板上,制成不同間距的顯示單元。


    SMD的不足

    SMD小間距LED具有顏色鮮艷、飽和度高、亮度高、沒有拼縫、可無限拼接等眾多優勢,且產業鏈完整,因此目前應用廣泛,占據了小間距LED應用市場的主要份額。不過由于SMD封裝工藝無法回避的一些缺陷,也逐漸顯示出不足。

    首先是死燈現象也就是壞點。SMD小間距LED在生產過程中,需要將燈珠以高溫回流焊的方式焊在電路板上,而在高溫回流焊中由于燈珠中支架、基板、環氧樹脂等材料的膨脹系數不同,極易造成支架和環氧樹脂封裝殼脫落,出現縫隙,在后期的使用中易出現死燈現象;同時采用SMD封裝技術,LED的燈腳焊盤裸露外部易被氧化,造成水汽入侵LED內部芯片,在水氧作用下長期運行造成燈芯內部發生電化學反應,出現死燈;此外裸露的燈腳焊盤也容易受到靜電的影響,造成死燈。當然廠商在出廠時會將壞點率控制在標準值內,但隨著使用時間的推移,壞點會不斷增加。雖然壞點可以更換,但還是會給客戶帶來麻煩,同時增加了廠商的服務成本,而且如果是不同生產批次的燈芯,亮度色彩也會有所差異,造成更換后畫面的非一致性問題。


    其次,散熱性。傳統表貼LED產品晶片固定在碗杯里,不跟PCB板直接接觸,主要通過膠體和四個焊盤散熱,散熱面積小,熱量會比較集中于芯片,長時間會造成嚴重的光衰減現象,甚至死燈現象,降低了顯示屏的使用壽命和質量。


    再次,穩定性。SMD表貼產品的燈珠并非與PCB板無縫連接,這使得碰撞過程容易造成壓力在單顆燈珠上集中。而大屏系統的運輸、安裝等,難免有震動和碰撞,造成小間距LED顯示屏壞燈的幾率增加。


    第四,視角及觀看舒適度。與COB相比,SMD小間距LED視角有一定限制,僅在120~140度之間。這首先是因為LED芯片在燈杯的底部,與杯口之間形成一定落差;其次封裝好的燈在貼片過程中位置的精度誤差;再次鎖面罩的不平整,造成了可視角度降低和可視角度的不均勻性。其次SMD小間距LED屏的頻繁刷新,人眼周期性接受光信號刺激,長時間觀看以及近距離觀看會感到不適。


    COB的優勢

    相比SMD封裝這些不足,COB技術則有著良好的表現,主要體現在:


    一,穩定性好。由于COB封裝技術在加工工藝上不存在回流焊貼燈,就避免了焊機內高溫焊錫時造成的燈珠支架和環氧樹脂間出現縫隙的問題,所以COB產品出廠后不易出現死燈現象。另外COB封裝由于采用更為集成化的整體工藝,使得在晶體選擇上可以選用功率面積密度更低、晶體顆粒更大一些的晶片,進而降低核心發光點工作強度。同時,COB封裝實現了環氧樹脂全包裹下的全固體無縫隙散熱,使得工作狀態中LED晶體的熱集中度下降,有利于延長產品壽命、提升系統穩定性。


    二,耐用性強。COB封裝技術,無裸露燈腳,表面平滑無縫隙,具有防潮、防靜電、防磕碰、防塵等功能,正面防護等級達到IP54,避免了SMD封裝的小間距LED因潮濕、靜電、灰塵、磕碰等環境或人為因素造成死燈、壞燈的問題。燈點表面凸起成球面,光滑而堅硬,耐撞耐磨。出現壞點,可以逐點維修,由于沒有面罩,表面平整光滑,用水或布即可清潔表面污跡。


    三,可彎曲。COB封裝沒有支架焊接,LED芯片由環氧樹脂膠密封在燈位內,所以是可以任意彎曲的,彎曲能力隨模組尺寸的大小和PCB板的厚度而決定。而SMD彎曲則可能會造成芯片管腳的脫焊,且成本要高于COB。


    四,觀看更舒適。由于COB封裝采用的是淺井球面發光,因此視角更廣,大于175度,接近180度,而且具有比SMD更優秀的光學漫散色渾光效果。此外發光均勻,近似“面光源”,可有效消除摩爾紋。其啞光涂層技術,也是顯著提高對比度,降低炫光及刺目感,不易產生視覺疲勞。



    競爭格局

    COB如此多的優勢,讓不少企業為之而動。如深圳韋僑順光電有限公司自2010年就開始嘗試將半導體COB封裝技術引入到LED顯示領域,經過近七年在封裝技術和生產工藝上的探索,現在已經可以為市場提供涵蓋單雙色、全彩、室內、半戶外和戶外寬范圍的LED顯示屏產品以及多場景應用解決方案,并且在COB生產工藝改良方面獲得了詳實的試驗數據和實案驗證數據。深圳市奧蕾達COB小間距產品的月產量已經達到了數千平米,訂單不僅來自國內,在海外也頻頻開花結果。長春希達成功研發的LED集成三合一(COB)室內小間距產品,在與傳統小間距LED顯示屏比較中,多方面性能超出。


    2016年春,威創也正式推出COB封裝產品,并已成功應用在公安、能源、電力指揮調度中心、電視臺演播廳等應用場景。威創認為,小間距LED顯示的發展可以分為兩個階段:第一個階段是解決堪用、能用的問題,核心技術突破體現在像素間距縮小到2毫米以下,P1.5和P1.2產品大規模量產;第二個階段則主要是提供更高的產品可靠性和視覺體驗效果,其中COB封裝是最關鍵的技術方向之一。


    與以上這些廠商的積極態度不同,傳統LED廠商對COB似乎并不是特別熱衷。利亞德、洲明、聯建光電等目前都無COB產品問世。聯建光電表示,COB目前來講是一種新的嘗試,未來企業可以從COB尋找新的亮點,滿足用戶的差異化需求,聯建光電會持續關注COB技術的發展動向。國星光電認為,短期而言,COB封裝暫時不會成為主流,但隨著技術的進步,它的發展潛力仍值得期待,國星也會持續關注COB封裝領域的技術發展趨勢。


    “有關注不投入”,傳統LED廠商這是搞得哪一出?國星光電似乎透露出來一些端倪,其工作人員表示:雖然COB封裝具備一定的優勢,但同時它的劣勢也不少。例如,對比度方面,COB封裝形式較單顆器件貼片成模組的方式,外觀一致性不高;產品不使用的情況下,屏表面墨色不一致,影響外觀;同時,由于生產方式與單顆器件不同,生產過程及成品的一次通過率低。聯建光電則認為,COB目前還沒有進入到最成熟的狀態,市場需要去培育,提高用戶的認知。另一LED廠商高管表示:COB目前還存在一些挑戰:首先是在技術方面,COB封裝屏面墨色不好掌控,就是在燈不點亮的時候,表面墨色不一致的問題,此會影響產品整體的美觀性;其次在市場方面,COB封裝規模還比較小,整體市場還沒有打開,跟傳統技術拼價格不具優勢。如果這些問題不解決,就很難得到客戶的認可。


    關于技術方面的不足,我認為隨著COB工藝技術的發展基本都可以得到解決。如針對墨色不均這個問題,威創方面已經取得了突破,并申請了專利。威創通過結合自身DLP屏幕的特殊覆膜工藝,可消除線路板顏色差異,從而實現提供提高對比度和整體均勻性,由此解決墨色一致性問題。韋僑順這方面也獲得了進展,新推出的P3、P1.87產品已經消除了墨色問題,確保了COB小間距LED產品整墻顯示效果。


    成本價格方面,現在看確實是一個劣勢。LED行業打價格戰是出名的,競爭十分激烈。就當前COB工藝的LED顯示屏來講,雖然技術上取消了回流焊為核心的表貼過程,但也增加了封裝工藝的難度,使得COB封裝在CELL階段的穩定性控制、可靠性測試等更為復雜。


    另外COB封裝較之表貼封裝技術起步較晚,且先前的COB封裝主要應用于照明領域,雖后起優勢明顯,然而在小間距LED屏顯示領域工藝技術和材料技術積累不及表貼技術,這導致在綜合成本上,COB封裝還較傳統SMD表貼技術有劣勢。COB封裝的高額成本一方面阻礙了COB顯示企業的發展,同時也影響著COB封裝顯示屏的市場占有量。不過最近有不錯的消息傳來,據有關COB廠商透露,今年在P1.5、P1.2和P1.0產品上會有技術突破和成本突破。


    事實上,傳統LED廠商對COB不積極,還有一個不好說出口的原因:那就是COB是直接以裸芯在PCB板上完成封裝,這讓LED屏企可以不需要中端的專業封裝企業,而直接與上游芯片廠商對接,這改變了傳統LED產業鏈生態。因此不僅受到生存威脅的專業封裝企業持抵制態度,對于習慣了與封裝廠商打交道的傳統LED廠商也很不爽,特別是在小間距產品上領先的LED廠商。對于他們來說,采用COB,就意味著其長期積累的SMD工藝經驗和基礎投資將變得沒有價值,甚至變成負資產,需要重頭再來。


    現在力挺COB的企業,基本都是對于那些在LED顯示上積累較淺、沒有SMD貼片工藝經驗,或想進入LED領域的廠商。利用COB技術他們可以形成差異化競爭,有效的規避傳統LED廠商在SMD上積累的優勢,況且COB也確實擁有很多SMD所不及的優勢。


    結語

    當前,盡管SMD封裝仍占據著市場主流,然而COB依賴自身的優勢,已經取得了很不錯的市場效果。威創方面表示:在廣電演播室領域,由于COB技術自身的抗摩爾紋特性,使得攝像系統人員非常喜歡這一新技術;在指揮調度中心市場,COB的高度穩定性、維護維修便捷性和觀看舒適性,也得到了客戶的認可;在租賃行業,COB更能防止碰撞和震動損傷的特點,使得租賃市場非常看好這一產品的推廣。


    相信隨著COB技術的進一步完善,小間距LED顯示市場必將日漸分化。但無論COB和SMD最終誰能勝出,對于用戶來說都是好事,因為畢竟提供了更多新的選擇,而且競爭者的增多就意味著廠商提供的產品必須更具性價比,何樂而不為呢!

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