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“東數(shù)西算”大數(shù)據(jù)中心激發(fā)“倒裝COB顯示屏+可視化”需求增長(zhǎng)

來(lái)源:希達(dá)電子        編輯:VI菲    2022-10-10 16:21:25     加入收藏

“東數(shù)西算”大數(shù)據(jù)中心激發(fā)“倒裝COB顯示屏+可視化”需求增長(zhǎng)

  “東數(shù)西算”大數(shù)據(jù)中心激發(fā)“倒裝COB顯示屏+可視化”需求增長(zhǎng)

  作者:長(zhǎng)春希達(dá)電子技術(shù)有限公司

  高級(jí)行銷技術(shù)工程師 王繼成

  2022年2月,國(guó)家發(fā)展改革委、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)通知,同意在京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8地啟動(dòng)建設(shè)國(guó)家算力樞紐節(jié)點(diǎn),并規(guī)劃了10個(gè)國(guó)家數(shù)據(jù)中心集群。至此,“東數(shù)西算”工程正式全面啟動(dòng)。

  在業(yè)內(nèi)專家看來(lái),現(xiàn)階段實(shí)施“東數(shù)西算”工程,不僅可以優(yōu)化我國(guó)算力資源空間布局,也是推動(dòng)新型基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展、構(gòu)建全國(guó)一體化國(guó)家大數(shù)據(jù)中心體系的必然選擇。

  “數(shù)”指數(shù)據(jù),“算”是算力,即對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力。“東數(shù)西算”是通過(guò)構(gòu)建數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)一體化的新型算力網(wǎng)絡(luò)體系,將東部算力需求有序引導(dǎo)到西部,優(yōu)化數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局,促進(jìn)東西部協(xié)同聯(lián)動(dòng)。

  西部數(shù)據(jù)中心處理后臺(tái)加工、離線分析、存儲(chǔ)備份等對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求不高的業(yè)務(wù)。東部樞紐處理工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、金融證券、災(zāi)害預(yù)警、遠(yuǎn)程醫(yī)療、視頻通話、人工智能推理等對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求較高的業(yè)務(wù)。

  作為“西算”算力平臺(tái),為實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)算力服務(wù)和降本增效,無(wú)疑需要對(duì)數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)、供配電設(shè)備、制冷設(shè)備、ICT設(shè)備、數(shù)據(jù)服務(wù)等各環(huán)節(jié)進(jìn)行高效的管理及維護(hù),為此需要建設(shè)各類運(yùn)控指揮中心、智能調(diào)度中心,從而提出了對(duì)大屏幕的需求。作為“東數(shù)”應(yīng)用算力的一方,“西算”高性能的算力平臺(tái)對(duì)其提出了采集更多數(shù)據(jù)的要求,對(duì)“西算”加工處理后的結(jié)果也需要更高效的理解和使用。面對(duì)海量大數(shù)據(jù)和算力平臺(tái)交付的高價(jià)值數(shù)據(jù)處理結(jié)果,迫切需要通過(guò)建設(shè)以超高分辨率大屏幕為核心的應(yīng)急指揮中心、運(yùn)行監(jiān)控中心、智能調(diào)度中心等機(jī)構(gòu),對(duì)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一、高效的管理。

  超高分辨率+可視化顯示——“東數(shù)西算”大數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵應(yīng)用趨勢(shì)

  為什么要建設(shè)超高分辨率的大屏幕呢?源于利用大屏幕的超大顯示面積和超高分辨率可支持同時(shí)顯示更多數(shù)據(jù)或信息,為高效指揮調(diào)度和快速精準(zhǔn)決策提供完整、全面、系統(tǒng)的信息匯集、加工處理和共享平臺(tái)。

  雖然有了大屏幕作為信息集中展示、分享的平臺(tái),但面對(duì)海量數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)的復(fù)雜性,如何將復(fù)雜性合理簡(jiǎn)化,切實(shí)做到“全局信息一目了然,全盤業(yè)務(wù)盡在掌控”,實(shí)時(shí)掌握“緊急、異常和正常”三種狀態(tài),系統(tǒng)分析“過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)”三種時(shí)態(tài),基于全局視角、系統(tǒng)邏輯和化繁為簡(jiǎn),從而提出了“數(shù)據(jù)可視化”應(yīng)用需求。

  數(shù)據(jù)可視化就是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù),將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來(lái),并進(jìn)行交互處理,可以簡(jiǎn)單、快速、精確展現(xiàn)業(yè)務(wù)現(xiàn)全貌,增進(jìn)用戶理解、簡(jiǎn)化復(fù)雜性

  因此,可視化首先要求展示當(dāng)前業(yè)務(wù)的全貌,將海量數(shù)據(jù)和復(fù)雜業(yè)務(wù)以更直觀、更易理解的形式展示在大屏幕上,就要求大屏幕必須具有足夠高的分辨率才能容納這樣的信息量。

  “東數(shù)西算”對(duì)各行各業(yè)和區(qū)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型的促進(jìn),將推動(dòng)“東數(shù)”應(yīng)用算力的一方生產(chǎn)更多的數(shù)據(jù),也將進(jìn)一步推動(dòng)“西算”算力平臺(tái)的高質(zhì)量和高速發(fā)展,因此“東數(shù)”和“西算”都對(duì)大屏幕的超高分辨率提出了更高的要求,必將促使大屏幕沿著分辨率方向以指數(shù)級(jí)快速提高。由于大屏幕的尺寸總是有限的,針對(duì)大屏幕超高分辨率越來(lái)越高的要求,勢(shì)必推動(dòng)大屏幕基本顯示單元的單屏分辨率將越來(lái)越高。

  可視化應(yīng)用從過(guò)去的大企業(yè)和壟斷行業(yè),走入更多的領(lǐng)域和企業(yè),成為在大數(shù)據(jù)時(shí)代里從數(shù)據(jù)海洋抽身出來(lái),以“上帝視角”審視自己所處領(lǐng)域或企業(yè)全貌的最佳手段。因此,可視化應(yīng)用呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)越多越全面,對(duì)掌握全局、決策指揮越有利。這樣,就要求呈現(xiàn)可視化場(chǎng)景的大屏幕整屏分辨率越大越好。

  分辨率,泛指測(cè)量或顯示系統(tǒng)對(duì)細(xì)節(jié)的分辨能力,多用于描述圖像的清晰度。分辨率越高代表圖像質(zhì)量越好,越能表現(xiàn)出更多的細(xì)節(jié)。

  FullHD(俗稱全高清)分辨率為1920*1080,4K UHD(俗稱4K)分辨率為3840*2160,是FullHD的4倍;8K UltraHD(俗稱8K)分辨率是7680*4320,是4K的4倍,是FullHD的16倍。

  8K屏幕上整屏呈現(xiàn)的1個(gè)場(chǎng)景上的信息量,如果由4K屏顯示時(shí),要求所有信息不縮放不變形(這樣不會(huì)損失任何細(xì)節(jié)),就需要4個(gè)整屏場(chǎng)景來(lái)容納8K屏上1個(gè)場(chǎng)景上的所有信息,顯示時(shí)大屏幕整屏就需要切換3次。如果由FullHD屏幕顯示時(shí),同樣要求所有信息不縮放不變形,就需要16個(gè)整屏場(chǎng)景來(lái)容納8K屏上1個(gè)場(chǎng)景上所有信息,顯示時(shí)大屏幕整屏就需要切換15次之多!雖然通過(guò)切換屏幕也實(shí)現(xiàn)了全部信息的清晰呈現(xiàn),但本來(lái)8K屏呈現(xiàn)的1個(gè)場(chǎng)景里信息被碎片化了,不僅切斷了各信息元素之間的關(guān)聯(lián)和背后的業(yè)務(wù)邏輯鏈,信息的完整性和時(shí)效性性遭到破壞,還打亂了決策者的思路,嚴(yán)重干擾了決策者的判斷和決策,可視化的作用受到很大消弱,可視化的價(jià)值也難以體現(xiàn)。

  因此,在需求和成本的平衡下,大屏幕的超高分辨率能夠讓可視化場(chǎng)景完美呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)和內(nèi)涵,“西算”算力平臺(tái)就可以通過(guò)“超高分辨率可視化”實(shí)現(xiàn)更高效的管理,提高算力平臺(tái)的運(yùn)行效率和服務(wù)水平。“東數(shù)”一方將“西算”算力平臺(tái)反饋的結(jié)果通過(guò)可視化應(yīng)用完美呈現(xiàn),并通過(guò)大屏幕將其應(yīng)用的成果和對(duì)當(dāng)前業(yè)務(wù)的影響,也通過(guò)可視化應(yīng)用持續(xù)的體現(xiàn)出來(lái),從而使可視化為決策指揮和管理提供有力支撐。“超高分辨率”容納和呈現(xiàn)了可視化更多的信息,從而使可視化應(yīng)用真正體現(xiàn)價(jià)值。

  “東數(shù)西算”雖然促進(jìn)了“大屏幕+可視化”的需求,對(duì)大屏幕超高分辨率提出了更高的要求,但以當(dāng)前市場(chǎng)主流的小間距LED顯示產(chǎn)品為例,當(dāng)前用于控制室領(lǐng)域的小間距LED產(chǎn)品的像素間距主要為0.9mm~1.2mm,這些規(guī)格的產(chǎn)品就難以滿足“東數(shù)”“西算”兩方大屏幕超高分辨率的高要求:

  假設(shè)一個(gè)可視化系統(tǒng)所有場(chǎng)景的像素總量為33177600,即分辨率總量為33177600(相當(dāng)于4個(gè)4K并排,即4*4K),大屏幕尺寸設(shè)計(jì)為16:9比例的220英寸。

  如果采用像素間距1.27mm的LED顯示單元,整屏幕分辨率為4K(3840*2160),該大屏幕完整顯示可視化系統(tǒng)時(shí)就需要4個(gè)場(chǎng)景,切換3次。下表是以P1.27為基準(zhǔn),采用不同像素間距產(chǎn)品時(shí),實(shí)現(xiàn)的整屏分辨率、相對(duì)于使用P1.27產(chǎn)品時(shí)整屏分辨率的倍數(shù),以及完整顯示可視化系統(tǒng)所需的場(chǎng)景個(gè)數(shù)和切換數(shù)次。

像素間距(mm) 像素密度(Pixel/m2) 整屏尺寸(英寸) 整屏分辨率 對(duì)比(倍) 場(chǎng)景個(gè)數(shù) 場(chǎng)景切換次數(shù)
1.27 620001 220 3840*2160=8294400 1 4 3
0.9525 1102224 220 5120*2880=14745600 1.78 3 2
0.79375 1587203 220 6144*3456=21233664 2.56 2 1
0.635 2480000 220 7680*4320=33177600 4 1 0
0.47625 4408897 220 10240*5760=58982400 7.1 1 0

  從上表中的對(duì)比可以看出,當(dāng)前市場(chǎng)中像素間距0.9~1.2mm級(jí)別的產(chǎn)品,用于超高分辨率可視化應(yīng)用時(shí)像素密度仍顯不足,像素間距0.4~0.7mm級(jí)別產(chǎn)品則憑借更高的像素密度,在有限的大屏幕尺寸條件下實(shí)現(xiàn)了更高的分辨率,能夠承載現(xiàn)在及未來(lái),超高分辨率可視化應(yīng)用對(duì)屏幕分辨率不斷提高的剛性需求。 “東數(shù)西算”對(duì)超高分辨率可視化的高要求,呼喚像素間距0.4~0.7mm級(jí)別產(chǎn)品盡早成熟并上市供應(yīng)。

  LED大屏——“東數(shù)西算”大屏幕顯示的最優(yōu)選擇

  當(dāng)前超高分辨率大屏幕顯示產(chǎn)品主要有DLP拼接屏、LCD拼接屏和LED顯示屏等三種主要類型。

  DLP拼接屏不管是UHP光源、LED光源還是LPD激光光源,DLP拼接大屏幕都存在物理的、明顯的拼縫,以及顯示墻體厚、占地面積大、顯示均勻性難以維持一致等缺陷,已無(wú)法滿足當(dāng)前對(duì)大屏幕高亮度、高對(duì)比度、無(wú)拼縫顯示需求,因而越來(lái)越被市場(chǎng)邊緣化。

  LCD曾以亮度高、輕薄、廉價(jià)等特點(diǎn)迅速擠占過(guò)DLP作為當(dāng)時(shí)大屏幕市場(chǎng)主流的市場(chǎng)份額,但其夸張的拼縫難以滿足全屏精細(xì)化顯示的需求,市場(chǎng)很快將其限定在視頻監(jiān)控這一單一應(yīng)用場(chǎng)景,即使現(xiàn)在宣稱最小0.88mm拼縫的LCD產(chǎn)品,拼接后實(shí)際拼縫仍達(dá)到4mm!基于LCD產(chǎn)品的激烈競(jìng)爭(zhēng)和價(jià)格透明,市場(chǎng)上存在不少以商用面板充當(dāng)工業(yè)級(jí)面板的行為,LCD大屏幕系統(tǒng)質(zhì)量堪憂且很難保證顯示效果。

  LED拼接屏無(wú)縫可任意拼接,具有高亮度、寬色域、色彩艷麗、均勻性好、可異性拼接等優(yōu)點(diǎn),短短數(shù)年迅速占領(lǐng)大屏幕市場(chǎng)的主流地位,特別是全倒裝COB產(chǎn)品出現(xiàn),面光源設(shè)計(jì),具有顯示密度高、表面防護(hù)性好、護(hù)眼等優(yōu)勢(shì),進(jìn)一步加快了取代LCD、DLP市場(chǎng)地位的步伐,使LED顯示屏成為當(dāng)前大屏幕拼接市場(chǎng)的主流。

  在“東數(shù)西算”工程中,僅從分辨率角度,DLP、LCD和LED三種顯示技術(shù)都可以滿足基礎(chǔ)應(yīng)用,但其大屏幕系統(tǒng)主要顯示內(nèi)容是數(shù)據(jù),為了確保數(shù)據(jù)呈現(xiàn)效果不失真,對(duì)顯示畫面的物理拼縫或光學(xué)拼縫幾乎都是零容忍;同時(shí),在一些數(shù)據(jù)聚集的高端應(yīng)用場(chǎng)景下,DLP和LCD分辨率相對(duì)固定,無(wú)法像LED一樣可通過(guò)轉(zhuǎn)變像素點(diǎn)間距來(lái)實(shí)現(xiàn)單位面積內(nèi)的更高分辨率呈現(xiàn)。綜合對(duì)比下,LED顯示屏理所當(dāng)然成為“東數(shù)西算”工程顯示屏選型的第一選擇。

  倒裝COB——最穩(wěn)定、最適宜“數(shù)據(jù)中心”長(zhǎng)時(shí)間觀看的LED顯示屏

  LED顯示屏按封裝技術(shù)可分為SMD和COB,按發(fā)光芯片類型又可以分為正裝和倒裝。

  SMD產(chǎn)品作為L(zhǎng)ED顯示屏市場(chǎng)曾經(jīng)的主流選擇,在大屏幕應(yīng)用過(guò)程中暴露出很多技術(shù)原理本身帶來(lái)的問(wèn)題,比如像素間距難于突破1mm,壞點(diǎn)和毛毛蟲(chóng)無(wú)法杜絕,表面無(wú)法清潔消殺,點(diǎn)光源刺眼,發(fā)熱量大,環(huán)境防護(hù)性差,以及高藍(lán)光危害健康、高功耗、窄視角等。COB集成封裝產(chǎn)品不僅擁有與SMD產(chǎn)品相同的無(wú)縫、高亮度、色彩和均勻性好、輕薄等優(yōu)點(diǎn),還彌補(bǔ)了SMD幾乎所有的缺陷:率先實(shí)現(xiàn)0.4~0.9mm像素間距,壞點(diǎn)率只有SMD的1/10,防護(hù)性大大提高(防塵、防潮、防碰撞、防靜電等一系列“防”),可用濕布擦拭清潔和消毒,無(wú)藍(lán)光危害,低功耗、發(fā)熱量低,更寬的視角且大視角不偏色。這一系列的優(yōu)勢(shì)使得COB成為近年來(lái)LED拼接屏高端應(yīng)用領(lǐng)域的主流技術(shù)。雖然SMD產(chǎn)業(yè)鏈中的燈珠廠商推出了IMD多合一產(chǎn)品以突破1mm間距瓶頸并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),但I(xiàn)MD依然無(wú)法擺脫SMD封裝技術(shù),本質(zhì)上仍然是SMD產(chǎn)品,繼承了SMD的上述固有缺陷。

  關(guān)于SMD和COB兩類產(chǎn)品的基本情況說(shuō)明如下:

  (1)SMD封裝產(chǎn)品

  SMD(Surface Mounted Device):先把LED晶圓封裝成燈珠,再用高溫回流焊把燈珠焊在PCB板上。

  IMD( Integrated Matrix Devices ):又稱為“N合1”或“多合一”,典型方式為以2*2的形式,即4合1,將2*2個(gè)子像素采用COB技術(shù)封裝成像素模組,再將這些像素模組通過(guò)高溫回流焊技術(shù)焊在PCB板(基板)上,IMD是SMD分立器件和COB的中間產(chǎn)物,繼承了SMD封裝的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),一定程度上突破了單燈SMD產(chǎn)品的像素間距限制,但本質(zhì)上仍以SMD封裝技術(shù)為基礎(chǔ),因此屬于SMD封裝產(chǎn)品。

  (2)COB集成封裝產(chǎn)品

  正裝COB(Chip On Board):將正裝LED晶圓通過(guò)焊線鍵合封裝在PCB板上。

  倒裝COB(Flip Chip On Board):將倒裝LED晶圓無(wú)線鍵合封裝在PCB板上。正處于市場(chǎng)主流。

  為更好說(shuō)明SMD封裝產(chǎn)品與COB集成封裝產(chǎn)品的差別,現(xiàn)對(duì)用戶關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比說(shuō)明如下:

  SMD COB集成封裝
特點(diǎn) 單燈珠SMD IMD 正裝COB 倒裝COB
外觀

封裝技術(shù) 采用表貼(SMT)技術(shù),先把LED芯片封裝成燈珠(或封裝成N合1的像素模組),再用高溫回流焊把燈珠或像素模組通過(guò)金屬介質(zhì)(即裸露的焊腳)焊接在PCB板上: 將LED芯片通過(guò)共晶焊方式封裝在PCB板上
像素結(jié)構(gòu)

單燈

4合1

正裝

倒裝
工藝結(jié)構(gòu) 將燈杯、支架、LED芯片、引線、環(huán)氧樹(shù)脂等材料封裝成不同規(guī)格的燈,采用高溫回流焊方式將燈珠焊在電路板上,制成不同間距的顯示單元 用硅樹(shù)脂等特殊封裝材料將LED芯片、引線(倒裝LED芯片無(wú)引線)直接封裝在電路板上,省去了SMD的燈珠封裝、貼片、回流焊等工藝
像素間距 燈杯結(jié)構(gòu)內(nèi)有引線以及燈珠本身,使像素間距無(wú)法縮小到1mm以下 IMD將N個(gè)LED芯片采用COB封裝成像素模組,像素模組內(nèi)LED芯片的引線限制了LED芯片間的距離無(wú)法繼續(xù)縮小,同時(shí)像素模組的燈杯結(jié)構(gòu)與SMD一樣,進(jìn)一步阻礙像素間距的縮小。當(dāng)前只有像素間距0.9mm級(jí)別的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。 引線的存在使得LED芯片的間距無(wú)法繼續(xù)縮小,因此正裝COB產(chǎn)品無(wú)法實(shí)現(xiàn)更小間距,當(dāng)前正裝COB產(chǎn)品像素間距已很難突破0.9mm。 無(wú)引線的倒裝LED芯片的間距能夠繼續(xù)縮小,因此倒裝COB產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)更小間距,倒裝COB像素間距已實(shí)現(xiàn)0.4mm
性能 亮度大于600cm/d2,均勻性大于95%,對(duì)比度大于5000:1,拼縫小于0.01mm,色域大于114%NTSC 亮度600~800cm/d2,均勻性大于97%,對(duì)比度大于10000:1,拼縫小于0.01mm,色域大于115%NTSC
散熱方式 燈珠內(nèi)有引線,引線的熱阻高;焊腳與PCB板接觸面小,因此無(wú)法由PCB幫助散熱,只能由燈珠承擔(dān)主要的散熱工作。 像素模組雖然采用COB封裝,但僅實(shí)現(xiàn)了LED芯片的密封,并且因?yàn)榫哂信cSMD相同的、與PCB板接觸面小的焊腳,無(wú)法像COB產(chǎn)品借助PCB板散熱,因此其COB封裝反而阻礙了散熱,加上其內(nèi)部熱阻高的引線,使得像素模組的散熱能力受到嚴(yán)重影響,進(jìn)而影響LED芯片的壽命和整體可靠性。 引線的熱阻高,焊點(diǎn)與PCB板接觸面有限, 因此PCB板承擔(dān)的散熱量較少,通過(guò)封裝材料散熱時(shí)受正裝COB比較厚的封裝材料影響比較大,因此散熱效率低,屏體升溫快溫度高。 倒裝LED芯片無(wú)引線,與PCB板實(shí)現(xiàn)原子級(jí)鍵合,貼合面積大,能夠借助PCB板有效散熱,加上封裝材料薄,與環(huán)境交換熱量迅速,使屏體升溫慢溫度低且持久保持
發(fā)熱量 由于燈珠/像素模組直接發(fā)光,且僅通過(guò)裸露的焊腳與PCB連接,燈珠/像素模組發(fā)光時(shí)產(chǎn)生的能量無(wú)法通過(guò)PCB板傳輸和散發(fā),因此絕大部分能量以光的形式向屏體正前方定向匯聚發(fā)射,不僅形成“光污染”,還導(dǎo)致屏體表面發(fā)熱大,大大降低LED芯片的使用壽命,也使屏前周圍空間溫度明顯上升,近距灼燒感明顯,短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致室溫超出舒適范圍。 由于引線和LED芯片上的焊點(diǎn)影響了LED芯片的發(fā)光,為實(shí)現(xiàn)與倒裝LED芯片同等的亮度,還必須額外增大電流,而引線的熱阻高,導(dǎo)致LED芯片、引線、焊盤發(fā)熱量更大,進(jìn)一步降低LED芯片的壽命,降低了可靠性 LED芯片上無(wú)焊點(diǎn)且無(wú)引線的遮擋,使倒裝LED芯片的發(fā)光面積更大,相同亮度下可以采用比正裝LED芯片更低的電流,不僅更加節(jié)能,而且降低了發(fā)熱量和點(diǎn)亮后的升溫程度,使屏體表面溫度更低,同時(shí)也延長(zhǎng)了LED芯片的使用壽命,可靠性也大大提高。
可靠性 燈珠裸露,焊腳與PCB板接觸面小,抗沖擊、撞擊性差,易出現(xiàn)壞點(diǎn)和“毛毛蟲(chóng)”,無(wú)法清潔和消毒 像素模組的COB封裝只是部分解決了SMD燈珠燈杯結(jié)構(gòu)阻礙像素間距縮小的問(wèn)題,但繼承了SMD除像素間距外的幾乎所有問(wèn)題和缺陷,抗沖擊、撞擊性差、易出現(xiàn)壞點(diǎn)和“毛毛蟲(chóng)”、無(wú)法清潔和消毒等可靠性問(wèn)題依然存在 COB集成封裝不僅實(shí)現(xiàn)了LED芯片的密封,更徹底解決高溫回流焊、燈珠、焊腳所帶來(lái)的所有問(wèn)題,具有良好的防磕碰、防塵、防潮、防靜電等防護(hù)性,還可進(jìn)行清潔和消毒,環(huán)境適應(yīng)性和適裝性大大提高。倒裝COB產(chǎn)品由于取消了引線,LED芯片與PCB板鍵合程度更高,抗沖擊、撞擊能力進(jìn)一步提高。同時(shí),無(wú)引線的倒裝芯片出光率更高,更小的電流即可實(shí)現(xiàn)同樣的亮度,功耗和發(fā)熱量降低,同時(shí)更薄的封裝材料更好的與外部環(huán)境實(shí)現(xiàn)熱交換,使LED芯片、屏體的溫度進(jìn)一步降低,從而使LED芯片的壽命更長(zhǎng),減少壞點(diǎn),大大提高可靠性。
故障率 由于燈珠中支架、基板、樹(shù)脂等材料的膨脹系數(shù)不同,在高溫回流焊過(guò)程中(240-270攝氏度)極易產(chǎn)生縫隙,造成燈珠“亞健康”。燈腳焊盤裸露易被氧化,造成水汽入侵LED內(nèi)部芯片,在水氧作用下長(zhǎng)期運(yùn)行造成燈芯內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),并且裸露的燈腳焊盤很容易受到靜電的影響,這些因素都導(dǎo)致在后期的使用中逐漸出現(xiàn)死燈、“毛毛蟲(chóng)”現(xiàn)象。隨著小間距LED產(chǎn)品的像素間距越來(lái)越小,燈珠級(jí)的維護(hù)已無(wú)法適用于1.2mm像素間距以下的產(chǎn)品。當(dāng)前LED顯示單元的維修均采用大模組(顯示單元的一半)更換的方式。 1、COB集成封裝沒(méi)有燈珠封裝、回流焊、貼片等工序,大大提升了LED顯示屏的穩(wěn)定性2、COB集成封裝無(wú)裸露燈腳,表面平滑無(wú)縫隙,具有防潮、防靜電、防磕碰、防塵等功能,正面防護(hù)等級(jí)可達(dá)到IP65。3、不同于SMD燈珠+灌膠對(duì)燈珠密封的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)平滑的表面和改善裸露焊腳導(dǎo)致的壞點(diǎn),COB集成封裝采用特殊的封裝材料,在保證光學(xué)和散熱性能的前提下對(duì)LED芯片進(jìn)行密封,徹底解決了SMD裸露焊腳及燈氣密性差的問(wèn)題,大大提高了像素的可靠性,壞燈率不到SMD的十分之一,幾乎不用維護(hù)。LED顯示單元的維修也采用大模組(顯示單元的一半)更換的方式。4、正裝COB像素中引線拉力?。◣卓耍?,抗沖擊、撞擊、推力能力差,可靠性低5、倒裝COB無(wú)引線的倒裝芯片可承受上千克的推力,抗沖擊、撞擊、推力能力強(qiáng),可靠性大大提高
顯示效果 顆粒感,大視角偏色嚴(yán)重 顆粒感明顯,大視角偏色嚴(yán)重 畫面柔和人眼舒適度高,寬視角,大視角無(wú)偏色
觀感適應(yīng)性 燈珠/像素模組直接發(fā)光,光學(xué)整形措施不足,藍(lán)光直接發(fā)射對(duì)人體造成危害,長(zhǎng)時(shí)間觀看、近距離觀看,眼睛不舒適,易產(chǎn)生炫目和刺痛感 COB集成封裝材料不僅用于密封LED芯片,同時(shí)其特殊光學(xué)結(jié)構(gòu),能夠?qū)⒚總€(gè)像素發(fā)射的光線均勻散射,將SMD封裝技術(shù)產(chǎn)品的“點(diǎn)”光源轉(zhuǎn)換成“面”光源,在進(jìn)一步提高亮度、色彩均勻性和消除藍(lán)光危害的同時(shí),極大的提高了觀看的舒適感,長(zhǎng)久觀看也不易產(chǎn)生視覺(jué)疲勞
視角 燈珠內(nèi)LED芯片引線的遮擋以及獨(dú)特的燈杯結(jié)構(gòu)很大程度上限制了光線的漫散射,因此單燈SMD產(chǎn)品的視角受限嚴(yán)重。N合1產(chǎn)品(IMD)的像素模組雖然采用COB技術(shù),但采用SMT技術(shù)進(jìn)行貼裝,無(wú)法徹底解決燈珠邊緣氣密性、焊腳裸露等核心問(wèn)題,LED芯片引線遮擋光線較多,同時(shí)像素模組邊緣折射所造成的光色不一,也導(dǎo)致N合1產(chǎn)品的視角不良,顯示效果上顆粒感更強(qiáng),在側(cè)視角離散性麻點(diǎn)嚴(yán)重。 引線和LED芯片上焊點(diǎn)的存在干擾了LED芯片的發(fā)光,影響了光線的散射,縮小了視角 倒裝LED芯片發(fā)光無(wú)引線的遮擋,使倒裝COB具有更大的視角
功耗 燈杯結(jié)構(gòu)以及裸露焊腳導(dǎo)致的散熱效果差導(dǎo)致了比較大的功率損耗,為維持合適的性能只能提高功率水平,因此SMD產(chǎn)品的功耗比較高。 IMD部分解決了像素間距縮小的問(wèn)題,但沒(méi)能改善散熱效率,像素模組的COB封裝材料一定程度的遮光作用,使IMD產(chǎn)品在彌補(bǔ)高功率損耗的同時(shí),還要通過(guò)提高功率來(lái)彌補(bǔ)亮度損失,進(jìn)一步推高其功率水平。 COB封裝材料雖然有一定程度的遮光作用,但COB集成封裝大大提高了散熱效率,減少了功率損耗,相同亮度情況下實(shí)現(xiàn)了比SMD、IMD都低的功率水平。但正裝結(jié)構(gòu)的引線和焊點(diǎn)使得正裝COB相對(duì)于倒裝COB需要更大的電流實(shí)現(xiàn)相同的亮度,因此功耗比倒裝COB高。 倒裝結(jié)構(gòu)無(wú)引線,出光效率提升50%,實(shí)現(xiàn)相同的亮度只需更小的電流,大大降低功耗,實(shí)現(xiàn)了最低的功率水平。
藍(lán)光 燈珠的燈杯結(jié)構(gòu)具有光線匯聚作用,藍(lán)光聚集后進(jìn)行發(fā)射,導(dǎo)致藍(lán)光危害 藍(lán)光匯聚水平降低,減少了藍(lán)光危害 封裝材料幫助光線更均勻的散射,無(wú)藍(lán)光匯聚,無(wú)藍(lán)光危害
觸摸 表面粗糙,無(wú)法實(shí)現(xiàn)觸摸操作 表面光滑,封裝材料硬度高,觸摸操作流暢輕松。
抗壓防撞能力 通過(guò)高溫回流焊技術(shù)將燈珠或像素模組焊接在PCB板上,表面呈凸起結(jié)構(gòu),每顆燈珠僅有4個(gè)很小的焊腳(像素模組焊腳稍多),很容易因?yàn)閿D壓、觸碰等原因出現(xiàn)掉燈、死燈現(xiàn)象 COB集成封裝將LED芯片通過(guò)固晶超聲波焊接方式在PCB板上實(shí)現(xiàn)原子級(jí)別的鍵合,與PCB板結(jié)合面積大,焊接更牢固。表面使用封裝材料進(jìn)行封裝,不僅光滑平整,而且封裝材料的特殊性能還能使表面更耐撞耐磨
清理維護(hù) 表面燈珠或像素模組間存在縫隙,長(zhǎng)時(shí)間使用后,表面極易累積灰塵,難以清理,濕氣更直接侵蝕裸露的焊腳,增大了壞點(diǎn)產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn),只能做簡(jiǎn)單的表面除塵維護(hù) 顯示屏表面平整無(wú)縫隙,可用濕布直擦拭,清潔維護(hù)方便。特殊封裝材料還允許中性消毒產(chǎn)品對(duì)屏表面進(jìn)行消毒。

  通過(guò)技術(shù)對(duì)比可以看出,倒裝COB相對(duì)SMD、IMD和正裝COB在技術(shù)上具有絕對(duì)的先進(jìn)性和領(lǐng)先性,是穩(wěn)定可靠且最適合長(zhǎng)時(shí)間觀看的LED大屏。

  從LED大屏在客戶端應(yīng)用發(fā)展過(guò)程上也得以充分體現(xiàn)。當(dāng)初小間距LED進(jìn)入控制室、會(huì)議室等專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域后,顯示效果給大家?guī)Я瞬簧俚捏@喜,但SMD產(chǎn)品壞點(diǎn)率高、毛毛蟲(chóng)多等問(wèn)題導(dǎo)致的穩(wěn)定性和可靠性差使用戶陷入尷尬,超高表面發(fā)熱量也讓不少用戶感到不適。疫情期間,SMD LED大屏幕因無(wú)法支持酒精消殺還成為疫情防控?zé)o法克服的盲點(diǎn)。相對(duì)SMD產(chǎn)品技術(shù)原理性的種種缺陷, 正裝COB LED大屏因?yàn)楦€(wěn)定可靠、適裝性強(qiáng)、觀看更舒適,更適合長(zhǎng)時(shí)間觀看等優(yōu)勢(shì),使其很快受到用戶認(rèn)可和信賴,而倒裝COB產(chǎn)品則是正裝COB的升級(jí)版,其顯示畫質(zhì)效果和穩(wěn)定可靠性進(jìn)一步提高,使正裝COB產(chǎn)品被快速迭代并逐步淘汰,倒裝COB已成為當(dāng)前專業(yè)市場(chǎng)、商顯市場(chǎng)、高端租賃、私人高端影院等應(yīng)用領(lǐng)域的主流趨勢(shì)。

  倒裝COB——實(shí)現(xiàn)超高分辨率微小/超小間距顯示的最佳路徑

  從技術(shù)角度看,SMD產(chǎn)品因?yàn)槠銼MT工藝特性,需要將發(fā)光芯片先封裝成燈珠,正裝COB則因?yàn)榘l(fā)光芯片結(jié)構(gòu)需要保留焊接線,兩種封裝技術(shù)都需要單顆發(fā)光芯片占用更大的空間,從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)LED產(chǎn)品向更小間距發(fā)展,而倒裝COB LED顯示屏,采用倒裝芯片無(wú)線鍵合工藝,則使得發(fā)光芯片之間的空間可以存留更小,在發(fā)光芯片從Mini過(guò)渡到Micro時(shí),使倒裝COB LED顯示屏進(jìn)入微小間距甚至超小間距逐步成為顯示。當(dāng)?shù)寡bCOB進(jìn)入微小間距和超小間距時(shí),單位尺寸面積內(nèi)的像素密度將越來(lái)越大,這意味者單位尺寸面積所能呈現(xiàn)的圖像分辨率越來(lái)越高,因此倒裝COB是實(shí)現(xiàn)超高分辨率LED顯示屏的基礎(chǔ)和最佳技術(shù)路徑。

  從用戶角度看,倒裝COB LED顯示屏實(shí)現(xiàn)了低壞點(diǎn)率、強(qiáng)防護(hù)性、光線散射均勻、觀看舒適、低藍(lán)光和低功耗,特別是倒裝芯片無(wú)線鍵合進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)LED大屏的亮度提升和功耗降低,視角、防護(hù)性、可靠性和散熱效率也進(jìn)一步提高,對(duì)比度也通過(guò)墨色一致性提高而進(jìn)一步改善,COB集成封裝材料得以更薄,使屏體表面熱交換效率更高、溫度更低、平整度更好。倒裝COB這些關(guān)鍵特性都是用戶非常關(guān)注的價(jià)值點(diǎn)或痛點(diǎn),用戶需求得以滿足勢(shì)必帶來(lái)市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可,這將注定倒裝COB LED顯示屏勢(shì)必成為大屏幕顯示行業(yè)的主流產(chǎn)品。

  綜上, “西算”工程一般需要建設(shè)大型的數(shù)據(jù)中心和運(yùn)控中心,這些場(chǎng)所通??梢詾榇笃聊惶峁┹^理想的運(yùn)行環(huán)境,比如適當(dāng)?shù)臏貪穸?、專門設(shè)計(jì)的光照環(huán)境等,但算力平臺(tái)大數(shù)據(jù)中心需要大屏幕長(zhǎng)期連續(xù)可靠運(yùn)行,并持續(xù)保持顯示效果,這就要求大屏幕除具有高穩(wěn)定性、高可靠性,以及合適的亮度、色彩外,還需要防反光(這類控制室的環(huán)境光一般比較強(qiáng))、均勻性持久保持、低藍(lán)光(更健康)、低功耗(節(jié)能環(huán)保)、散熱快(舒適的觀看環(huán)境)、寬視角(此場(chǎng)所大屏幕拼接規(guī)模一般會(huì)比較大)和低電磁輻射。

  “東數(shù)”作為計(jì)算結(jié)果的使用方,數(shù)據(jù)呈現(xiàn)所需的大屏幕安裝場(chǎng)所多種多樣,比如應(yīng)急指揮中心、展覽廳、報(bào)告廳、會(huì)議室等,鑒于其應(yīng)用場(chǎng)景都非常重要,這要求大屏幕同樣具有高穩(wěn)定性和高可靠行,同時(shí)因其運(yùn)行環(huán)境多樣和復(fù)雜,則要求大屏幕具有防塵、防潮、防磕碰、防靜電及IP65等很高的防護(hù)性,以及對(duì)使用客戶帶來(lái)極大影響的反光、均勻性、藍(lán)光、功耗、散熱、視角和電磁輻射等方面的高要求。

  結(jié)合“西算”和“東數(shù)”兩方面對(duì)大屏幕的使用要求,只有倒裝COB LED顯示屏在穩(wěn)定性、可靠性、顯示效果、觀看舒適行、節(jié)能環(huán)保、環(huán)境適應(yīng)性和適裝性,特別是超高分辨率應(yīng)用等方面可滿足其綜合要求。

  用分辨率重新定義LED大屏——希達(dá)電子創(chuàng)新產(chǎn)品助力“東數(shù)西算”

  2022年,希達(dá)電子基于行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和客戶關(guān)鍵需求,在行業(yè)率先提出“用分辨率重新定義LED大屏”的理念,推出全系列P1.0以下間距產(chǎn)品,基于國(guó)家“十三五”重點(diǎn)專項(xiàng)——“超高密度小間距LED顯示關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用示范”最新成果,打造了曜石、幻晶、皓玉、磐石、智慧會(huì)議一體機(jī)五大全新產(chǎn)品系列,帶領(lǐng)行業(yè)全面進(jìn)入微小間距超高分辨率顯示時(shí)代。

  “幻晶產(chǎn)品”搭載“硅晶排列”和“像素倍增”技術(shù),可為用戶呈現(xiàn)更豐富的圖像信息,極大提升內(nèi)容感知體驗(yàn),該系列產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)P0.4-P0.9連續(xù)微小間距COB量產(chǎn)供貨,4K/8K超高清分辨率覆蓋及更高分辨率拓展,55英寸-330英寸全尺寸布局,全方位滿足超大型、大型、中大型、中型、小型等不同規(guī)模數(shù)據(jù)中心顯示應(yīng)用需求。

  大數(shù)據(jù)中心作為超強(qiáng)大腦,其核心終端大屏幕顯示應(yīng)用系統(tǒng)需要具備超強(qiáng)的穩(wěn)定性及運(yùn)維能力。曜石、幻晶、皓玉、磐石、智慧會(huì)議一體機(jī)五大全新產(chǎn)品系列通過(guò)系統(tǒng)性設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗,近屏工作更加舒適,同時(shí)配有供電方案冗余、信號(hào)通路冗余、智能溫控系統(tǒng)等多項(xiàng)可靠性設(shè)計(jì),搭載表面平整一致的自主專利封裝核心專利技術(shù),表面防刮耐磨,不易產(chǎn)生劃痕。在疫情期間,還可使用75%以上高濃度醫(yī)用酒精進(jìn)行直接擦拭消毒以及稀釋后84消毒液的噴霧消毒等,可滿足各領(lǐng)域場(chǎng)所的使用需求,以創(chuàng)新技術(shù)賦能數(shù)字可視化建設(shè)。

  希達(dá)電子是依托于中科院長(zhǎng)春光機(jī)所建立的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè),專注于集成封裝LED大屏幕顯示技術(shù)研究及產(chǎn)品開(kāi)發(fā),是國(guó)家級(jí)“專精特新”小巨人企業(yè)。擁有相關(guān)專利200余項(xiàng),獲得中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)5項(xiàng),作為L(zhǎng)ED顯示龍頭企業(yè)和倒裝COB技術(shù)創(chuàng)領(lǐng)者,希達(dá)電子連續(xù)牽頭承擔(dān)“十五”、“十一五”、“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng),突破發(fā)光芯片、驅(qū)動(dòng)器件、集成封裝、均勻性控制、整機(jī)集成全套技術(shù)及工藝,實(shí)現(xiàn)核心原材料、元器件量產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,全部國(guó)產(chǎn)、自主可控,已達(dá)到國(guó)際先進(jìn),國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)水平。

  近幾年,希達(dá)電子深度聚焦大數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用需求,面向高端行業(yè)客戶打造“超高分辨率+可視化”顯示方案,全自主研發(fā)的倒裝COB超高清大尺寸顯示產(chǎn)品深受行業(yè)用戶青睞,已在全國(guó)各級(jí)政府、軍隊(duì)、航天、公檢法司、大交通、能源等行業(yè)落地應(yīng)用,先后完成了中國(guó)某衛(wèi)星發(fā)射中心、長(zhǎng)春城市大腦指揮中心、山東省高速指揮中心、莆田市數(shù)據(jù)中心、汕頭市政務(wù)中心、國(guó)網(wǎng)遼寧檢修公司智能運(yùn)檢管控中心、國(guó)家博物館安防監(jiān)控中心等2000多個(gè)項(xiàng)目案例,打造了全球多個(gè)行業(yè)標(biāo)桿,有力支撐各領(lǐng)域數(shù)據(jù)中心建設(shè),全面助力“東數(shù)西算”大數(shù)據(jù)中心建設(shè)。

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