LED ekran teknolojisi
Paketlendikten sonra, LED boncuklar bir LED ışık dizisi oluşturmak için bir PCB (basılı devre kartı) üzerinde sabit bir desen halinde düzenlenir. Bu birime, çevresel sürücü devresi ile birlikte LED modülü (LED kartı olarak da bilinir) denir. Bir alıcı kartı ve güç kaynağı ile birlikte düzenli bir desenle birleştirilen çoklu LED modülleri, LED kabine adı verilen bir birim oluşturur. Birden fazla LED dolap düzenleyerek oluşturulan bir LED ekran, ekranı geçerli içeriği görüntülemek için aydınlatamaz. Özel bir denetleyici ve video kaynağı gereklidir.
Video kaynağı bir bilgisayar, oyuncu, medya sunucusu, kamera veya başka bir cihazdan gelebilir. Bu cihazlar, video kaynağını video kaynağını kodlayan, biçimi dönüştüren ve görüntüyü kesen bir LED denetleyicisine çıkarır. Denetleyici daha sonra LED ekran için uygun son veri biçimini LED kabinindeki alıcı kartına çıkarır. Alıcı kartı daha sonra LED yongalarının parlaklığını ve rengini kontrol eder, böylece LED ekranda istenen içeriği görüntüler. Şekil 1-2-1, bir LED ekranın topolojik sistem yapısını göstermektedir. Tüm LED ekran yapısı açısından, LED ekran teknolojisi LED ekran kontrol sistemi teknolojisi, LED sürücü teknolojisi, LED ekran düzeltme teknolojisi, LED ambalaj teknolojisi, LED ışık yayan çip teknolojisi vb.
LED ekran endüstri zinciri yapısı
LED ekranların çeşitli teknik bağlantıları, LED ekran endüstrisi zincirini oluşturmak için yakından entegre edilmiştir. Bu endüstri zinciri üç segmente ayrılmıştır: Şekilde gösterildiği gibi çip ucu (yukarı akış), ambalaj ucu (orta akış) ve ekran sonu (aşağı akış).
Çip tarafı öncelikle epitaksiyal gofret üretimini, özellikle LED yongaları için üretim süreci olan LED yongaları ve ilgili malzemeleri ifade eder. Bu çaba için gereken teknoloji, kimya ve fizikte temel bilgileri kapsar, bu da giriş için yüksek bir teknik engel ve tüm LED ekran endüstrisi zincirinin gelişimi üzerinde önemli bir etkiye neden olur.
Ambalaj tarafı öncelikle LED yongalarının ambalajını, özellikle ED yongalarının ayrı piksel birimlerine montajını ifade eder. Tipik olarak bu işlemde yer alan ürünler, daldırma ile dolu LED üniteleri ve SMD ile dolu LED pikselleri içerir. Bu işlem, çip tarafı ürünlerini kullanım ve lehimlemeyi kolaylaştıran bir forma dönüştürmek için özel süreç teknolojileri kullanır.
Ekran tarafı öncelikle LED ekran modülleri, LED muhafazaları ve LED ekranları olan bitmiş LED ekranları ifade eder. Bu segment, sürücü yongaları, güç kaynakları, kontrol sistemleri ve donanım muhafazaları dahil olmak üzere çok çeşitli endüstrileri içerir.
Anahtar Teknoloji Geliştirme Zaman Çizelgesi
LED ekranlar ultra büyük dış mekandan ince iç mekan perdesine ve şimdi ultra ince kapalı perdeye dönüştü. Bunun temel nedeni, erken LED ışık yayan yarı iletkenlerin düşük aydınlık verimliliğinden ve tek bir renk ekranından muzdarip olması ve uygulamalarını sembolleri ve basit renkleri gösteren trafik işaretleri gibi basit ekran uygulamalarıyla sınırlamasıdır. Sadece verimlilik sorunu çözüldükten sonra LED ekranları tam renk dönemi girdi. Bununla birlikte, o zaman, LED ekranların nokta perdesi hala çok büyüktü, öncelikle açık hava reklamları, bilgi bildirimleri ve ultra uzun mesafeli görüntüleme gerektiren diğer uygulamalar için kullanıldı.
Teknolojik gelişmeler ve SMD ambalaj teknolojisinin ortaya çıkmasıyla, LED ekran nokta perdeleri P3.9'a ve hatta P2.5'e ulaşabilmiştir. Bu, LED ekranların konserler ve topluluk plazaları gibi yakın izleme mesafelerine sahip açık mekanlarda kurulmasına izin verdi ve hatta bazıları iç mekanlarda kullanılmaya başladı. LED ekranların nokta perdesi P2.0 veya altına ulaştığında, LED ekranları alışveriş merkezi yürüyen merdivenler, mağaza girişleri ve kurumsal showroomlar gibi birçok iç mekanda yaygınlaştı. Sürekli teknolojik yenilik, LED ekranların gelişimini ve yeni alanlara girişini yönlendiriyor. Farklı nokta perdeleri, farklı teknolojiler gerektiren ve farklı problemleri çözen farklı uygulama senaryoları getirir.
LED CHIP teknolojisi ve gelişmeleri
LED ışık emisyonu prensibi basittir. İlk olarak, bir LED çipinin bir PN kavşağı olmalıdır. P bölgesi öncelikle deliklerdir, N bölgesi öncelikle elektronlardır. P ve N bölgelerinin buluştuğu noktaya PN kavşağı denir. İkinci olarak, ileri sapma voltajı arttığında, P ve N bölgelerindeki taşıyıcılar birbirlerine doğru dağılır ve elektronların ve deliklerin göç etmesine neden olur. Bu noktada, elektronlar ve delikler, fotonlara dönüştürülen ve yayılan enerji üretmek için yeniden birleşir. Yayılan ışığın rengi, öncelikle PN kavşağının malzemesi ile belirlenen ışığın dalga boyu ile belirlenir.
LED geliştirme sırasında, Chip Technology çok sayıda yenilik ve evrim geçirdi. Başlangıçta, işlem teknolojisi sınırlamaları nedeniyle, LED yongalarının PN kavşakları büyüktü, dolaylı olarak LED boncukların boyutunu etkiledi. Proses teknolojisinin ve LED çip yapısının sürekli ilerlemesi ile, LED yongaları giderek daha küçük hale geldi, hatta 100μm ve altındaki boyutlara ulaştı.
Şu anda, üç ana LED çip yapısı var. En yaygın olanı yüz yukarı yapıdır, ardından dikey ve flip-çip yapılarıdır. Yüz-yukarı yapı en eski çip yapısıdır ve LED ekranlarda da yaygın olarak kullanılır. Bu yapıda, elektrotlar üstte, aşağıdaki sırayla bulunur: P-GAn, Çoklu Kuantum Kuyuları, N-GAn ve Substrat. Dikey yapı, safir substrat yerine yüksek termal iletkenlik metal substratı (Si, Ge ve Cu gibi) kullanır ve ısı dağılma verimliliğini önemli ölçüde artırır. Dikey yapıdaki iki elektrot, LED epitaksiyal tabakanın her iki tarafında bulunur. N elektrottan, akım LED epitaksiyal tabaka yoluyla neredeyse tamamen dikey olarak akar, yan akım akışını en aza indirir ve lokalize aşırı ısınmayı önler. Yukarıdan aşağıya, flip-çip yapısı bir substrat (tipik olarak bir safir substrat), n-gan, çoklu kuantum kuyu p-gan, elektrotlar (P ve N elektrotlar) ve çarpmalardan oluşur. Substrat yukarı doğru bakar ve iki elektrot aynı tarafta (aşağı doğru). Yumrular doğrudan tabana (bazen PCB substrat gibi bir substrat olarak adlandırılır) aşağı doğru bağlanır, çekirdeğin termal iletkenliğini büyük ölçüde artırır ve daha yüksek aydınlık verimlilik sağlar.
LED ambalaj teknolojisi ve gelişimi
Ambalaj, LED ekranların geliştirilmesinde önemli bir adımdır. İşlevi, dış uçları LED çipinin elektrotlarına bağlamak, ayrıca çipi korumak ve aydınlık verimliliği iyileştirmektir. İyi ambalaj, LED ekranların aydınlık verimliliğini ve ısı dağılmasını artırabilir, böylece ömrünü uzatabilir. LED ekranların geliştirilmesi boyunca, sırayla ortaya çıkan ambalaj teknolojileri DIP (çift sıralı paket), SMD (yüzey montaj cihazı), IMD (entegre matris aygıtı), COB (Chip-on-lon-on-toard) ve MIP (paket halinde mikrollanmış).
DIP paketleme teknolojisini kullanan ekranlara genellikle doğrudan ekleme ekranları denir. LED lamba boncukları lamba boncuk ambalaj üreticileri tarafından üretilir ve daha sonra LED modülü ve ekran üreticileri tarafından LED PCB'ye yerleştirilir. Daha sonra dalga lehimleme, dip yarı-dış mekan ve dış mekan su geçirmez modüller oluşturmak için gerçekleştirilir.
SMD paketleme teknolojisini kullanan ekranlara genellikle yüzey montaj ekranları denir. Bu ambalaj tekniği, bir RGB piksel oluşturmak için tek bir fincan içindeki üç RGB LED'i kapsüller. SMD paketleme teknolojisi ile üretilen tam renkli LED ekranlar, DIP ambalaj teknolojisi ile üretilenlerden daha geniş bir görüntüleme açısı sunar ve yüzey, yaygın ışık yansıması için işlenebilir, bu da çok daha az grenli bir etki ve mükemmel parlaklık ve renk homojenliği ile sonuçlanır.
IMD paketleme teknolojisini kullanan ekranlara genellikle hepsi bir arada ekranlar denir. IMD ambalaj teknolojisi, büyük bir fincan içindeki birden fazla RGB pikseli kapsüller ve esasen SMD ambalaj şemsiyesi altına düşer. Mevcut SMD proses teknolojisinden yararlanmanın yanı sıra, IMD ambalajı, mevcut SMD ambalaj bariyerini kırarak çok küçük bir piksel perdesine izin verir.
COB ambalaj teknolojisini kullanarak ekranlar önce LED çipini doğrudan PCB'ye lehimleyin ve ardından bir reçine yapıştırıcı tabakası ile kapatın. COB ambalajı, tek tek piksel oluşturmak için fincan içindeki RGB LED yongalarını kapsülleme SMD işlemini ortadan kaldırır ve ayrıca SMD ambalajı ile gerekli LED'lerin karıştırılmasını ortadan kaldırır. Bu nedenle, COB ambalaj teknolojisi zayıf ekran homojenliğinden muzdariptir ve LED ekran kalibrasyon teknolojisinin bunu ele almasını gerektirir. Bununla birlikte, COB ambalaj teknolojisi yüzey ışık kaynaklarına daha yakındır, her piksel çok geniş bir ışık çıkış açısı, mükemmel koruma ve çok küçük bir piksel perdesi elde etme yeteneğine sahiptir.
MIP ambalaj teknolojisi aslında SMD ve COB ambalaj teknolojileri arasında bir ara maddedir. LED çipini bir PCB'ye yerleştirmeyi, ardından PCB'yi ayrı piksel boyutlarına kesmeyi içerir. Bu, SMD ambalajına benzer karışık aydınlatmaya izin verir, aynı zamanda koruma sağlarken doğal tekdüzelik sağlar.
LED sürücü teknolojisi ve gelişimi
Sürücü çipleri genellikle sürücü IC'leri olarak adlandırılır. Erken LED ekranlar, sabit voltaj sürücü IC'leri kullanılarak öncelikle tek ve çift renklidir. 1997'de, ülkem tam renkli LED ekranlar için ilk özel sürücü IC'yi tanıttı ve 16 gri tonlamalı seviyeden 8192'ye genişledi. Daha sonra, sabit akım sürücüleri, LED aydınlatmanın benzersiz özellikleri tarafından yönlendirilen tam renkli LED ekranlar için tercih edilen sürücü haline geldi. Aynı zamanda, daha entegre 16 kanallı sürücü 8 kanallı sürücünün yerini aldı. 1990'ların sonlarında, Toshiba gibi Japon şirketleri ve Allegro ve T gibi Amerikan şirketleri art arda 16 kanallı LED sabit akım sürücü IC'leri başlattı. 21. yüzyılın başlarında, Çinli şirketler de bu sürücü IC'leri kitlesel üretmeye ve kullanmaya başladı. Günümüzde, ince adım LED ekranlarının PCB kablolama sorunlarını ele almak için, bazı sürücü IC üreticileri son derece entegre 48 kanallı LED sabit akım sürücü IC'leri başlattı.
Tam renkli LED ekranın çalışmasında, sürücünün rolü, protokol özelliklerine uygun ekran verileri (alıcı karttan) almaktır ve LED'leri aydınlatmak için parlaklık ve gri tonlama yenileme hızları ile ilgili bir PWM akımı çıktı için PWM (darbe genişliği modülasyonu) ve akım zaman varyasyonları üretir. LED sürücü IC'leri genel amaçlı IC'lere ve özel IC'lere ayrılabilir. Genel amaçlı IC'ler özel olarak LED ekranlar için değil, LED ekranların bazı mantıksal işlevleriyle eşleşen yongalar için tasarlanmıştır. Özel IC'ler, LED'lerin ışık yayan özelliklerine göre tasarlanmıştır ve LED ekranlar için özel olarak tasarlanmıştır. Aşağıdaki diyagram mimarilerini göstermektedir. LED'ler akım bağımlı cihazlardır ve parlaklıkları akımla değişir. Bununla birlikte, bu akım değişiklik LED ışık çipinin dalga boyunun kaymasına neden olabilir ve dolaylı olarak renk bozulmasına yol açabilir. Özel IC'lerin temel özelliği, sabit bir akım kaynağı sağlama yetenekleridir. Bu sabit akım kaynağı, sabit LED sürücüsünü sağlar, titreşim ve renk bozulmasını ortadan kaldırır ve LED ekranlarda yüksek kaliteli görüntü kalitesi için gereklidir.
Yukarıdaki sürücü IC yaklaşımına, pasif sürüş veya pasif konum tabanlı sürüş olarak da bilinen PM (pasif matris) sürüş denir. Mikro LED ve Mini LED'in ortaya çıkmasıyla, ekranların nokta perdesi küçülmeye devam ederek sürücü bileşenlerinin yoğunluğunu arttırır ve PCB kablolamasını karmaşıklaştırır. Bu, güvenilirliği gösterir, sürücü IC'leri daha yüksek entegrasyona yönlendirir ve daha yüksek tarama sayımlarıdır. Ancak, PM sürüşünün tarama sayısı ne kadar yüksek olursa, ekran kalitesi o kadar kötü olur.
Sürüş, aktif sürüş veya aktif konum tabanlı sürüş olarak da bilinir. AM ve PM sürüşü arasında karşılaştırma. İnsan perspektifinden bakıldığında, sürüş titreşimsiz görünüyor ve göz için daha rahat. Ayrıca daha az güç tüketir. Ayrıca, daha yüksek entegrasyon yoğunluğu nedeniyle sürüş, daha az yonga gerektirir.
LED görüntüleme kontrol sistemi teknolojisi ve gelişimi
LED ekran kontrol sistemleri mükemmel görüntü kalitesi elde etmenin anahtarıdır ve görüntü kalitesi iyileştirmeleri büyük ölçüde kontrol sistemi aracılığıyla elde edilir. Temel kontrol sistemi kontrol yazılımı (ana bilgisayar yazılımı), bir denetleyici (bağımsız ana kontrol) ve bir alıcı kartından oluşur. Kontrol yazılımı öncelikle çeşitli ekran parametrelerini yapılandırır; Denetleyici öncelikle video kaynağında görüntü segmentasyonu gerçekleştirir; ve alıcı kartı, belirli bir zamanlama sırasına göre denetleyici tarafından gönderilen video kaynağını çıkarır ve böylece ekranı aydınlatır.
Denetleyici Geliştirme Geçmişi
Nova Nebula'nın MSD300'ü gibi tipik ürünlerle başlangıçta LED ekranların "merkezi sistemi" olarak hizmet veren kontrol sistemleri. Daha sonra, ekran piksel sahaları ve uygulama senaryoları geliştikçe, Nova Nebula'nın MCTRL600 gibi tipik ürünlerle şasi tabanlı denetleyiciler yavaş yavaş ortaya çıktı. Daha sonra, LED ekranlar iç ve küçük kiralama uygulamalarına girdikçe, basit görüntüleme ayarlamaları için bir talep vardı ve kontrolör form faktörü gelişti ve ön panel LCD hata ayıklama özellikleri ekledi. Tipik ürünler arasında Nova Nebula'nın MCTRL660'ı bulunmaktadır. Ekran piksel perdesi küçülmeye devam ettikçe, piyasadaki 4K ekran sayısı artıyor. Bu, tek bir denetleyicinin yük kapasitesini artırdı, bu da 4K çözünürlüğü doğrudan kullanabilen bir denetleyiciyi gerektirir. Sonuç olarak, 16 bağlantı noktası denetleyicileri ortaya çıktı, tipik bir örnek Nova Nebula MCTRL4K'dır. Ekran piksel perdesi küçülmeye devam ettikçe ve uygulama senaryoları genişledikçe, kontrolörler için performans gereksinimleri de artmaktadır. Video işleme özelliklerine sahip kontrolörler ortaya çıkıyor, Nova Nebula V700, V900 ve V1260 gibi tipik ürünler. Bazı projeler ayrıca büyük ekran ekleme özellikleri gerektirir ve hem ekleme hem de video işleme özelliklerine sahip kontrolörlerin ortaya çıkmasına yol açar. Tipik ürünler arasında Nova Nebula H2, H5 ve H9 serisi ekleme kontrolörleri bulunur.
Alıcı kartlarının geliştirilmesi
Alıcı kartlarının tarihinde, LED ekranlar başlangıçta açık havada kullanıldığından, kurulum ve bakım kolaylığı için, çoğu alıcı kartına Nova Nebula DH426 gibi yerleşik hub arayüzleri içeriyordu. LED görüntülemelerden dış mekandan iç mekan kullanıma geçiş yaparken, görüntü kalitesi, bant genişliği ve yapı gereksinimleri giderek daha katı hale geldi. Bu, yüksek yoğunluklu arayüzlere sahip alıcı kartlarının ortaya çıkmasına yol açarak Nova Nebula Zırh Serisi gibi daha küçük boyutlara neden oldu. Yeni piksel perdesi ve ambalaj teknolojilerinin ortaya çıkmasıyla, LED ekranlar, ev sineması, eğitim ve sağlık hizmetleri gibi üst düzey uygulamalarda giderek daha fazla kullanılmaktadır ve kontrol sistemlerine daha yüksek talepler sunmaktadır. Bu talepler, dünyanın daha iyi ve daha gerçekçi bir temsilini sağlamak için sadece daha yüksek görüntü kalitesi değil, aynı zamanda daha yüksek kare hızlarını da gerektirir. Bu, Nova Nebula CA 50 5 G alıcı kartı gibi daha yüksek bant genişlikli alıcı kartlarını gerektirir.
Mini LED ve mikro LED teknolojilerinin ilerlemesiyle, LED ekranlar için gereksinimler giderek daha sıkı hale geliyor, sadece daha yüksek görüntü kalitesi ve daha büyük bant genişliği değil, aynı zamanda daha ince, daha ergonomik ve daha esnek yapısal tasarımlar talep ediyor. Bu, bu pazar taleplerini karşılamak için kontrol çip seviyesi alıcı kartlarının kullanılmasını gerektirmiştir.
