تقنية عرض LED وتطويرها

تقنية عرض LED

بعد تعبئتها ، يتم ترتيب حبات LED في نمط ثابت على لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور (لوحة الدوائر المطبوعة) لتشكيل صفيف ضوء LED. تسمى هذه الوحدة ، إلى جانب دوائر السائق المحيطي ، وحدة LED (المعروفة أيضًا باسم لوحة LED). تتشكل وحدات LED متعددة ، مجتمعة في نمط منتظم ، إلى جانب بطاقة مستقبل ومصدر طاقة ، وحدة تسمى خزانة LED. لا يمكن لشاشة LED ، التي تم إنشاؤها عن طريق ترتيب خزائن LED متعددة ، إلقاء الضوء على الشاشة لعرض محتوى صالح. مطلوب وحدة تحكم مخصصة ومصدر فيديو.

يمكن أن يأتي مصدر الفيديو من جهاز كمبيوتر أو مشغل أو خادم وسائط أو كاميرا أو جهاز آخر. تقوم هذه الأجهزة بإخراج مصدر الفيديو إلى وحدة تحكم LED ، التي تدلل مصدر الفيديو ، وتحول التنسيق ، وقطع الصورة. ثم تقوم وحدة التحكم بإخراج تنسيق البيانات النهائي المناسب لشاشة LED إلى بطاقة الاستقبال داخل خزانة LED. ثم تتحكم بطاقة الاستقبال في سطوع ولون رقائق LED ، وبالتالي عرض المحتوى المطلوب على شاشة LED. يوضح الشكل 1-2-1 بنية النظام الطوبولوجي لشاشة LED. من منظور بنية عرض LED بأكملها ، تتضمن تكنولوجيا عرض LED تقنية نظام التحكم في عرض LED ، تقنية محرك LED ، تقنية تصحيح عرض LED ، تقنية التغليف LED ، تقنية رقائق LED التي تنبعث منها الضوء ، إلخ.

هيكل سلسلة صناعة العرض LED

يتم دمج الروابط التقنية المختلفة لعرض LED بشكل وثيق لتشكيل سلسلة صناعة عرض LED. تنقسم سلسلة الصناعة هذه إلى ثلاثة قطاعات: نهاية الرقائق (المنبع) ، ونهاية التغليف (منتصف الغاصين) ، ونهاية العرض (المصب) ، كما هو موضح في الشكل.

يشير جانب الرقاقة في المقام الأول إلى إنتاج الرقاقة الفوقي ، وتحديداً رقائق LED والمواد ذات الصلة ، وهي عملية التصنيع لرقائق LED. تشمل التكنولوجيا المطلوبة لهذا المسعى المعرفة الأساسية في الكيمياء والفيزياء ، مما يؤدي إلى حاجز تقني عالي للدخول وتأثير كبير على تطوير سلسلة صناعة LED بأكملها.

يشير جانب التغليف في المقام الأول إلى عبوة رقائق LED ، وتحديداً تجميع رقائق ED في وحدات البكسل الفردية. تشمل المنتجات التي تشارك عادة في هذه العملية وحدات LED المعبأة في Diped و SMD Pixels. تستخدم هذه العملية تقنيات العملية المتخصصة لتشكيل منتجات جانب الرقائق في شكل يسهل المناولة واللحام.

يشير جانب العرض في المقام الأول إلى شاشات العرض LED النهائية ، وهي وحدات عرض LED ، وحاويات LED ، وشاشات LED. يتضمن هذا القطاع مجموعة واسعة من الصناعات ، بما في ذلك رقائق السائقين ، وإمدادات الطاقة ، وأنظمة التحكم ، وحاويات الأجهزة.

الجدول الزمني لتطوير التكنولوجيا الرئيسية

تطورت شاشات العرض LED من الملعب الخارجي للغاية إلى الملعب الداخلي الرفيع ، والآن إلى الملعب الداخلي للغاية. والسبب الرئيسي لذلك هو أن أشباه الموصلات التي تنبعث من مصابيح LED المبكرة التي تعاني من كفاءة مضيئة منخفضة وشاشة ألوان واحدة ، مما يحد من تطبيقاتها على تطبيقات العرض البسيطة ، مثل إعلانات المدخل النصية فقط وعلامات المرور التي تعرض الرموز والألوان البسيطة. فقط بعد حل مشكلة الكفاءة ، أدت شاشات العرض إلى أدخل عصر الألوان الكاملة. ومع ذلك ، في ذلك الوقت ، كانت درجة شاشات LED DOT لا تزال كبيرة جدًا ، وتستخدم بشكل أساسي للإعلان في الهواء الطلق وإشعارات المعلومات والتطبيقات الأخرى التي تتطلب عرضًا طويلًا للغاية.

مع التطورات التكنولوجية وظهور تكنولوجيا تغليف SMD ، تمكنت ملاعب DOT DOOT LED من الوصول إلى P3.9 أو حتى P2.5. سمحت ذلك بتثبيت شاشات العرض LED في أماكن خارجية مع مسافات عرض وثيقة ، مثل الحفلات الموسيقية وساحات المجتمع ، وبعضها بدأ يستخدم في الداخل. عندما تم الوصول إلى نقطة شاشات LED P2.0 أو أدناه ، أصبحت شاشات LED شائعة في العديد من المواقع الداخلية ، مثل سلالم مراكز التسوق ، ومداخل المتاجر ، وصالات العرض للشركات. الابتكار التكنولوجي المستمر يقود تطوير شاشات LED ودخولها إلى مجالات جديدة. تجلب ملاعب DOT المختلفة سيناريوهات تطبيق مختلفة ، تتطلب تقنيات مختلفة وحل مشاكل مختلفة.

تقنية رقاقة LED وتطوراتها

مبدأ انبعاث ضوء LED بسيط. أولاً ، يجب أن يكون لرقاقة LED تقاطع PN. منطقة P عبارة عن ثقوب في المقام الأول ، في حين أن منطقة N هي الإلكترونات في المقام الأول. تسمى النقطة التي تلتقي فيها مناطق P و N تقاطع PN. ثانياً ، عند زيادة الجهد التحيز إلى الأمام ، تتفرق الناقلات في مناطق P و N نحو بعضها البعض ، مما تسبب في ترحيل الإلكترونات والثقوب. في هذه المرحلة ، تعيد الإلكترونات والثقوب تجميع الطاقة لتوليد الطاقة ، والتي يتم تحويلها إلى فوتونات وينبعث منها. يتم تحديد لون الضوء المنبعث في المقام الأول بواسطة الطول الموجي للضوء ، والذي يتم تحديده بواسطة مادة تقاطع PN.

على مدار LED Development ، خضعت CHIP Technology للعديد من الابتكارات والتطورات. في البداية ، بسبب قيود التكنولوجيا العملية ، كانت تقاطعات PN لبطاطا LED كبيرة ، مما يؤثر بشكل غير مباشر على حجم حبات LED. مع التقدم المستمر لتكنولوجيا العملية وهيكل شريحة LED ، أصبحت رقائق LED أصغر بشكل متزايد ، حتى تصل إلى أحجام 100μm وأقل.

حاليا ، هناك ثلاثة هياكل رقاقة LED الرئيسية. والأكثر شيوعًا هو بنية الوجه ، تليها الهياكل الرأسية والوجه ،. بنية الوجه هي بنية رقاقة أقرب ما تكون تستخدم عادة في شاشات LED. في هذا الهيكل ، توجد الأقطاب الكهربائية في الجزء العلوي ، مع التسلسل التالي: P-gan ، وآبار الكم المتعددة ، N-GAN ، والركيزة. يستخدم الهيكل العمودي ركيزة معدنية عالية الدقة (مثل Si و Ge و Cu) بدلاً من الركيزة الياقوت ، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة تبديد الحرارة بشكل كبير. توجد قطبان في الهيكل العمودي على جانبي الطبقة الفوقية LED. من خلال القطب N ، يتدفق التيار عموديًا تقريبًا من خلال الطبقة الفوقية LED ، مما يقلل من التدفق الحالي الجانبي ومنع ارتفاع درجة الحرارة الموضعية. من الأعلى إلى الأسفل ، يتكون بنية الرقاقة الوجه من ركيزة (عادةً ما تكون ركيزة الياقوت) ، N-GAN ، بئر كمية متعددة ، أقطاب ، أقطاب (P و N أقطاب) ، والمطبات. تواجه الركيزة لأعلى ، والكشفان على نفس الجانب (مواجهة لأسفل). ترتبط المطبات مباشرة بالقاعدة (تسمى أحيانًا الركيزة ، مثل الركيزة PCB) لأسفل ، مما يعزز بشكل كبير الموصلية الحرارية الأساسية وتوفير كفاءة مضيئة أعلى.

تقنية التغليف LED وتطورها

التعبئة والتغليف خطوة أساسية في تطوير شاشات العرض LED. تتمثل وظيفتها في توصيل الخيوط الخارجية بأقطاب شريحة LED ، مع حماية الشريحة وتحسين الكفاءة المضيئة. التغليف الجيد يمكن أن تعزز الكفاءة المضيئة وتبديد حرارة شاشات LED ، وبالتالي تمديد عمرها. خلال تطوير شاشات العرض LED ، تكون تقنيات التغليف التي ظهرت بالتسلسل هي تراجع (حزمة مزدوجة في الخط) ، SMD (جهاز تثبيت السطح) ، IMD (جهاز مصفوفة متكامل) ، COB (رقاقة على متن الطائرة) ، و MIP (ميكروفون في الحزمة).

غالبًا ما يشار إلى شاشات العرض باستخدام تقنية تغليف DIP على أنها شاشات عرضية مباشرة. يتم تصنيع حبات المصباح LED بواسطة مصنعي التغليف من حبات المصباح ثم إدراجها في PCB LED بواسطة وحدة LED ومصنعي العرض. يتم بعد ذلك إجراء لحام الموجة لإنشاء وحدات مقاومة للماء في الخارج.

غالبًا ما تسمى العروض باستخدام تقنية تغليف SMD شاشات شاشات السطح. تغلف تقنية التغليف هذه ثلاثة مصابيح RGB داخل كوب واحد لتشكيل بكسل واحد RGB. توفر شاشات LED كاملة الألوان التي تنتجها تقنية SMD تغليف زاوية عرض أوسع من تلك التي تم إنتاجها مع تقنية تغليف Dip ، ويمكن علاج السطح من أجل انعكاس الضوء المنتشر ، مما يؤدي إلى تأثير أقل حية وشرطًا ممتازًا وتوحيدًا اللون.

غالبًا ما تسمى العروض باستخدام تقنية عبوات IMD شاشات الكل في واحد. تغلف تقنية IMD عبوات البكسلات RGB متعددة داخل كوب كبير ، وتراجع بشكل أساسي تحت مظلة عبوة SMD. بالإضافة إلى الاستفادة من تقنية عملية SMD الحالية ، تسمح عبوة IMD بملعب بكسل صغير جدًا ، مما يخترق حاجز تعبئة SMD الحالي.

يعرض باستخدام تقنية التغليف الكوب أولاً لحام شريحة LED مباشرة إلى ثنائي الفينيل متعدد الكلور ثم قم بإغلاقه بطبقة من لاصق الراتنج. تقوم COB Packaging بإلغاء عملية SMD لتغليف رقائق LED RGB داخل الكأس لتشكيل وحدات البكسل الفردية ، كما تزيل خلط المصابيح المطلوبة مع عبوة SMD. لذلك ، تعاني تكنولوجيا تغليف COB من ضعف توحيد العرض ، وتتطلب تقنية معايرة عرض LED لمعالجة ذلك. ومع ذلك ، فإن تقنية تغليف COB أقرب إلى مصادر الضوء السطحي ، حيث تتميز كل بكسل بزاوية إخراج الضوء الواسعة للغاية ، وحماية ممتازة ، والقدرة على تحقيق درجة البكسل الصغيرة جدًا.

تقنية MIP للتغليف هي في الواقع أكثر من وسيط بين تقنيات عبوات SMD و COB. يتضمن وضع شريحة LED على ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، ثم قطع ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى أحجام البكسل الفردية. هذا يسمح بإضاءة مختلطة مماثلة لتغليف SMD ، مما يضمن التوحيد المتأصل مع ضمان الحماية.

تقود تقنية السائق وتطورها

يشار إلى رقائق السائق عمومًا باسم ICS Driver. كانت شاشات LED المبكرة في المقام الأول ذات اللون الفردي والثنائي ، باستخدام ICs لبرنامج تشغيل الجهد الثابت. في عام 1997 ، قدمت بلدي أول سائق مخصص IC لشاشات LED كاملة الألوان ، وتوسعت من 16 مستوى رمادي إلى 8192. في وقت لاحق ، أصبحت برامج التشغيل الثابتة التيار السائق المفضل لشاشات LED كاملة الألوان ، مدفوعة بالخصائص الفريدة لإضاءة LED. في الوقت نفسه ، استبدل برامج التشغيل الأكثر تكاملًا من 16 قناة برامج تشغيل 8 قنوات. في أواخر التسعينيات من القرن الماضي ، أطلقت الشركات اليابانية مثل Toshiba والشركات الأمريكية مثل Allegro و T على التوالي 16 قناة LED ICS. في أوائل القرن الحادي والعشرين ، بدأت الشركات الصينية أيضًا إنتاجها الجماعي واستخدام هذه السائقين. اليوم ، لمعالجة مشكلات الأسلاك من ثنائي الفينيل متعدد الكلور من شاشات عرض LED الدقيقة ، أطلقت بعض الشركات المصنعة لبرنامج التشغيل IC سائقين متكاملة للغاية 48 قناة.

في تشغيل شاشة LED كاملة الألوان ، يتمثل دور السائق في تلقي بيانات العرض (من بطاقة استلام) التي تتوافق مع مواصفات البروتوكول وتوليد PWM (تعديل عرض النبض) داخليًا وتغيرات الوقت الحالية لإخراج تيار PWM المتعلق بمعدلات تحديث السطوع وتجهيزات الرمادي لإلقاء الضوء على LEDs. يمكن تقسيم ICs Driver LED إلى ICs للأغراض العامة و ICS المتخصصة. لا يتم تصميم ICs للأغراض العامة خصيصًا لشاشات LED ، بل بالأحرى رقائق تتطابق مع بعض الوظائف المنطقية لشاشات LED. تم تصميم ICs المخصصة استنادًا إلى خصائص المصابيح الباعثة للضوء وهي مصممة خصيصًا لشاشات LED. الرسم البياني التالي يظهر بنيةهم. LEDs هي أجهزة تعتمد على التيار ، وتتغير سطوعها مع التيار. ومع ذلك ، يمكن أن يتسبب هذا التغيير الحالي في تحول الطول الموجي لشريحة ضوء LED ، مما يؤدي بشكل غير مباشر إلى تشويه اللون. تتمثل الميزة الرئيسية في ICS المخصصة في قدرتها على توفير مصدر تيار ثابت. يضمن هذا المصدر الحالي المستمر محرك أقراص LED مستقر ، ويزيل التشويه وميض وميض ، وهو ضروري لجودة الصورة عالية الجودة على شاشات LED.

يُطلق على نهج برنامج التشغيل المذكور أعلاه PM (المصفوفة السلبية) القيادة ، والمعروفة أيضًا باسم القيادة السلبية أو القيادة السلبية القائمة على الموقع. مع ظهور LED Micro LED و Mini LED ، تستمر درجة النقطة في العروض في الانكماش ، مما يزيد من كثافة مكونات السائق وتعقيد أسلاك ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يعرض هذا الموثوقية ، وقيادة قيادة ICS نحو التكامل العالي ، وبالتالي ، عدد المسح الضوئي الأعلى. ومع ذلك ، كلما ارتفع عدد المسح الضوئي لقيادة PM ، زادت جودة العرض.

أنا أقود السيارة ، والمعروفة أيضًا باسم القيادة النشطة أو القيادة النشطة القائمة على الموقع. مقارنة بين AM و PM القيادة. من منظور إنساني ، يبدو أن القيادة خالية من وميض وأكثر راحة للعين. كما أنه يستهلك قوة أقل. علاوة على ذلك ، فإن القيادة ، نظرًا لكثافة التكامل العالية ، تتطلب عدد أقل من الرقائق.

تقنية نظام التحكم في عرض LED وتطويرها

تعد أنظمة التحكم في عرض LED هي المفتاح لتحقيق جودة صورة ممتازة ، ويتم تحقيق تحسينات جودة الصورة إلى حد كبير من خلال نظام التحكم. يتكون نظام التحكم الأساسي من برامج التحكم (برنامج الكمبيوتر المضيف) ووحدة تحكم (تحكم رئيسي مستقل) وبطاقة استقبال. يقوم برنامج التحكم بتكوين معلمات العرض المختلفة في المقام الأول ؛ تقوم وحدة التحكم في المقام الأول بتجزئة الصور على مصدر الفيديو ؛ وتخرج بطاقة الاستقبال مصدر الفيديو الذي تم إرساله بواسطة وحدة التحكم وفقًا لتسلسل توقيت محدد ، وبالتالي إلقاء الضوء على الشاشة بأكملها.

تاريخ تنمية المراقب

ظهرت أنظمة التحكم ، التي تعمل كـ "النظام المركزي" لشاشات LED ، في البداية في شكل لوحات ، مع منتجات نموذجية مثل MSD300 من Nova Nobula. في وقت لاحق ، مع تطور ملاعب بكسل العرض وسيناريوهات التطبيق ، ظهرت وحدات تحكم قائمة على الهيكل تدريجياً ، مع منتجات نموذجية مثل MCTRL600 من Nova Nebula. في وقت لاحق ، كما دخلت شاشات LED في تطبيقات الإيجار الداخلية والصغيرة ، كان هناك طلب على تعديلات العرض البسيطة ، وتطور عامل شكل وحدة التحكم ، مع إضافة إمكانيات تصحيح LCD في اللوحة الأمامية. تشمل المنتجات النموذجية MCTRL660 من Nova Nebula. مع استمرار تقليص درجة البكسل في العرض ، يتزايد عدد شاشات العرض 4K في السوق. وقد زاد هذا من سعة التحميل لوحدة تحكم واحدة ، مما يتطلب وحدة تحكم قادرة على التعامل مباشرة مع دقة 4K. وبالتالي ، ظهرت وحدات تحكم من 16 منفذًا ، مع مثال نموذجي هو Nova Nobula McTrl4K. مع استمرار توسيع نطاق Pixel Pixel وتوسع سيناريوهات التطبيق ، تزداد متطلبات الأداء لوحدات التحكم. تظهر وحدات تحكم مع إمكانات معالجة الفيديو ، مع منتجات نموذجية مثل Nova Nebula V700 و V900 و V1260. تتطلب بعض المشاريع أيضًا قدرات الربط على شاشة كبيرة ، مما يؤدي إلى ظهور وحدات التحكم مع كل من إمكانات الربط ومعالجة الفيديو. تشمل المنتجات النموذجية وحدات تحكم الربط Nova Nebula H2 و H5 و H9.

تطوير بطاقات المتلقي

في تاريخ بطاقات المتلقي ، نظرًا لاستخدام شاشات LED في البداية في الهواء الطلق ، لسهولة التثبيت والصيانة ، ظهرت معظم بطاقات المتلقي الواجهات المدمجة ، مثل Nova Nebula DH426. نظرًا لأن شاشات LED تنتقل من الاستخدام الخارجي إلى الداخلي ، فإن متطلبات جودة الصورة وعرض النطاق الترددي والبنية أصبحت صارمة بشكل متزايد. أدى ذلك إلى ظهور بطاقات جهاز الاستقبال مع واجهات عالية الكثافة ، مما يؤدي إلى أحجام أصغر ، مثل سلسلة Nova Nebula Armor. مع ظهور تقنيات Pixel والتعبئة الجديدة ، تم استخدام شاشات LED بشكل متزايد في التطبيقات الراقية مثل المسرح المنزلي والتعليم والرعاية الصحية ، مما يوفر مطالب أعلى على أنظمة التحكم. لا تتطلب هذه المطالب جودة الصورة أعلى فحسب ، بل تتطلب أيضًا معدلات إطار أعلى لضمان تمثيل أفضل وأكثر واقعية للعالم. يستلزم ذلك بطاقات مستقبل النطاق الترددي العالي ، مثل بطاقة استقبال Nova Nebula Ca 50 5 G.

مع تقدم تقنيات LED Mini LED وتقنيات LED الصغيرة ، أصبحت متطلبات عروض LED صارمة بشكل متزايد ، لا تتطلب فقط جودة الصورة العالية وعرض نطاق أكبر ، ولكن أيضًا أرق وأكثر مريحة وأكثر مرونة. وقد استلزم ذلك استخدام بطاقات جهاز الاستقبال على مستوى رقائق الرقابة لتلبية متطلبات السوق هذه.