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クイックテイクアウト
共通カソードフリップ COB は現在、LED ディスプレイ、特に微細でマイクロ ピクセル ピッチの LED ディスプレイにおいて最も安定した先進的な技術です。0.3mm ~ 1.875mm の広範囲のピクセル ピッチを実現できるだけでなく、広い色域、広い視野角、発熱の少なさ、長寿命も実現します。
しかし、なぜ「共通カソード」と「フリップ」という形容詞が付いているのでしょうか。実際には、これらは 2 つの技術です。古い技術は共通アノードを使用しており、もう 1 つの古い技術は「フリップ」技術の前にワイヤ ボンディングを使用しています。
COB は「チップオンボード」の略で、チップが PCB ボードに直接固定されていることを意味します。SMD と比較すると、「チップ」は「パッケージ」内に固定されています。そして、「パッケージ」は PCB ボードにはんだ付けされています。
SMD LED ディスプレイ技術の簡単なレビュー?
SMDパッケージは、LEDディスプレイのピクセルピッチが1mm未満になる前は非常にうまく機能します。写真(これはトップ構造SMDです)でわかるように、SMDランプは
はんだ付けパッド:PCBのはんだ付け用
PPAブラケット:LEDチップを保護する
LEDチップ
ワイヤー:LEDチップをはんだ付けパッドに接続
エポキシカバー:LEDチップの保護
PPA ブラケットにはサイズ制限があるため、LED 工場では「チップ」構造を採用しています。これには PPA ブラケットがありません。
「チップ」構造により LED ランプを小型化できますが、はんだ付けパッドも小さくなるため、LED ランプの PCB への接着力が低下し、LED ランプが PCB 上で外れやすくなります。
SMD LEDディスプレイ技術の欠点
- ピクセルピッチを 1mm 未満にすることはできません (この問題を解決するために 4 in 1 LED ランプを使用します)
- はんだ付けパッドは空気にさらされるため、酸化され、湿気に弱くなります。(この問題を解決する GOB ソリューション)
- 接合プロセス中にワイヤーが壊れやすくなる可能性がある
- ピクセルピッチの小さい LED ランプは PCB への接着力が小さい (この問題を解決するために 4 in 1 LED ランプを使用)
- LEDチップが熱を空気中に放出するため、放熱が悪い
ワイヤーボンディングCOB LEDディスプレイ
市場はピクセルピッチが小さくなる傾向にあります。では、どうすればそれが実現できるのでしょうか?
「チップ」構造の LED ランプを見ると、すでにブラケットが付いていないことがわかります。はんだ付けパッドと基板を取り除いて、LED チップを PCB ボードに直接固定し、PCB ボード上で直接ワイヤボンディングを行うのはなぜでしょうか。これにより、ピクセルピッチを小さくすることができます。そして、LED ディスプレイへの COB 技術の応用が始まりました。
ワイヤボンディング COB 技術の主な製造プロセスは次のとおりです。
ステップ1:大量転送、LEDチップを取り出し、LEDチップをLEDボードに固定する
ステップ2:P電極とN電極をPCBにワイヤボンディングする
ステップ3: テスト
ステップ4:PCB全体をエポキシで覆う
ワイヤボンディング COB テクノロジーの利点:
1: ボンディングマシンはSMDのボンディングマシンと同じなので、投資額が少なくて済みます。
2: LEDチップがPCBに直接取り付けられているため、SMDよりも放熱性に優れており、熱がPCBボードに伝わり、より速く拡散します。
3: PCB はエポキシで覆われているため、防水性と耐衝撃性があり、傷がつきにくいです。
4: 掃除が簡単
5: 幅広い環境で働く
ワイヤボンディング COB 技術の欠点:
1: Wireを使用する必要がある
2: エポキシの粘度は視覚効果に大きく影響します
3: 色の一貫性も問題
4: SMDのような視野角
5:修理が難しい
注意: COB LED ディスプレイでは一貫性が常に大きな問題となります (質量移動技術とエポキシのため)。キャリブレーションによって LED ディスプレイの色の一貫性は向上しますが、LED ディスプレイのキャリブレーションがオフになっているときの LED ディスプレイの視覚効果を確認する必要があります。
フリップCOBテクノロジー
In the Wire bonding COB technology, we have already removed the bracket, and soldering pad of the SMD lamp, while we also thought why not flip the LED chip, to make the P electrode and N electrode directly connected with PCB, then we can also save the wire. And boom, Flip COB technology appeared. This “Flip” actually is because in the chip business, the wire bonding technology is the mainstream, hence we take the wire bonding led chip direction as the normal direction. Below is its production process
ステップ1:大量転送、LEDチップを取り出し、PCBボードに固定します
ステップ2: 点灯テスト
ステップ3: PCB全体をエポキシで覆う
フリップ COB テクノロジーの利点:
1: ワイヤーなし
2: LEDチップがPCBに直接取り付けられているため、SMDよりも放熱性に優れており、熱がPCBボードに伝わり、より速く拡散します。
3: PCB はエポキシで覆われているため、防水性と耐衝撃性があり、傷がつきにくいです。
4: 広い視野角
5: 掃除が簡単
フリップ COB テクノロジーの欠点:
1: 多くの機械が古いSMD生産機械と互換性がないため、機械への巨額の投資が必要
2: エポキシの粘度は視覚効果に大きく影響します
3: 色の一貫性も問題
4:修理が難しい
注意: COB LED ディスプレイでは一貫性が常に大きな問題となります (質量移動技術とエポキシのため)。キャリブレーションによって LED ディスプレイの色の一貫性は向上しますが、LED ディスプレイのキャリブレーションがオフになっているときの LED ディスプレイの視覚効果を確認する必要があります。
ミックスCOBテクノロジー
赤色のランプは少し異なっており、反転させるのが難しいため、赤色のランプには依然としてワイヤボンディングを使用し、緑色と青色のランプにはフリップチップ技術を使用するという解決策もあります。ただし、現在これを使用している工場はほとんどありません。
フリップ チップ COB 技術ではワイヤが不要なため、手順が省かれ、コストが削減されます。また、ワイヤがなくなるため、ランプ切れ率も低下します。そのため、現在ではワイヤ ボンディング COB 技術を使用している工場は少なくなっています。
フリップチップ COB のコストは下がり続けており、人々はより小さなピクセルピッチの LED ディスプレイを求めています。フリップチップ COB 技術は、近い将来、小型およびマイクロピクセルピッチの LED ディスプレイ市場の主力製品になるでしょう。2024 年 6 月現在、ピクセルピッチ 1.25mm フリップ COB LED ディスプレイ の価格は、通常のピクセルピッチ 1.25mm SMD LED ディスプレイよりもすでに安くなっています。
共通カソードについて話す前に、歴史について少し説明する必要があります。ご存知のとおり、RGB ランプには実際には赤色 LED ランプ、緑色 LED ランプ、青色 LED ランプの 3 つの LED ランプがあります。
したがって、3つのLEDランプを制御しようとすると、6つの電極が必要になります。SMDパッケージ内の接続電極を減らすには、2つの解決策があります。
まず、3つのLEDランプの陽極電極を接続します。すると、4つの電極パッドだけが残ります。これが共通陽極LEDランプです。
2番目は、3つのLEDランプの共通カソード電極を接続することです。そうすると、4つの電極パッドだけが残り、これが共通カソードLEDランプです。
共通アノード 共通カソードへ
共通カソードは LED ランプの用途では目新しいものではありませんが、2011 年以前には LED ディスプレイ業界では存在しませんでした。
LEDディスプレイ業界の初期段階:
2005 年以前は、LED ディスプレイの技術開発は市場の状況に基づいており、LED ディスプレイ全体も今日ほど大きくはありませんでした。LED ディスプレイの初期には、LED ディスプレイ用に設計された駆動 IC はなく、使用された LED ランプも DIP パッケージでした。当時の駆動 IC と DIP パッケージに基づいて、共通アノードは優れたソリューションでした。
SMD LEDディスプレイの時代:
2011年以前、LEDディスプレイ産業の発展に伴い、LEDディスプレイ用に特別に設計されたICが登場し、DIPパッケージと互換性を持たせるために、駆動ICは共通アノード用に設計されました。これにより、RGB SMDランプの設計も共通アノードになりました。また、共通アノード技術が大量に使用されるにつれて、共通アノードLEDランプと駆動ICの価格が急速に低下し、この市場の成長を刺激しました。
放熱と消費電力の問題
2018 年以前の LED ディスプレイは、特に屋外 LED ディスプレイに関しては、今日のようなものではありませんでした。LED ディスプレイは大量の熱を発生し、大量のエネルギーも消費します。通常、LED ディスプレイの場合、冷却するために AC を設置する必要があり、LED ディスプレイ キャビネットには換気用のファンが付いています。もちろん、LED ディスプレイの設計は大いに役立ちますが、共通カソードも役立ちます。
上で述べたように、共通カソードを作るには、共通カソード RGB LED ランプをカスタマイズする必要があり、共通カソード IC もカスタマイズする必要があります。共通カソード技術の始まりは、シリコンコアが独自の駆動 IC と独自の共通カソード RGB LED ランプを設計した 2011 年です。これにはかなりの勇気が必要でしたが、その努力は報われました。
共通カソードを使用することで、発生する熱が少なくなり、消費電力も少なくなります。
共通陰極は共通陽極と比較してどれだけのエネルギーを節約するか
1ピクセルにR、G、Bの3つのランプがありますが、赤ランプの導通電圧は約1.8V、緑ランプと青ランプの導通電圧は約2.6Vです。そして、ホワイトバランスの明るさR:G:Bの比率は3:6:1です。したがって、同じ明るさに到達するには、
共通アノード設計では、R、G、Bランプは同じ電圧を使用しているため、通常は3.6Vです。ワット数は(電流がIであると仮定)
3.6*0.3*I + 3.6*0.6*I + 3.6*0.1*I = 3.6I
共通アノード設計では、Rランプは2.6Vを使用しているため、GおよびBランプは同じ電圧(通常は3.6V)を使用します。ワット数は(電流がIであると仮定)
2.6*0.3*I + 3.6*0.6*I + 3.6*0.1*I = 3.3I
理論上は (3.6I-3.3I)/3.6I = 8.3% 程度節約できることがわかります。しかし実際には約 20% 節約できます。なぜ違いがあるのでしょうか?
これは、LED ランプの明るさが温度に大きく影響されるためです。共通カソードを使用しない場合、節約された 8.3% の電力はすべて熱の形で使用され、大量の熱が発生します。すると、熱が明るさに大きく影響します。したがって、実際のテストでは、共通カソードのワット数は共通アノードよりも約 20% 低くなります。
そして現在では、共通陰極 LED ランプと IC の大量生産により、共通陰極の価格も大幅に下がりました。
主要なICメーカーはすべて共通のカソード駆動ICを持っています。例えば、
チポーネにはICND1069、ICND2069、ICND3069がある
MblockにはMBI5754、MBI5759、MBI5762、MBI5789があります。
特別な共通陰極ランプを必要とする SMD とは異なり、COB プロセスでは COB ピクセルを自然に共通陰極にすることができます。COB の場合、共通陽極にするか共通陰極にするかは同じプロセスです。そのため、現在多くのフリップ COB LED ディスプレイは共通陰極を使用しています。
しかし、なぜ市場には共通アノード LED ディスプレイもあるのでしょうか。これは、共通アノードを使用する場合、駆動 IC の選択肢が非常に広く、現在、共通カソード駆動 IC のパフォーマンスが共通アノード駆動 IC ほど優れていないためです。たとえば、LED ボードの元の設計に基づいて、共通アノード設計の場合、デフォルトの駆動 IC は 3840Hz のリフレッシュ レートの ICND1065ap です。そのパフォーマンスが気に入らない場合は、IC を ICND2165 に変更して、より優れたグレースケールの視覚効果を実現したり、ICND3065 にアップグレードして 7680Hz に到達したりできます。ただし、共通カソードを使用している場合、駆動 IC の選択肢は非常に狭くなります。また、顧客の要件を満たせない場合もあります。