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長壽命LED顯示屏的解決方案
發(fā)表日期:2018/10/23 14:45:45    文章編輯:彩光科技    瀏覽次數(shù):1466   

日前,led顯示屏有著越來越廣泛的應(yīng)用,好的顯示屏畫面精美、顏色絢麗。然而在實際中,我們常常見到一些顯示屏短短的半年,或一個雨季之后,起初漂亮的畫面不復(fù)再現(xiàn),顏色畸變、死燈、大塊的花屏等等,專業(yè)的技術(shù)人員知道,這一定是發(fā)生了器件失效,或是發(fā)生了銹蝕導(dǎo)致接觸不良。在廣告領(lǐng)域,led顯示屏是一種相對昂貴的電子產(chǎn)品,動輒幾十萬,有的甚至數(shù)百、上千萬。那么,投資如此巨大的設(shè)備,其壽命長短如何保證,能否在壽命期內(nèi)保持良好的顯示效果與較低的故障率,成為制造商以及投資者都很關(guān)注的話題。下面從技術(shù)的角度,來分析一下影響顯示屏壽命的因素,探討保證led顯示屏長壽的措施。


  1.影響led顯示屏壽命的因素


  影響led顯示屏壽命的因素按內(nèi)外因分類,內(nèi)因有LED發(fā)光器件的性能、外圍部件性能、產(chǎn)品的抗疲勞性能;外因有led顯示屏的工作環(huán)境等。


  1.1LED發(fā)光器件性能的影響


  LED發(fā)光器件是顯示屏最關(guān)鍵也是與壽命最相關(guān)的部件,對于LED,我們關(guān)注以下指標(biāo):衰減特性、防水汽滲透特性、抗紫外線性能。


  亮度衰減是LED的固有特性。對于一塊設(shè)計壽命為5年的顯示屏,如果所用LED的亮度衰減為5年50%,在設(shè)計時就要考慮預(yù)留衰減裕量,否則5年后顯示性能不能達標(biāo);衰減的指標(biāo)穩(wěn)定性也很重要,如果3年時衰減已經(jīng)超過50%,就意味著這塊屏的壽命提前終結(jié)。


  用于戶外的顯示屏?xí)r常受到空氣中濕氣的侵蝕,LED發(fā)光芯片在接觸水汽的情況下會引起應(yīng)力變化或發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致器件失效。正常情況下,LED發(fā)光芯片被環(huán)氧樹脂包裹不受侵蝕,一些存在設(shè)計缺陷的或存在材料工藝缺陷的LED器件密封性能不良,水汽極易通過引腳間隙或環(huán)氧樹脂與外殼結(jié)合面的間隙進入器件內(nèi)部,導(dǎo)致器件迅速失效,業(yè)內(nèi)稱之為“死燈”。


  在紫外線的照射下,LED的膠體、支架材料性質(zhì)會發(fā)生變化,從而導(dǎo)致器件開裂,進而影響到LED的壽命。所以用于戶外的LED抗紫外線能力也是重要指標(biāo)之一。


  LED器件的性能提升需要過程,需要市場的檢驗。目前日本以及一些臺資企業(yè)非常謹(jǐn)慎,并不承諾SMD戶外防水。而國內(nèi)一些廠家急于推出新產(chǎn)品占領(lǐng)市場,在評估不過關(guān)的情況下,盲目承諾戶外性能優(yōu)異。用于戶外的SMD5050在顯示屏應(yīng)用中,就曾有多家制造廠商因此發(fā)生了大量的質(zhì)量事故,有的損失高達數(shù)千萬元,令人觸目驚心。


  1.2外圍部件影響


  除了LED發(fā)光器件之外,顯示屏還使用了許多其他的外圍部件,包括電路板、塑膠殼體、開關(guān)電源、接插件、機殼等,任何一個部件出現(xiàn)問題,都可能導(dǎo)致顯示屏的壽命降低。所以,如果說顯示屏的最長壽命是由最短壽的那個關(guān)鍵部件的壽命決定的,絲毫不為過。比如,LED、開關(guān)電源、金屬外殼均按8年標(biāo)準(zhǔn)選料,而電路板的防護工藝性能只能支持其工作2年,2年之后因為銹蝕會發(fā)生損壞,那我們也只能得到一塊2年壽命的顯示屏。


  1.3產(chǎn)品的抗疲勞性能影響


  顯示屏產(chǎn)品的抗疲勞性能如何,取決于生產(chǎn)工藝。拙劣的三防處理工藝制作出的模組抗疲勞性能難以保證,在溫濕度變化時,電路板防護表面會出現(xiàn)裂痕,導(dǎo)致防護性能下降。


  所以生產(chǎn)工藝也是決定顯示屏壽命的關(guān)鍵因素。顯示屏制作所涉及到的生產(chǎn)工藝有:元器件儲藏與預(yù)處理工藝、過爐焊接工藝、三防處理工藝、防水密封工藝等。工藝的有效性與材料選擇與配比、參數(shù)控制以及操作工素質(zhì)相關(guān),經(jīng)驗的積累很重要,所以一個擁有多年經(jīng)驗的工廠對生產(chǎn)工藝的把控會更加有效。


  1.4工作環(huán)境的影響


  因用途不同,顯示屏的工作條件千差萬別。從環(huán)境方面來講,戶內(nèi)的溫差小,無雨雪及紫外線影響;戶外的溫差最大可達70度,外加風(fēng)吹日曬雨淋。惡劣的環(huán)境會加劇顯示屏的老化,工作環(huán)境是影響顯示屏壽命的重要因素。


  2.壽命的保障措施


  可以看出,led顯示屏的壽命是與使用環(huán)境息息相關(guān)的,對于環(huán)境變量能夠確定的顯示屏,可以通過選擇適宜的器件與恰當(dāng)?shù)闹谱鞴に噥泶_保壽命期限,這個過程包括:壽命設(shè)計、過程控制、可靠性驗證。


  2.1壽命設(shè)計


  一般設(shè)計關(guān)注功能實現(xiàn)、性能指標(biāo)實現(xiàn),壽命設(shè)計還關(guān)注一定時間或一定使用次數(shù)后的性能指標(biāo)。設(shè)計的輸出會影響器件的選取、生產(chǎn)工藝的選取以及驗證方法的選取。只有進行了充分的壽命設(shè)計,顯示屏的壽命才是有可能是可控的。


  2.2關(guān)注壽命的過程控制


  有效的設(shè)計需要有效的過程來實現(xiàn)。產(chǎn)品實現(xiàn)過程中,需要進行過程控制的環(huán)節(jié)很多,包括器件的選取與驗證過程,包括生產(chǎn)工藝的有效性控制等,區(qū)別于品質(zhì)控制程序,這個控制過程是關(guān)注于長壽命的。


  2.3高強度可靠性驗證


  提倡使用高強度可靠性驗證來確保輸出的產(chǎn)品壽命可預(yù)期,這包括對原材料的驗證、對工藝過程產(chǎn)生的部件以及對產(chǎn)品的最終驗證,這是非常重要而又往往被忽視的一點。我們不妨來思考幾個問題:


  ?選用的LED能保證5年有效嗎?是賣方承諾的還是你自己驗證的?驗證的方法有效嗎?


  ?電路板的三防處理工藝能保證5年防腐嗎?驗證過嗎?驗證的方法有效嗎?


  ?殼體材料經(jīng)過5個春夏秋冬之后性能會發(fā)生怎樣的變化?如何有效驗證?


  找到能夠驗證5年乃至更長時間有效的方法不是個簡單的事情,波音公司在航天器壽命控制上使用的方法值得借鑒。我們采用高加速應(yīng)力試驗[1]的方法來進行高強度可靠性驗證,取得了不錯的效果。


  高加速應(yīng)力試驗包括高加速壽命試驗和高加速應(yīng)力篩選,前者的目的是使產(chǎn)品和制造產(chǎn)品的工藝,在投入批量生產(chǎn)之前就達到成熟的程度,得到使用中幾乎不出因為設(shè)計引起的故障的產(chǎn)品;后者目的是消除產(chǎn)品的潛在缺陷,得到性能穩(wěn)定的產(chǎn)品。


  3.應(yīng)用效果


  在實際應(yīng)用中,為滿足客戶的個性化需求,LED制造商必須在短短幾個月的時間內(nèi)要完成設(shè)計-生產(chǎn)-交付的工作。我們在數(shù)套面積1000平米以上超大面積地標(biāo)性顯示屏運用了有效的壽命控制方法,統(tǒng)計表明,產(chǎn)品運行穩(wěn)定良好。

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