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Diseñar un futuro confiable para el LED Ultra-Fine-Pitch

Jun 20, 2017

Diseñar un futuro confiable para el LED Ultra-Fine-Pitch

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Las soluciones LED finas y ultrafinas continuan explotando en aplicaciones y pedidos. El mes pasado de hecho, una sola oportunidad de exhibición para una pantalla de LED de tono de píxel de 1,25 mm en los EE.UU. empujó más de $ 5 millones. Oportunidades para pantallas que ofrecen resolución nativa HD y 4K están surgiendo a un ritmo asombroso y en todas las verticales incluyendo entretenimiento, control de comandos y sistemas del gobierno de los Estados Unidos. Hay una línea en la arena, las pantallas LED Ultra-Fine-Pitch están reemplazando las paredes LCD y los sistemas DLP de proyección.

LCD y la tecnología de proyección actualmente tiene una mayoría del mercado de señalización digital en más del 80 por ciento. Sin embargo, la calidad de imagen de pantalla LED ha comenzado a surgir como un rival a estas otras tecnologías en muchas aplicaciones y pronto superará a cada uno con la solución de pantalla madura inherente. Mientras que el diseño de rendimiento de la pantalla y la implementación de Ultra-Fine-Pitch ahora es competitivo, hay un trabajo importante por delante para los fabricantes para realizar el gran potencial de mercado de estas pantallas.

Confiabilidad

El primer factor clave es la fiabilidad. El potencial del mercado se maximizará sólo a través de mejoras continuas en el diseño del sistema para la fiabilidad y la vida. El LED Ultra-Fine-Pitch de próxima generación debe orientarse y planear para lograr la fiabilidad demostrada por la proyección DLP y LCD. Esperando más del diseñador de pantalla LED con el fin de alinear el rendimiento con los requisitos de la aplicación es absolutamente imprescindible. Y todos los aspectos de la exhibición deben ser dirigidos para alcanzar el beneficio máximo.

Los diseños de nueva generación se beneficiarán de las mejoras en la confiabilidad al abordar varias piezas tales como la matriz de LED individual, SMD LED paquete RGB, procesamiento SMT, diseño del controlador, fuentes de alimentación, componentes, conectores y cables. Estos ajustes a un sistema final producirán mejores exhibiciones con vida más larga y mayor confiabilidad. Al abordar, implementar y promover mejoras en la confiabilidad, los sistemas de exhibición LED Ultra-Fine-Pitch pueden aplicarse con éxito a través del espectro más amplio del mercado.

Fracaso

Otra cuestión de gran importancia cuando se combinan todos estos factores es el tiempo medio entre fallos o MTBF de la pantalla.

Si bien cada elemento físico detallado anteriormente tiene un impacto en la fiabilidad de la pantalla general después de su instalación, el paquete RGB SMD LED tiene el MTBF menos favorable. El subconjunto de la causa raíz del fallo del paquete de LED puede incluir:

  • Entrada de humedad;

  • Paquete PPA degradación del material;

  • Unir los alambres sobre el metal y la superficie de la matriz;

  • La migración del metal superficial debido a polarización inversa / corriente;

  • Daño por ESD; y

  • Fracaso debido a una mala fabricación

Además, hay problemas de degradación del rendimiento, como la inclinación, el sobrecalentamiento y el cambio de color primario, así como las inconsistencias de luminancia. Como usted pudo haber comprobado ya, la confiabilidad del LED importa considerablemente a la exhibición.

Para bucear a la derecha en MTBF y lo que significa para el propietario de la pantalla: Hay más de 2M RGB, SMD paquetes de LED en una pantalla HD, y más de 8M en una pantalla de 4K. Cada uno de estos paquetes contiene un LED rojo, verde y azul. Así que cuando hablamos de las tasas de fracaso y el MTBF, estamos discutiendo 6M a 24M LED individuales cada uno dado que tiene una probabilidad estadística de fracaso.

A menudo, la industria hará referencia a los fallos de PPM esperados en el primer año de operación para los paquetes de LED y no es inusual escuchar las tasas de PPM citadas de 30 PPM a 300 PPM. Una tasa de fallos de 300 PPM incluso suena impresionante. Sin embargo, si de hecho el fallo PPM fue de 300 para una pantalla HD desplegada, el usuario podría esperar unos 600 fallos de LED en el primer año.

Ahora 600 de 2M sonidos bajos, pero tenga en cuenta que la visualización promedio está a menos de una altura de la imagen de la pantalla en una sala de conferencias o zona de visualización apretada. Como resultado, el usuario verá los fallos y probablemente no estará satisfecho con ese resultado de 300 PPM. Además, si el usuario espera una pantalla perfecta, el ciclo de mantenimiento puede ser tanto como cada semana (Failures in Time) con hasta 12 módulos que necesitan ser reemplazados.

Obviamente se necesita un estándar más alto. Incluso 30 PPM es estadísticamente ~ 60 fallas por año y potencialmente un ciclo de reparación cada mes. Si se produce un modo de fallo de "columna brillante", el panel necesitará ser reemplazado antes de su uso para que sea visualmente aceptable para el usuario.

A medida que los clientes ven las pantallas Ultra-Fine-Pitch reemplazar el proyector DLP o el panel LCD, las expectativas de los usuarios probablemente estarán en los 10 PPM para cumplir con las expectativas. La industria de la exhibición digital del LED debe esforzarse producir y desplegar los dispositivos con las tarifas mucho más bajas del fracaso que son típicas en nuestra industria para los paquetes 1010 o 0808, y como la industria entrega este tipo de confiabilidad el mercado se ampliará rápidamente sin pausa.

Soluciones

Algunas soluciones iniciales fáciles a la tasa de fracaso serían eliminar los problemas de mortalidad infantil (fallos en la vida temprana). Esto se puede completar mediante la detección eficaz de quemaduras y estrés temprano. De hecho, los diseñadores pueden incorporar HASS (Highly Accelerated Stress Screening) y HALT (Highly Accelerated Life Testing) para verificar los procesos de diseño y fabricación para asegurar el correcto funcionamiento de la fiabilidad en el campo. A medida que se producen fallos, también es crítico que los fabricantes realicen pasos de Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) para determinar y eliminar la causa raíz de los fallos; Se requiere una mejora continua.

El objetivo es el correcto rendimiento de confiabilidad para la aplicación correcta y Ultra-Fine-Pitch requiere altos estándares de confiabilidad a lo largo del proceso. Un factor adicional es la temperatura. Una pantalla caliente fallará antes si todos los demás factores son iguales. Los diseñadores deben mantener temperaturas de paquete (y por lo tanto de unión) muy por debajo de 70 grados Celsius en UHP; Los proveedores recientes están excediendo esos niveles de temperatura.

Las pantallas LED Ultra-Fine Pitch tienen un gran mercado actual y de rápido crecimiento, y la industria superará incluso esas expectativas si la fiabilidad se aborda adecuadamente en la fase de diseño y especificación del dispositivo LED. La fiabilidad a largo plazo significa los costes de mantenimiento más bajos y crea importantes características de venta realizables y valor en el mercado.

Tanto la industria de la pantalla LED como la empresa se beneficiarán de la reputación y las ventas al maximizar la característica de fiabilidad en la especificación general. La necesidad y la capacidad de abordar esta oportunidad para un resultado de producto y mercado muy exitoso ha sido puesta en marcha por las empresas que incorporan la fiabilidad en la fase de diseño.