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Ultra-Fine-Pitch LEDの信頼できる未来をデザインする Jun 20, 2017

Ultra-Fine-Pitch LEDの信頼できる未来をデザインする

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ファイン・ウルトラファインピッチLEDソリューションは、アプリケーションおよび受注において爆発的に増加し続けています。 先月、米国で1.25ミリメートルのピクセルピッチのLEDディスプレイの単一のディスプレイ機会が、500万ドルを突破しました。 ネイティブHDおよび4K解像度を提供するディスプレイの機会は、エンターテイメント、コマンド制御、米国政府システムを含むすべての業界で驚異的な速度で出現しています。 砂の中にラインがあり、Ultra-Fine-Pitch LEDディスプレイがLCDウォールとプロジェクションDLPシステムを置き換えています。

現在、LCDと投影技術は、デジタルサイネージ市場の大半を80%以上で保有しています。 しかし、LEDディスプレイの画質は、多くのアプリケーションでこれらの他の技術とのライバルとして浮上し始めており、間もなく本質的な成熟ディスプレイソリューションでそれぞれを上回ります。 Ultra-Fine-Pitchのディスプレイ性能設計と実装は現在競争力がありますが、メーカーがこれらのディスプレイの広大な市場潜在力を実現するための重要な作業が先行しています。

信頼性

第一の重要な要素は信頼性です。 市場の可能性は、信頼性と人生のためのシステム設計の継続的な改善を通じてのみ最大化されます。 次世代のUltra-Fine-Pitch LEDは、DLPプロジェクションとLCDが示す信頼性を目標とし、その信頼性を達成する予定です。 アプリケーションの要求に合わせてパフォーマンスを調整するためには、LEDディスプレイの設計者からもっと期待することが絶対必要です。 最大限の利益を得るためには、ディスプレイのすべての側面を扱う必要があります。

次世代設計は、個々のLEDダイ、RGB SMD LEDパッケージ、SMT処理、ドライバ設計、電源、コンポーネント、コネクタ、ケーブルなどのいくつかの部分に対処することで、信頼性の向上の恩恵を受けるでしょう。 最終的なシステムに対するこれらの調節は、より長い寿命とより高い信頼性を有するより良いディスプレイをもたらす。 Ultra-Fine-Pitch LEDディスプレイシステムは、信頼性の向上に対処し、実装し、促進することにより、市場の最も広いスペクトルにわたってうまく適用することができます。

失敗

これらのすべての要因がまとめられているときに重要なもう一つの問題は、ディスプレイの平均故障間隔またはMTBFです。

上に詳述した各物理要素は、取り付け後のディスプレイ全体の信頼性に影響を与えますが、RGB SMD LEDパッケージはMTBFが最も劣っています。 LEDパッケージの故障の根本原因のサブセットには、次のものがあります。

  • 水分の侵入;

  • パッケージPPA材料劣化;

  • 金属とダイ表面上のボンドワイヤと、

  • 逆バイアス/電流による表面金属マイグレーションを防止する。

  • ESDによる損傷。 そして

  • 不良製造によるダイ故障

加えて、ドループ、過熱および原色シフトならびに輝度の不一致を含む性能劣化の問題がある。 既に確認されているように、LEDの信頼性はディスプレイにとって重要です。

MTBFへのダイバーシティとディスプレイ所有者にとっての意味:HDディスプレイには2M RGB、SMD LEDパッケージ、4Kディスプレイには8M以上のものがあります。 これらのパッケージのそれぞれには、赤、緑、青のLEDダイが1つ含まれています。 したがって、故障率とMTBFについて議論するとき、それぞれ6M〜24Mの個々のLEDダイについて議論しています。これらのLEDダイはそれぞれ統計的に不良の可能性があります。

多くの場合、業界はLEDパッケージの運用初年度に予想されるPPM障害を参照することがありますが、30 PPMから300 PPMまでのPPMレートを聞くことは珍しいことではありません。 300PPMの故障率も印象的です。 しかし、実際に展開されたHDディスプレイでPPM障害が300であった場合、ユーザーは最初の1年で約600のLEDの障害を予想することができます。

今や2Mのうち600は低く聞こえますが、平均的な視聴は、会議室やタイトな視聴エリアのディスプレイから1ピクチャの高さに満たないことに注意してください。 結果として、ユーザはその失敗を見て、その300PPMの結果に満足しない可能性が高い。 さらに、ユーザーが完全な表示を期待する場合、メンテナンスサイクルは、交換を必要とするモジュールを最大12個使用して、毎週(障害時間)になる可能性があります。

明らかに高い基準が必要です。 30PPMでさえ、統計的に年間60回の失敗であり、毎月の修復サイクルである可能性があります。 「明るい列」の故障モードが発生した場合、使用前にパネルを交換して、ユーザーが視覚的に受け入れられるようにする必要があります。

DLPプロジェクタまたはLCDパネルの代わりにUltra-Fine-Pitchディスプレイが表示されるのを見ても、ユーザーの期待は10PPMになる可能性が高いです。 LEDデジタルディスプレイ業界は、1010または0808パッケージの業界で典型的なものよりもはるかに低い故障率でデバイスを製造および展開するよう努めなければならず、業界がこのタイプの信頼性を提供するため、市場は急速に拡大するでしょう。

ソリューション

故障率に対する初期の簡単な解決策のいくつかは、乳児死亡率(早期生命の失敗)の問題を取り除くことであろう。 これは、効果的なバーンインと早期ストレススクリーニングによって完了することができます。 実際、設計者はHASS(高加速ストレススクリーニング)とHALT(高加速寿命試験)を組み合わせて、設計と製造プロセスを検証し、現場での適切な信頼性性能を保証することができます。 障害が発生すると、製造元が障害の根本的な原因を特定し排除するために、障害モードと影響分析(FMEA)の手順を実行することも重要です。 継続的な改善が必要です。

最終的な目的は、適切なアプリケーションに適した信頼性の性能であり、Ultra-Fine-Pitchはプロセス全体で高い信頼性の標準を要求します。 もう1つの要因は温度です。 他のすべての要素が同じであれば、ホット表示が早く失敗します。 設計者は、UHPではパッケージ(したがってジャンクション)の温度を摂氏70度よりも低く保つ必要があります。 最近の提供者はその温度レベルを超えています。

ウルトラファインピッチLEDディスプレイは、現在および急速に成長している将来の市場を有しており、設計およびLEDデバイス仕様段階で信頼性が適切に取り組まれれば、業界はその期待を超えてしまいます。 長期的な信頼性はメンテナンスコストを最小限に抑え、重要な実現可能な販売機能と市場価値を生み出します。

LEDディスプレイ業界と企業の両方は、仕様全体の信頼性機能を最大限に引き出すことで、評判と販売の恩恵を受けるでしょう。 非常に成功した製品と市場の成果のためにこの機会に取り組む必要性と能力は、設計段階で信頼性を組み込んだ企業によって導入されました。


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