CN202150231U - 一种铝基集成式户外全彩三合一led显示屏 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种铝基集成式户外全彩三合一LED显示屏。该显示屏,包括有外壳、驱动板、驱动/控制器件、PIN针、M×N 个透镜、铝合金基板,铝合金基板上设有反射杯,反射杯内设有LED芯片,其设计要点为所述铝合金基板的中央开有长方形槽口,槽口内嵌有环氧基板;其背面带有散热翅片、正面涂覆有绝缘胶层,该胶层表面热压有铜箔;铜箔表面设有线路与焊盘。本实用新型所提供的显示屏散热效果好、性能可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED显示屏,具体地说是涉及户外全彩三合一LED显示屏。
背景技术
随着LED技术的迅猛发展,LED的成本快速降低,LED显示屏的规模越来越大,一块户外显示屏使用数百万只LED已经非常普遍。目前户外显示屏通常为分立的直插式LED,其存在以下几个方面的问题:(1)大量采用分立器件,故系统可靠性低;(2)LED为直插式,LED芯片产生的热量需通过绝缘胶、引线、铁支架导出,然后向显示屏后面散发,故其热阻大,不易散热,因此LED光衰严重、光衰不均,很多显示屏的实际使用寿命仅为一、两年;(3)直插式LED其装配误差大,LED可能向上、下、左、右偏斜,或高、低不平,这使显示屏实际的观看视角远远小于LED的标称视角,严重影响观看效果;(4)户外LED显示屏一般采用椭圆形透镜,典型水平视角为±50°,垂直视角为±25°,但由于封装LED时固晶、插支架等工艺的误差,经常导致光轴不在透镜的中心方向,会出现不对称视角,误差可能超过10°,这更使显示屏实际的观看视角小于LED的标称视角,严重影响观看效果。(5)直插式LED显示屏在生产过程中多采用手工插灯,自动化程度很低,导致人工成本居高不下,且由人体静电导致显示屏出现质量问题的案例并不少见;虽然有少量厂商采用自动插件机进行插灯,但由于插件机的工作效率低、适用性差、效果不理想以及不符合电子器件贴片化、集成化的发展趋势等原因,大部分厂商只能采用手工插灯的作业方法。
为克服上述缺点,近年来许多厂商研发了户外型表面贴装式全彩色三合一LED显示屏(以下简称表贴LED显示屏),表贴LED显示屏可以采用SMT标准制程进行自动化生产,大幅提高了生产效率,装配一致性也非常好,水平视角和垂直视角都比较大,而且实际可观看视角接近LED的标称视角。但表贴LED显示屏也存在几个方面的缺点:(1)表贴LED显示屏仅集成了红、绿、蓝各一颗LED芯片,集成度不高,导致LED显示屏仍采用大量分立LED器件,可靠性问题改善有限。(2)散热不良问题不仅未获得较好解决,反而更加恶化。由于夏天太阳暴晒可能导致显示屏前表面产生高温,因此LED产生的热量不能向前散发,必须要向后散发。由于表贴LED显示屏是贴装在PCB(一般是FR4型的环氧基印刷电路板,双面铝基印刷电路板由于价格太高无法采用)的前表面上,因此通过LED引脚导出的热量首先传导到PCB前表面上,然后通过若干连接PCB前后表面的过孔将PCB前表面的热量传导到后面,再散发到空气中。这种结构的热阻很大,散热效果还不如直插灯,尤其是在PCB后表面安装驱动IC等器件时,还会产生散热不均衡,导致LED光衰不一致,产生花屏现象。表贴LED的散热劣势,是导致户外表贴LED显示屏未获得大量应用的主要原因之一。
发明内容
本实用新型的目的就是要提供一种散热效果好、性能可靠的铝基集成式户外全彩三合一LED显示屏。
本实用新型所提供的铝基集成式户外全彩三合一LED显示屏,包括有外壳、驱动板、驱动/控制器件、PIN针、M×N个透镜、铝合金基板,铝合金基板上设有反射杯,反射杯内设有LED芯片,其设计要点为所述铝合金基板的中央开有长方形槽口,槽口内嵌有环氧基板;其背面带有散热翅片、正面涂覆有绝缘胶层,该胶层表面热压有铜箔;铜箔表面设有线路与焊盘。
本实用新型所提供的铝基集成式户外全彩三合一LED显示屏的制作方法,包括以下步骤:
a、将背面带有散热翅片的铝合金基板的中央部分开长方形槽口,在该槽口内嵌入环氧基板,形成复合铝合金基板;
b、在复合铝合金基板的正面涂覆绝缘胶层,将铜箔置于该胶层表面,热压形成复合铝合金覆铜基板;在该基板表面蚀刻或雕刻线路和焊盘;
c、在b步所述基板上开M×N个凹槽,并在凹槽内壁电镀金属反射层,形成反射杯,反射杯内安装LED芯片,并焊接金属导线;
d、将c步所述基板安装在设有M×N杯孔的外壳中,并在杯孔中灌封环氧树脂或硅胶,高温固化后形成带有M×N个透镜的灯板;
e、将PIN针的一端穿插焊接在复合铝合金基板的环氧基板上,将其另一端插装焊接到带有驱动/控制器件的驱动板上。
本实用新型通过特别设计的复合铝合金覆铜基板,有效提高了户外LED显示屏用LED的散热性能和均热问题,改善了因温升导致LED芯片光衰大或光衰不均以及寿命短的问题,大大提高了产品的可靠性和稳定性。
本实用新型在所述的复合铝合金覆铜基板上钻孔,由此构成去除铜箔和绝缘胶层的凹槽,在凹槽内电镀反射层,形成反射杯;在基板的铜箔表面直接蚀刻或雕刻线路和焊盘,使得铜箔仅用于电气连接,而非导热介质,由此显著减少了热阻,这也是本实用新型与普通铝基覆铜板的根本区别。
附图说明
图1是本实用新型显示屏的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的详述。
本实用新型如图1所示,包括有外壳7、驱动板1、驱动/控制器件2、PIN针3、M×N个发光像素点、铝合金基板4、反射杯17、LED芯片9,铝合金基板4的中央开有长方形槽口,槽口内嵌有环氧基板6,利用环氧基板的绝缘特性将PIN针3穿插与其中作为电气连接;铝合金基板4的背面带有散热翅片5,该散热翅片5与铝合金基板4由相应的模具铸压为一体,由此取消了铝基板与散热片之间的导热硅脂,从而减少了热阻,铝合金基板4的正面涂覆有绝缘胶层11,该胶层11表面热压有铜箔14;铜箔14表面直接蚀刻或雕刻线路与焊盘,由此减少了中间过渡层,提高散热效果;铝合金基板4设有反射杯17,在反射杯17内采用COB方式安装LED芯片,这就使LED发出的热量通过铝合金基板及散热翅片直接散发到空气中,从而进一步减少了热阻。所述的外壳亦可按照现有技术在壳体上加设空气保温腔体10、帽檐15。
本实用新型的详细制作方法如下:
a、以正面为平面、背面有多组散热翅片5的铝合金型材为基板4,在该基板4的中央部分开一个长方形槽口,将与其形状相同的环氧基板6嵌入其中,由此形成复合铝合金基板。
b、在上述复合铝合金基板的正面涂覆普通绝缘胶,形成绝缘胶层11,然后在其上覆压铜箔14,加热加压、固化,形成复合铝合金覆铜基板。
c、在复合铝合金覆铜基板表面蚀刻或雕刻线路和焊盘,焊盘可电镀金属形成焊接层,用于电气连接。
d、在c步所述基板上开M×N个凹槽,除去局部的覆铜和绝缘层,并在凹槽内壁电镀金属反射层13形成反射杯17,在反射杯17内点绝缘胶12、安装红绿蓝三色LED芯片9,经高温固化粘结,然后用焊线机在LED焊盘和铝基复合覆铜板焊盘之间焊接金属导线16,形成电气连接。
e、将上步所述基板安装在设有M×N个杯孔的外壳7中,并在杯孔中灌封环氧树脂或硅胶,高温固化后形成带有M×N个透镜8的灯板;
f、将PIN针3的一端穿插焊接在复合铝合金基板的环氧基板6上,将其另一端插装焊接到带有驱动/控制器件2的驱动板1上,由此将驱动板1和灯板连接在一起,形成具有M×N个全彩色发光像素点的铝基集成式户外全彩三合一LED显示屏。
本实用新型的有益效果通过以下试验对比得到了进一步的验证:
下表是三种显示屏(表贴灯型、直插灯型、本实用新型型)在各种条件下的LED芯片的温度(℃)对比。
注:表中“全部点亮”是指所有的像素都按额定功率点亮;“1/4功率点亮”是指所有的像素都按额定功率的1/4点亮;“1/4像素点亮”是指仅有1/4的像素(按照等间距排列)按额定功率点亮,其它3/4的像素不点亮。后两种情况用于模拟播放图像时的工作状态。
由上表中的数据对比可以看出,本实用新型中LED芯片在各种条件下其温度
均明显低于表贴灯型、直插灯型,且均热效果非常好。
Claims (1)
1.一种铝基集成式户外全彩三合一LED显示屏,包括有外壳(7)、驱动板(1)、驱动/控制器件(2)、PIN针(3)、M×N个透镜(8)、铝合金基板(4),铝合金基板(4)上设有反射杯(17),反射杯内设有LED芯片(9),其特征在于所述铝合金基板的(4)中央开有长方形槽口,槽口内嵌有环氧基板(6);其背面带有散热翅片(5)、正面涂覆有绝缘胶层(11),该胶层(11)表面热压有铜箔(14);铜箔(14)表面设有线路与焊盘。
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