ما هي تقنية COB في شاشة العرض LED؟ كيف تُصْنَع شاشة العرض LED؟

ما هي تقنية شاشة LED COB وكيف تعمل؟

التعريف والمبادئ الأساسية لتقنية شاشة LED COB

تعمل تقنية LED المثبتة على اللوحة (COB) أو رقاقة على اللوحة من خلال وضع رقاقات LED الخام مباشرة على لوحات الدوائر المطبوعة بدلًا من المرور عبر كل تلك الخطوات الإضافية للتغليف التي نراها عادةً. بالنسبة لهذه الشاشات، يتم لصق عدة مكونات دقيقة من ميكرو-LED على مادة أساسية باستخدام لاصق موصل خاص، ثم تُغطى بطبقة سميكة من Harina السيليكونية التي تعمل كدرع واقي ضد الصدمات والعوامل الجوية. وبما أن كل شيء مُبنى معًا بإحكام شديد، يمكن لمصنعي المعدات إنتاج شاشات ذات تباعد بين البكسلات أقل من 1 مم، مما يعني صورًا حادة للغاية مثالية للأماكن مثل غرف التحكم حيث تكون كل تفاصيل مهمة للغاية. وبحسب تقرير المعايير الصناعية من السنة الماضية، فقد حقًا هذا الأسلوب تغييرًا جذريًا فيما يمكن تحقيقه في تقنية الشاشات عالية الدقة.

كيف تختلف تكامل COB عن التغليف التقليدي لـ LED

تعمل تقنية COB بشكل مختلف عن الصمامات الثنائية الباعثة للضوء التقليدية (SMD) حيث يتم تغليف كل ضوء صغير بشكل منفصل قبل تثبيته على لوحات الدوائر. في حالة COB، يقوم المصنعون بوضع رقاقات الصمام الثنائي الباعث للضوء الخام مباشرة على سطح اللوحة ثم يغطون كل شيء بطبقة حماية واحدة صلبة. هذا الأسلوب يتخلص من نقاط اللحام المكشوفة المزعجة والجيوب الهوائية الصغيرة بين المكونات. وبحسب بحث نشر في دراسة الابتكار في العرض المرئي السنة الماضية، فإن هذا التصميم قلل من حالات الأعطال بنسبة تقارب 40 بالمئة مقارنة بالإعدادات القياسية لـ SMD. ميزة كبيرة أخرى؟ إن التصميم الكامل يسمح بترتيب أقرب بكثير للبكسلات، مما يجعل الصور تبدو أكثر نعومة وخالية من التأثير الحبيبي المزعج الذي يظهر أحيانًا على الشاشات الرخيصة.

دور الركيزة وتصميم الدائرة في أداء COB

يعتمد أداء شاشة COB بشكل كبير على إدارة الحرارة وعلى كيفية توزيع الدوائر. تعمل الألواح المعدنية الأساسية مع تلك المسارات النحاسية بشكل جيد للغاية في التخلص من الحرارة عند التعامل مع مجموعات ضيقة من مصابيح LED. ويساعد هذا في الحفاظ على الاستقرار حتى عند دفع سطوع الشاشة إلى أكثر من 1500 نيت. كما أن تصميم الدوائر الأفضل يعني تقليل التداخل بين مصابيح LED المجهرية بشكل فردية، مما يسمح بوجود شاشات بدقة 4K فعلية مع مسافات بين البكسلات أقل من ملليمتر. والنتيجة؟ تبقى الألوان دقيقة بغض النظر عن موقع الشخص الذي ينظر إلى الشاشة، وتغطي زوايا رؤية تتجاوز 160 درجة. هذا هو السبب في أننا نرى انتشاراً متزايداً لشاشات العرض هذه المبنية على تقنية COB في أماكن متعددة، من قاعات الاجتماعات إلى الإشارات الرقمية في مراكز التسوق في الوقت الحالي.

عملية تصنيع LED COB: من الشريحة إلى الوحدة الكاملة

نظرة تفصيلية خطوة بخطوة على عملية إنتاج LED COB

يعمل تصنيع LED COB من خلال عدة خطوات أساسية تبدأ بتحضير الطبقة الأساسية، ثم الانتقال إلى ربط الشريحة، وربط الأسلاك، وأخيرًا التغليف. في البداية، يقوم المصنعون بتنظيف طبقات قاعدية من الألومنيوم أو السيراميك بشكلٍ كامل قبل تطبيق طلاءات لاصقة موصلة. بعد ذلك تأتي مرحلة وضع الشريحة تلقائيًا حيث يمكن للآلات تركيب مئات من رقائق LED الصغيرة على كل بوصة مربعة من المساحة السطحية بدقة مذهلة تصل إلى المستوى الميكروني. فيما يتعلق بالاتصالات الكهربائية، يستخدم المصنعون أسلاكًا رفيعة جدًا من الذهب أو النحاس. بعد ذلك، يتم تطبيق طبقتين أثناء عملية التغليف، إحداهما تحتوي على مادة الفوسفور، والأخرى مصنوعة من السيليكون. تعمل هذه الطبقات معًا على تعزيز مستويات السطوع وزيادة عمر المنتج. هذا النهج المُبسط يقلل بشكل كبير من عيوب التصنيع، وهو أقل بنسبة 32 بالمائة مقارنة بما يُرى في تقنيات SMD التقليدية وفقًا لأحدث معايير الصناعة لعام 2023.

ربط الشريحة: وضع رقائق LED بدقة

تحدد آلات التقاط والوضع عالية السرعة موضع رقائق LED بدقة وضع أقل من 15 ميكرومتر. يثبت كل رقاقة كمية صغيرة من الراتنج الموصل تم توزيعها بدقة (تصل إلى 0.01 ميكرولتر لكل رقاقة) دون حدوث انسكاب. تتحقق الأنظمة البصرية المتكاملة من التحالف قبل عملية التصلب، مما يضمن انتقال حراري مثالي وموثوقية طويلة الأمد.

الربط السلكي: إنشاء اتصالات كهربائية موثوقة

يُنشئ الربط السلكي بالموجات فوق الصوتية اتصالات متينة تتراوح بين 25 إلى 50 ميكرومتر، ويمكنها تحمل أكثر من 10,000 دورة حرارية. يُفضل استخدام الأسلاك الذهبية في التطبيقات ذات التردد العالي نظرًا لتميّزها بجودة إشارة تزيد بنسبة 58% عن الألومنيوم. تُلغي هذه الخطوة 92% من حالات فشل الاتصالات الكهربائية الشائعة في التعبئة التقليدية لـ LED (دراسة 2024 حول موثوقية الإلكترونيات الدقيقة).

العزل: حماية المصفوفة وتعزيز إخراج الضوء

يتم عملية التغليف على مرحلتين. المرحلة الأولى تشمل طلاء الفوسفور الذي يساعد في الحفاظ على ألوان متسقة عبر السطح. ثم تأتي المرحلة الثانية بوضع طبقة محدبة من السيليكون في الأعلى، والتي تعمل فعليًا على توسيع زاوية الرؤية لتصل إلى حوالي 170 درجة، بينما تقلل الوهج بنسبة تقارب 40 بالمئة. وبعيدًا عن هذه الفوائد البصرية، فإن هذا الغطاء الوقائي يتمتع بمقاومة جيدة تجاه تراكم الغبار، ودخول الرطوبة، والتأثيرات الفيزيائية الناتجة عن الاستخدام اليومي. وقد اعتمد مصنّعو السيارات هذه البنية المتينة في أنظمة المصابيح الأمامية الذكية لديهم. وتتميز وحدات COB بأداء ممتاز تصل كفاءتها إلى نحو 220 لومن لكل واط، والأهم من ذلك، أنها تلغي تلك البقع الداكنة المزعجة التي تتشكل عادة بين الشرائح الفردية في حلول الإضاءة التقليدية.

مزايا شاشات LED من نوع COB: السطوع والمتانة والتصميم

السطوع العالي والتباين وكثافة النقاط البيانية لصور وضوحية

تتميز شاشات COB بكثافة بكسلات مذهلة، حيث تصل أحيانًا إلى أكثر من 150000 بكسل في المتر المربع، مما يجعلها ممتازة للمشاهدة عن قرب دون رؤية النقاط الفردية. تعمل هذه التقنية عن طريق إزالة الفجوات المزعجة بين العدسات وتثبيت الشرائح الإلكترونية مباشرة على اللوحة. ونتيجة لذلك، يمكن لهذه الشاشات الوصول إلى مستويات سطوع تصل إلى حوالي 1200 شمعة/متر مربع مع عرض ألوان تتجاوز 110% من نطاق NTSC القياسي. بالنسبة للأشخاص العاملين في المجالات التي تعتمد على التفاصيل الدقيقة، فإن هذا الأمر مهم للغاية. فكّر في الأطباء الذين يراجعون صور الأشعة أو القُّوّال الذين يجهزون المعارض الفنية. عندما تكون الصور بحاجة إلى أن تكون واضحة تمامًا وحقيقية، فإن شاشات COB تكون منطقية تمامًا في مثل هذه البيئات المُطالبَة.

إدارة حرارية محسّنة وانخفاض معدلات الفشل

إن الاتصال المباشر بين شرائح LED ولوحات الدوائر المطبوعة ذات النواة النحاسية يسمح بتبديد للحرارة أكثر كفاءة بنسبة 40% مقارنةً بتصميمات SMD. وبحسب دراسة أجرتها AVIXA في عام 2023، فإن هذه الكفاءة الحرارية تحد من تدهور الإضاءة بحيث يقل عن 2% على مدى 10000 ساعة، كما تقلل من معدلات الفشل السنوية بنسبة 63% في البيئات التي تعمل باستمرار مثل شاشات عرض البورصات.

تجربة بصرية سلسة مع تصميم رفيع للغاية وفجوة محدودة للغاية

مع فواصل بكسل تصل إلى 0.4 مم وسماكة لوحة تقل عن 20 مم، توفر شاشات COB تشققات غير مرئية تقريبًا في جدران الفيديو. كما يسمح عدم وجود نقاط لحام مكشوفة بتركيبات منحنية في الاستوديوهات الإذاعية وغيرها من البيئات ذات الاهتزاز العالي حيث قد تفشل اللوحات التقليدية من نوع SMD.

تكاليف صيانة أقل وعمر تشغيلي أطول

إن التغليف المغلق وأقل عدد من المكونات الوحدوية يقلل احتياجات الصيانة بنسبة 70% مقارنةً بأنظمة SMD. تعمل شاشات COB عادةً لأكثر من 100000 ساعة مع تدهور في السطوع أقل من 5%، مما يوفر فعالية تكلفة تصل إلى ثلاثة أضعاف لكل لومن في التطبيقات المُطالبَة مثل إشارات المطارات.

COB مقابل SMD LED: الاختلافات الرئيسية في الأداء والتطبيق

الاختلافات الهيكلية والتصنيعية بين تقنيتي COB وSMD

مع تكنولوجيا COB، يقوم المصنعون بتثبيت رقائق LED الخام مباشرة على substrates باستخدام تقنيات die bonding، مما يؤدي إلى كثافة تعبئة الرقائق تصل إلى 10 وحتى 100 مرة أكثر مقارنة بالوحدات SMD التقليدية. الميزة الكبيرة هنا تكمن في التخلص من جميع تلك الوحدات الإسكانية المنفصلة، وفي الوقت نفسه تعزيز كفاءة التخلص من الحرارة الناتجة عن المكونات نظرًا لتلامسها المباشر مع دوائر PCB ذات القلب المعدني. من ناحية أخرى، تتضمن إعدادات SMD القياسية تركيب وحدات LED المعبأة مسبقًا على اللوحات الدوائرية، لكن هذا يخلق فراغات هوائية صغيرة بين المكونات تؤدي إلى إبطاء عملية تبديد الحرارة. لا تؤثر هذه الفجوات على كفاءة التبريد فحسب، بل تحد أيضًا من كثافة ترتيب البكسلات على سطح العرض، وهي مشكلة يعاني منها المصنعون منذ سنوات.

تحليل مقارن: الدقة، السطوع، والموثوقية

باستخدام تقنية COB، يمكن لمصنعي الشاشات تحقيق مسافات بين البكسلات تصل إلى P0.4، مما يجعل من الممكن الحصول على جودة 4K حقيقية حتى عندما يكون المشاهدون قريبين جدًا من الشاشة. وبحسب اختبارات تسريع الشيخوخة التي أجريت مؤخرًا، فإن وحدات COB تحافظ على حوالي 90٪ من سطوعها الأصلي بعد العمل المستمر لمدة 30,000 ساعة. وهذا ما يُعد مثيرًا للإعجاب مقارنةً بخيارات SMD القياسية التي تنخفض عادةً إلى حوالي 70٪ من السطوع تحت ظروف اختبار مشابهة، وفقًا لأبحاث Signlite LED من العام الماضي. كذلك عند النظر إلى إدارة الحرارة، تُظهر الصور الحرارية أن شاشات COB تعمل بدرجة حرارة تبلغ حوالي 45 درجة مئوية أثناء التشغيل الصناعي العادي، وهي درجة حرارة أقل بـ 23 درجة مما يُلاحظ في أنظمة SMD التقليدية. إن درجة الحرارة التشغيلية الأقل تسهم بشكل كبير في تحسين موثوقية النظام ككل، وهو أمر مهم جدًا للتركيبات التي تحتاج إلى البقاء متصلة باستمرار على مدار الأيام.

متى يجب اختيار COB بدلًا من SMD في التطبيقات بين الشركات

في الأماكن التي يُعتبر فيها كل بكسل مهمًا، مثل غرف التحكم وstudios الإذاعة، فإن جودة شاشات COB تُبرر تكلفتها الأولية الأعلى. عادةً ما تدوم هذه الشاشات أكثر من 70 ألف ساعة قبل الحاجة إلى استبدالها، كما تتطلب تقريبًا لا أي صيانة على الإطلاق. مما يجعلها مثالية للاستخدام في مناطق المكاتب المزدحمة أو تلك الإعلانات الخارجية الكبيرة التي يجب أن تتحمل أي ظروف جوية. بالتأكيد، لا تزال تقنية SMD مناسبة للاستخدام في لوحات المعلومات البسيطة في أنحاء المدينة، ولكن عندما تكون جودة الصورة والأداء الموثوق به هما الأولوية، يختار معظم المحترفين تقنية COB. لقد شهدنا هذا مرارًا وتكرارًا في قطاعنا، خاصة عندما يحتاج العملاء إلى حل لا يخيب أملهم في اللحظات الحرجة.

تطبيقات شاشات LED COB في البيئات التجارية عالية الدقة

شاشات داخلية ذات خطوط دقيقة لغرف التحكم وstudios الإذاعة

مع وصول تقنية COB الآن إلى درجة دقة تصل إلى 0.4 بكسل، أصبحت الخيار المثالي للحلول في الأماكن التي تحتاج إلى شاشات عرض عالية الوضوح للغاية مثل غرف تحكم حركة الطيران وstudios البث. ما يميز هذه التقنية هو النعومة الكاملة في مظهر الشاشة من أي زاوية، مع غياب تام لأي بقع خشنة، وهو أمر بالغ الأهمية عندما يحتاج شخص ما إلى التركيز على الشاشة لساعات طويلة متواصلة. أظهرت بعض الدراسات التي رأيناها مؤخرًا أن الشركات التي تتحول إلى هذه الشاشات تلاحظ تقليلًا في الأخطاء أثناء العمليات، أحيانًا بنسبة تصل إلى 40 بالمئة في بعض الحالات. هذا منطقي حقًا لأن العين لم تعد تواجه أي عوامل تشتيت.

البيع بالتجزئة، مراكز العمليات، وجدران الفيديو في الشركات

يستخدم التُّجار شاشات COB لعروض المنتجات المُدمجة، مع الاعتماد على زوايا رؤية تصل إلى 160° ونسبة تباين تبلغ 1,000,000:1. وتستخدم غرف الاجتماعات الإدارية جدران فيديو فائقة النحافة من أجل تصور البيانات في الوقت الفعلي، بينما تستفيد مراكز العمليات من انخفاض إنتاج الحرارة بنسبة 20–30% مقارنةً بأنظمة SMD، مما يضمن أداءً مستقرًا على المدى الطويل.

الاتجاهات المستقبلية: التوسع في الاستخدام ضمن الإشارات الرقمية والمساحات الذكية

لقد ساعدت التحسينات الأخيرة في تصنيع COB على إمكانية التعاون مع أنظمة الحوسبة الحافة، مما يسمح بعرض محتوى ديناميكي على تلك الشاشات الذكية في المكاتب التي نراها في كل مكان هذه الأيام، بالإضافة إلى شاشات العرض التفاعلية الرائعة في المتاحف التي تجعل المعروضات أكثر جذبًا. إذا نظرنا إلى ما هو قادم بعد ذلك، فإن هناك تطورات مثيرة للاهتمام بدأت بالفعل. بدأت متاجر التجزئة تجربة شاشات عرض مدعومة بالذكاء الاصطناعي تستجيب عندما يلوح الأشخاص بأيديهم بالقرب منها، في حين أن بعض الشركات تقوم باختبار طبقات معززة باستخدام الواقع المعزز خلال جلسات تدريب الموظفين. حقيقة أن تقنية COB تعمل بشكل جيد مع الشبكات القائمة للإنترنت الآلي تعني أن هذه التكنولوجيا قد تصبح واحدة من اللبنات الأساسية للمدن التي تحاول تطوير البنية التحتية الذكية في السنوات القادمة. متى ما إذا كانت ستنجح بشكل كبير أم لا، فهذا متروك لتجربة الزمن.

الأسئلة الشائعة

ما هي تكنولوجيا العرض المضخة؟

تقنية COB أو تقنية LED Chip on Board تعني وضع رقائق LED مباشرة على اللوحات الدوائرية المطبوعة، دون المرور بمراحل التغليف التقليدية.

كيف يختلف LED COB عن تغليف الـ LED التقليدي؟

على عكس الـ SMD LED، فإن تقنية COB تضع رقائق LED مباشرة على سطح اللوحة، مما تقلل من وجود الجيوب الهوائية وتحسن ترتيب البكسلات.

ما هي مزايا شاشات COB؟

تقدم شاشات COB سطوعاً عالياً وإدارة حرارية محسنة وتقليل في معدلات الأعطال وتجربة بصرية متجانسة وتكاليف صيانة أقل وعمر افتراضي أطول.

أين تُستخدم شاشات LED COB بشكل شائع؟

تُستخدم شاشات LED COB في غرف التحكم وstudios البث والتلفزيون والتطبيقات التجارية والبيئات المؤسسية، وهي تتوسع في المساحات الذكية والإشارات الرقمية.

لماذا تختار COB بدلاً من SMD في بعض التطبيقات؟

يتم تفضيل COB في التطبيقات عالية الدقة التي تتطلب صوراً سلسة وموثوقة، رغم ارتفاع التكاليف الأولية.