一种新型贴片式户外全彩LED显示屏用途的显示器件

摘 要：文章介绍了户外全彩贴片式SMD显示屏的优势及所使用的专用户外全彩SMD的性能参数，有助于人们对户外SMD显示屏的了解和推广。

关键词： LED；SMD；全彩LED显示屏

中图分类号：TN312+.8 文献标识码：B

The Introduction of Outdoor Full Color SMD Display's Application

LI Man-tie

(Ledman Optoelectronic Co., Ltd., Shenzhen 518108, China)

Abstract: This article describes the advantages of outdoor full color SMD display against outdoor full color lamp display and the key parameters of outdoor full color SMD. It's helpful for the comprehension and promotion for outdoor full color SMD display.

Keywords: LED; SMD; full color LED display

引 言

LED显示屏以其高亮度、耐候性、大尺寸占据了大尺寸户内、户外显示屏的主流市场，而显像管显示器（CRT）、液晶显示器（LCD）及等离子显示器（PDP）在中小尺寸、户内近距离观看的显示市场上占据主流。

LED显示屏在广告、舞台、公共信息显示、体育交通设施等使用领域获得了大量应用。LED显示屏按使用环境分为户内、户外和半户外LED显示屏；按显示颜色分为单色屏、双色屏和全彩屏；按选用器件分为数码点阵屏、直插式LED屏和贴片式SMD屏。

本文所要叙述的是正在兴起的户外全彩贴片式SMD显示屏及其专用SMD器件性能。

1 户外全彩贴片式SMD显示屏的主要优势

众所周知，户外LED显示屏在一两年前全部使用直插式椭圆形红、绿、蓝LED器件，而这一两年，像素点间距为8～16mm的户外全彩贴片式SMD显示屏正在逐步兴起，并获得了广泛应用。

以前，由于贴片式SMD的亮度偏低，且防水、防潮、防紫外线性能达不到户外恶劣环境的要求，故户外全彩显示屏是直插式LED器件的天下，全彩贴片式SMD显示屏只能大量应用在户内。随着LED芯片技术和LED封装技术的进步，SMD的亮度和防护等级已经能够满足户外应用的需求，并且全彩贴片式SMD显示屏具有更多全彩直插式LED显示屏难以达到的一些优势，故获得了较快速的应用。

户外全彩贴片式SMD显示屏对比户外直插椭圆LED显示屏的优势表现在如下几个方面：

（1）广视角

户外全彩贴片式SMD显示屏不但在水平方向具有110°的广视角，在垂直方向也具有110°广视角，这在一些应用场所特别有优势。

（2）配光好

红、绿、蓝椭圆形LED在不同角度三种亮度的匹配一致性是一项难度很高的指标，而全彩SMD因为设计结构为三合一结构，红、绿、蓝三颗芯片全在一个支架碗杯之中，故在不同角度红、绿、蓝三种亮度的匹配一致性高度一致，从而使得户外全彩贴片式SMD显示屏在任意角度的亮度匹致一致性都很好，达到更好的色彩逼真效果。

图1和图2分别为户外全彩贴片式SMD配光曲线图和户外全彩椭圆LED配光曲线图。通过比较可以看出，SMD的配光一致性相比椭圆LED有明显优势。

（3）混光好

由于设计结构为三合一，三颗芯片距离很近，在同一个支架碗杯中混光，而不是三颗分立的椭圆形LED，故红、绿、蓝混光效果好于直插椭圆LED屏，尤其适合于近距离观看。

（4）高对比度

由于三合一的设计结构，全彩SMD尺寸小，故发光面积小，黑区面积大，提高了LED显示屏的对比度。

（5）自动化生产

贴片式SMD能够使用全自动贴片机进行自动化贴片，生产效率高。全彩贴片式SMD显示屏模块的线路设计能够实现灯板和驱动板二合一，降低了成本，提高了可靠性，提升了生产效率。自动化贴片生产还能提高SMD在线路板上的垂直精度，克服了直插式椭圆LED在线路板上的垂直精度问题，从而保证了更好的光学效果。

2 户外全彩贴片式SMD的主要参数

（1）亮度

目前户外全彩贴片式SMD的亮度已能够满足点间距8～16mm的户外全彩贴片式SMD显示屏的亮度需求，其中绿色亮度能够达到1,200～1,600mcd，整屏亮度能够高于5,000nits。为保证整屏亮度的一致性，每种颜色的亮度范围应在1:1.3以下，并且红、绿、蓝三种颜色的平均亮度比例约为3:6:1。

（2）波长

红、绿、蓝三种颜色的波长范围均不应宽于5nm，且每种颜色的波长分布应呈正态分布。

（3）衰减

户外全彩贴片式SMD由于亮度原因使用电流相对较高，由于在户外使用，为达到最小的衰减，故对芯片尺寸、散热设计、防水、抗紫外线等要求较高。同时，红、绿、蓝三种颜色亮度衰减需有一致性，进而保证SMD显示屏在工作较长时间后不但亮度下降较小，而且亮度及色彩一致性保持良好。品质优异的户外全彩贴片式SMD一般能保证工作3,000小时后红、绿、蓝衰减平均小于5%，且红、绿、蓝衰减离散性低于+10%。

（4）角度

户外全彩贴片式SMD的角度一般要求水平方向和垂直方向均大于110°。

（5）防水和防潮

户外全彩贴片式SMD的防水和防潮性能是非常重要的关键参数。SMD支架材料的选择及结构设计决定了防水和防潮性能，新型PPA材料、硅胶材料的采用及新型结构的设计才能解决防水和防潮问题。防水和防潮问题未能很好地解决，会出现失效、暗亮、快速衰减等问题。品质优异的户外全彩贴片式SMD的防水、防尘等级能达到IP67，防潮等级为Lever3。

（6）防紫外线

由于户外使用，要求全彩贴片式SMD的支架材料和灌封材料具有抵御紫外线的能力。不防紫外线的SMD会出现PPA发黄、灌封材料混浊，从而出现亮度衰减和失效的现象。品质优异的户外全彩贴片式SMD在户外工作10,000小时后的黄变比例应不大于5%。

（7）失效率

户外全彩贴片式SMD由于使用于户外环境，故容易在多项因素的作用下出现失效。品质优异的户外全彩贴片式SMD在3,000小时内的失效率应低于十万分之五（50ppm）。

（8）厚度

户外全彩贴片式SMD显示屏考虑到线路板防水因素，需要在SMD厚度以下进行防水胶的灌封，故全彩贴片式SMD需要一定的高度，目前市面上主流的厚度为2.5mm。

3 户外全彩贴片式SMD显示屏的发展趋势

在亮度、成本上，传统的户外全彩直插式椭圆LED显示屏在20mm及以上像素点间距上具有无可替代的优势。随着LED芯片亮度和LED封装工艺技术的提升，户外全彩贴片式SMD的价格与椭圆LED的差距已缩小至10～20%。户外全彩贴片式SMD显示屏由于具有视角广、配光好、混光佳、对比度高和易于自动化生产的优势，其市场占有率有望从现在的不到10%，发展至与户外全彩直插式椭圆LED显示屏平分天下的局面。

参考文献

[1] 汤顺青. 色度学[M]. 北京理工大学出版社，1990. 6.

[2] 方志烈. 半导体照明技术[M]. 电子工业出版社，2009. 5.

作者简介：李漫铁（1968-），男，湖南人，硕士，现任深圳雷曼光电科技股份有限公司总经理。1990年本科毕业于华南理工大学无线电工程系，2005年毕业于上海交通大学安泰经济与管理学院工商管理硕士EMBA。E-mail：martin@ledman.cn。