一种新型贴片式户外全彩LED显示屏用途的显示器件

　　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。