LED电子大屏幕行业从单色过渡到双色再到全彩色，封装器件也从DIP过渡到SMD，几年前SMD已经逐渐取代DIP在封装器件中的地位，并成为户外广告媒体的宠儿。随着人们对节能环保越来越重视，传统SMD高清LED显示屏也渐渐走向节能之路，各大LED显示屏厂家和上游供应商也在朝着节能 的方向走。现如今已经成功研发出LED全彩显示屏倾角设计更节能低成本的解决方案。
LED全彩显示屏倾角设计更节能低成本
传统LED全彩显示屏封装
SMD封装之所以会取代DLP封装器件，主要是因为SMD无论是在水平和垂直视角比DIP的大，还是在对比度、色彩还原性、刷新频率和垂直精度等方面都比DLP好。而且SMD封装的LED全彩显示屏耗材更少，贴装更方便，因此可以在短时间内取代DIP在户外广告媒体的显示地位。当然，这也与LED显示屏厂家不断向用户推荐表贴有关。
现如今上游封装厂家也LED显示屏厂家研发出的带下倾角的LED发光器件主要用于LED户外显示屏使用，可以在很大程度上提升LED显示屏的均匀度和节能。这种带下倾角的LED显示屏之所以被研发出来，主要是因为传统SMD封装的LED发光端面与水平面是垂直的，也就是说发光端面的法线与水平面的夹角为0℃，即互相平行，如下图所示是目前主流的户外SMD3535LED的剖面图。
图1 SMD3535的剖面图-图中的17代表的是PCB的焊接面
LED户外显示屏一般安装于户外大楼外墙面、大楼顶部或是安装在空旷且人流量比较集中的地区，除了挂墙、镶嵌式和落地式安装外，还有吊装、单立柱和双立柱等安装方式。因为LED户外显示屏安装的位置比较高，因此当受众群体观看屏幕时，人的自身高度与LED户外显示屏的安装高度就会形成一个仰视角θ。所以当高清LED显示屏安装的垂直高度越高，或是人离屏幕的水平距离越近，则仰角θ越大，如下图所示。
图2 LED全彩显示屏与人观看角度形成的仰视角θ
假设道路主干道宽度为18-30米，而《城市道路工程设计规范》(CJJ37-2012)规定，主干道的亮度为30-40米，次干道的宽度为25-40米。那么当在这块主干道安装LED电子大屏幕时，LED显示屏的中心离地高度在15-60米左右，而大部分的高度在20米左右，那么观众的仰视角θ在30°到50°左右。下图为目前常用的户外SMD封装SMD3535的视角与相对光强关系图。
图3 户外SMD封装SMD3535的视角与相对光强关系图
如果LED户外显示屏的安装高度≥20m时，街道的宽度也≥20m，那么受众群体的仰视角θ为45°。从图3可以计算出当θ=45°时，相对光强只有62.1%，即受众群体的感观亮度为62.1%。而其余相对光强100%的亮度则会投射到街道对面的大楼，造成光污染，严重影响对面大楼的正常工作或是作息等，这对于设计师而言并不是理想的效果。
带下倾角SMD封装器件诞生的原因
正是由于传统SMD封装器件会造成光污染，许多一二线城市的LED户外显示屏被强制拆除或是停业整顿，导致传统LED电子大屏幕行业市场需求不断下降。为此，LED显示屏厂家研发出节能LED显示屏，以及带下倾角SMD封装器件。这种带下倾角的封装器件是在原有SMD3535的基础上进行改进，将原来的3535发光端面向下倾一个α角度，如下图所示。
图4中的17是PCB的焊接面
如图4所示，α=β，假设β=α=15°时，那么它的视角与相对光强的关系曲线会相应旋转15°，如图5所示（图中坐标系不需要旋转，因为在相同坐标系中分析比较才有意义）。
图5 带下倾角15°的LED灯视角和相对光强分布图
从图5中可以看出，当受众群体的仰视角θ=45°时，相对光强度的亮度为81.3%。如果还是使用图3的计算方法，那么当受众群体的仰视角θ为45°时，相对光强度的亮度为62.1%。即（81.3-62.1）/62.1*%=30.9%。即如果LED显示屏厂家在安装LED户外显示屏时使用的是带下倾角的SMD封装器件，那么亮度相对于传统SMD3535而言可以提高30.9%，而且还可以达到节能的目的。
带下倾角SMD封装侧发光LED器件设计
由于传统LED电子大屏幕空置率高，黑屏、花屏或色块等时会影响城市市容市貌，再加上光污染等问题，因此被有关部门强制拆除或停业整顿。为此，LED显示屏厂家研发出LED透明屏或是LED灯条屏，这种透光率很高的屏幕不仅轻薄、无需钢结构安装，不影响建筑的美观等，可以在很大程度上保证玻璃幕墙内的采光，再加上侧发光SMD封装的LED器件，更受玻璃幕墙建筑的欢迎。
图6为侧发光SMD封装器件的LED透明屏灯珠
虽说这种侧发光技术的LED透明屏可以在一定程度上降低光污染和相对光强与视角的关系，但不是带下倾角的封装方式。由于城市街道与广场的道路不会特别宽阔，而大楼玻璃幕墙的高度都比较高，因此设计带下倾角的侧发光LED器件可以很好的解决光污染问题与受众群体仰视角的问题。下图为带下倾角的侧发光LED器件。
图7为带下倾角的侧发光LED器件
图7中的17为PCB焊接面，16为PCB板（即灯条）。当最大光强下倾一个角度β，假设β=15°，那么它的相对光强与视角关系如图5所示。即当发光端面下倾时，受众群体的仰视角θ=45°时感观亮度同样会增加30.9%。因此，如果采用带下倾角的SMD封装侧发光LED器件的显示屏，可以在很大程度上达到节能的效果。
图8为带下倾角的SMD封装侧发光LED器件
带下倾角封装的LED器件的特点
常规SMD封装的高清LED显示屏虽说亮度很高，但光能利用率却很低，而且还会造成光污染问题。从图3和图5中可以看出，如果LED户外显示屏采用的是带下倾角封装的LED器件，当受众群体的仰视角分别为15°、30°和45°时，他们的感观亮度分别提高5.6%、16.5%和30.9%。当受众群体与屏幕的水平距离为20米时，采用这种带下倾角的LED器件封装的LED全彩显示屏可以起到很好的节能效果，而且还可以提高光能利用率。
也就是说如果当屏幕的亮度不变时，如图9所示，假设LED显示屏厂家采用的是带下倾角的LED器件封装，那么LED元件的驱动电流就会明显减小，即整个LED电子大屏幕的功率也会随之降低20%左右。当功率降低时，屏幕的热量也会随之降低，可以在很大程度上提升LED器件的均匀度和使用寿命，降低LED灯珠光衰减问题，而且开关电源可以带更多的模组，降低开关电源的使用数量，减少电源成本。
图9为相对光强与正向电流特性
如上图所示，相对光强与正向电流的特性曲线呈线性关系，即节能效应与亮度也会呈线性关系。因此可以提出结论，如果采用的是带下倾角的LED元件封装LED户外显示屏，不但可以保证屏幕的亮度，光能使用效率，还可以避免光污染问题，以及达到节能的效果。
总而言之，LED电子大屏幕从单色到双色再到全彩色过渡，LED户外显示屏再从DIP到SMD，无不在说明LED显示屏行业技术的进步。但传统LED户外显示屏由于空置率高、黑屏、色块和光污染等问题严重影响城市文明建设，因此LED显示屏厂家不得不寻求新的解决方案。LED全彩显示屏倾角设计更节能低成本则可以达到这种效果。
