帶下傾角的LED發(fā)光器件是專(zhuān)為戶外LED顯示屏而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品,對(duì)提高LED顯示屏的均勻度與節(jié)能都有顯著的效果，并被人們逐漸了解。

 

    一、為什么戶外LED顯示屏需要使用帶下傾角的SMD封裝LED?

 

    SMD封裝LED由于其視角大，耗材少，貼裝方便，目前已逐漸取代DIP封裝LED成為戶外LED顯示屏首選的發(fā)光器件。

 

    但是在實(shí)際使用中的戶外LED顯示屏所選用的SMD封裝LED的發(fā)光端面與水平面是垂直的，也就是該發(fā)光端面的法線與水平面的夾角為0°，即互相平行(見(jiàn)圖1)。

 

圖1

 

　　圖1是目前主流的戶外SMD3535LED的剖面圖。

 

　　圖1中的17是PCB的焊接面。

 

　　目前大多數(shù)戶外LED顯示屏都安裝在大樓的外墻面或大樓頂部。

 

　　人們觀看安裝在高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人的自身身高的戶外LED顯示屏?xí)r會(huì)有一仰視角 θ，由此可見(jiàn)當(dāng)戶外LED顯示屏安裝部位的垂直高度越高，或者人離戶外LED顯示屏的水平距離越近，則仰視角θ越大(見(jiàn)圖3 )。

 

圖3

 

　　古老的上海南京路街道寬度最寬處為30米，最窄處為18米。而根據(jù)《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ37-2012)規(guī)定，主干道的寬度應(yīng)為30—40米，次干道的寬度為25—40米。從已經(jīng)安裝的許多戶外LED顯示屏來(lái)看，其顯示屏的中心離地高度在15米—60米左右，大多平均約在20米左右高度。由此可得出觀眾的仰視角θ大約在30°—50°左右。

 

　　圖4是目前常用的戶外SMD封裝LED3535的視角與相對(duì)光強(qiáng)關(guān)系圖。

 

圖4

 

　　參見(jiàn)圖3，假設(shè)戶外LED顯示屏安裝的高度≥20M時(shí)，街道的寬度也≥20M時(shí)，觀眾的仰視角θ約為45°，從圖4可以得出，當(dāng)θ=45°，相對(duì)光強(qiáng)只有62.1%，也就是說(shuō)觀眾得到的感觀亮度只有62.1%，相對(duì)光強(qiáng)100%處的這部分光能投射到了街道對(duì)面的大樓變成為了光污染，這對(duì)設(shè)計(jì)師而言顯然不是最好的設(shè)計(jì)。

 

　　二、帶下傾角SMD封裝的LED器件的設(shè)計(jì)

 

　　1、對(duì)現(xiàn)有的SMD封裝的LED3535作下傾角改進(jìn)

 

　　對(duì)現(xiàn)有的SMD封裝的LED 3535作如下改進(jìn)：將原來(lái)的3535的發(fā)光端面向下傾一個(gè)α角度，見(jiàn)圖5。

 

圖5

 

　　圖5中的17是PCB的焊接面。

 

　　不難證明圖中α=β，若我們令β=α=15°時(shí)，那么它的視角與相對(duì)光強(qiáng)的關(guān)系曲線也因此旋轉(zhuǎn)15°，請(qǐng)參見(jiàn)圖6(注意：圖中坐標(biāo)系不旋轉(zhuǎn)，因?yàn)樵谙嗤鴺?biāo)系中分析比較才有意義)。

 

圖6

 

　　從圖6可以得出：當(dāng)觀眾的仰視角θ=45°時(shí)觀眾得到了相對(duì)光強(qiáng)提高到了81.3% 的亮度；而在圖4，當(dāng)觀眾的仰視角θ=45°時(shí)觀眾只得到相對(duì)亮度為62.1%的亮度。計(jì)算一下：(81.3-62.1)/62.1*%=30.9%。這意味著：制作戶外LED顯示屏，采用帶下傾角SMD封裝的LED器件與采用傳統(tǒng)的SMD封裝LED3535器件比較，亮度提高了30.9%，能大幅度節(jié)能。

 

　　2、帶下傾角SMD封裝的側(cè)發(fā)光LED器件的設(shè)計(jì)

 

　　目前市場(chǎng)上的一種被稱(chēng)為L(zhǎng)ED透明屏或者LED燈條屏的LED顯示屏，它被安裝在大樓玻璃幕墻的內(nèi)側(cè)，主要是針對(duì)戶外街道上或者廣場(chǎng)上的觀眾 。這種LED燈條屏為了保證玻璃幕墻內(nèi)的采光而偏重于通透率，因此采用了一種側(cè)發(fā)光的SMD封裝LED器件如圖7。

 

圖7

 

　　這種側(cè)發(fā)光LED的相對(duì)光強(qiáng)與視角的關(guān)系仍然如圖4所示，同樣不帶下傾角。但是城市的街道與廣場(chǎng)都不會(huì)很寬很大，而大樓玻璃幕墻的高度一般都較高。因此設(shè)計(jì)帶下傾角的側(cè)發(fā)光LED器件是非常必要了。圖8是帶下傾角的側(cè)發(fā)光LED器件。

 

圖8

 

　　圖8中17是PCB的焊接面，16是PCB板(即燈條)。顯然它的最大光強(qiáng)下傾了一個(gè)角度β，例如，可令β=15°，它的相對(duì)光強(qiáng)與視角關(guān)系如圖6。這樣，由于發(fā)光端面下傾而使觀眾在仰視角θ=45°時(shí)的感觀亮度同樣增加了30.9%。因此，采用帶下傾角SMD封裝的側(cè)發(fā)光LED器件制作燈條屏能大幅節(jié)能。見(jiàn)圖9

 

圖9

 

　　三、采用帶下傾角的LED器件的戶外LED顯示屏的有益之處

 

　　綜上所述，不帶下傾角的LED元件用于戶外LED顯示屏不但光能利用率很低，而且會(huì)造成嚴(yán)重的光污染。用圖4與圖6進(jìn)行比較可以得出：當(dāng)觀眾的仰視角分別為15°、30°、45°時(shí)，他們的感觀亮度分別提高了5.6%、16.5%、30.9%。由此可見(jiàn)當(dāng)戶外LED顯示屏安裝在離地20M以上的高度，觀眾與LED顯示屏的水平距離約20M時(shí)(這也是大多數(shù)的使用狀況)，采用帶下傾角的LED元件的戶外顯示屏具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

 

　　采用帶下傾角的LED元件制作戶外顯示屏，觀眾的感觀亮度提高了，換句話說(shuō)，若保持原感觀亮度不變，LED元件的驅(qū)動(dòng)電流就可以減小，整個(gè)顯示屏的能耗至少可以降低20%左右(見(jiàn)圖10)，由此會(huì)帶來(lái)發(fā)熱減少提高了LED器件的均勻度與壽命，開(kāi)關(guān)電源的配置功率減少也降低開(kāi)關(guān)電源的采購(gòu)成本。

 

圖10

 

　　圖10是FM-N3535的相對(duì)光強(qiáng)與正向電流的特性曲線，它們基本呈線性關(guān)系，即可以定性推測(cè)，其節(jié)能效應(yīng)也與亮度呈線性關(guān)系，因此采用帶下傾角的LED元件制作戶外顯示屏的節(jié)能效果是相當(dāng)可觀的。