帶下傾角的LED發光器件是專為戶外LED顯示屏而設計的產品,對提高LED顯示屏的均勻度與節能都有顯著的效果，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顯示屏首選的發光器件。

    但是在實際使用中的戶外LED顯示屏所選用的SMD封裝LED的發光端面與水平面是垂直的，也就是該發光端面的法線與水平面的夾角為0°，即互相平行(見圖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遠大于人的自身身高的戶外LED顯示屏時會有一仰視角 θ，由此可見當戶外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《城市道路工程設計規范》(CJJ37-2012)規定，主干道的寬度應為30—40米，次干道的寬度為25—40米。從已經安裝的許多戶外LED顯示屏來看，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的視角與相對光強關系圖。

圖4

　　參見圖3，假設戶外LED顯示屏安裝的高度≥20M時，街道的寬度也≥20M時，觀眾的仰視角θ約為45°，從圖4可以得出，當θ=45°，相對光強只有62.1%，也就是說觀眾得到的感觀亮度只有62.1%，相對光強100%處的這部分光能投射到了街道對面的大樓變成為了光污染，這對設計師而言顯然不是*好的設計。

　　二、帶下傾角SMD封裝的LED器件的設計

　　1、對現有的SMD封裝的LED3535作下傾角改進

　　對現有的SMD封裝的LED 3535作如下改進：將原來的3535的發光端面向下傾一個α角度，見圖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，那么它的視角與相對光強的關系曲線也因此旋轉15°，請參見圖6(注意：圖中坐標系不旋轉，因為在相同坐標系中分析比較才有意義)。

圖6

　　從圖6可以得出：當觀眾的仰視角θ=45°時觀眾得到了相對光強提高到了81.3% 的亮度；而在圖4，當觀眾的仰視角θ=45°時觀眾只得到相對亮度為62.1%的亮度。計算一下：(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器件與采用傳統的SMD封裝LED3535器件比較，亮度提高了30.9%，能大幅度節能。

　　2、帶下傾角SMD封裝的側發光LED器件的設計

　　目前市場上的一種被稱為LED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側，主要是針對戶外街道上或者廣場上的觀眾 。這種LED燈條屏為了保證玻璃幕墻內的采光而偏重于通透率，因此采用了一種側發光的SMD封裝LED器件如圖7。

圖7

　　這種側發光LED的相對光強與視角的關系仍然如圖4所示，同樣不帶下傾角。但是城市的街道與廣場都不會很寬很大，而大樓玻璃幕墻的高度一般都較高。因此設計帶下傾角的側發光LED器件是非常必要了。圖8是帶下傾角的側發光LED器件。

圖8

　　圖8中17是PCB的焊接面，16是PCB板(即燈條)。顯然它的最大光強下傾了一個角度β，例如，可令β=15°，它的相對光強與視角關系如圖6。這樣，由于發光端面下傾而使觀眾在仰視角θ=45°時的感觀亮度同樣增加了30.9%。因此，采用帶下傾角SMD封裝的側發光LED器件制作燈條屏能大幅節能。見圖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，而且會造成嚴重的光污染。用圖4與圖6進行比較可以得出：當觀眾的仰視角分別為15°、30°、45°時，他們的感觀亮度分別提高了5.6%、16.5%、30.9%。由此可見當戶外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(這也是大多數的使用狀況)，采用帶下傾角的LED元件的戶外顯示屏具有明顯的節能優勢。

　　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，若保持原感觀亮度不變，LED元件的驅動電流就可以減小，整個顯示屏的能耗至少可以降低20%左右(見圖10)，由此會帶來發熱減少提高了LED器件的均勻度與壽命，開關電源的配置功率減少也降低開關電源的采購成本。

圖10

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