表貼和直插LED戶外全彩顯示屏性能分析

摘要：近兩年來全彩表貼（SMD）戶外LED顯示屏得到了較為廣泛的應(yīng)用，市場規(guī)�？焖僭龃螅�但是根據(jù)筆者對于SMD戶外顯示屏產(chǎn)品的了解，此類產(chǎn) 品在實際應(yīng)用中還存在不少問題。下面我們從四個方面就SMD戶外顯示屏和直插式戶外顯示屏的性能優(yōu)劣做一些討論，以期對設(shè)計制作者和使用者有點參考作用。

    近兩年來全彩表貼（SMD）戶外LED顯示屏得到了較為廣泛的應(yīng)用，市場規(guī)�？焖僭龃�，但是根據(jù)筆者對于SMD戶外顯示屏產(chǎn)品的了解，此類產(chǎn) 品在實際應(yīng)用中還存在不少問題。下面我們從四個方面就SMD戶外顯示屏和直插式戶外顯示屏的性能優(yōu)劣做一些討論，以期對設(shè)計制作者和使用者有點參考作用。

    1 單元模組內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)分析

    我們從四個方面對常見的戶外LED顯示屏單元模組內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行分析。

    1.1 單燈

    圖1給出了兩款典型的全彩SMD LED燈和直插LED燈的外形圖。

    圖1（a）為SMD LED燈，外形尺寸為5.0mm×5.0mm×2.5mm，其內(nèi)置紅、綠、藍三個芯片，即三合一，可作為顯示屏的一個像素使用；圖1（b）為直插LED 燈，外形尺寸為3.0mm×4.1mm×6.3mm ，其內(nèi)置單一顏色的芯片，至少需要紅、綠、藍三個不同顏色的燈各一只拼裝在一起，才能構(gòu)成全彩顯示屏的一個像素。所以從像素來看，SMD燈的體積遠小于直 插燈。但由于直插燈是單燈封裝，體積大，正向高度高，燈腿長，所以其密封性和結(jié)實程度及散熱程度要高于SMD燈。

    1.2 焊接方式

    圖2給出了兩種燈的焊接方式。

    由圖可見，兩種燈的焊接方式不同。SMD燈的焊盤和PCB板焊盤是表面接觸而焊接的，而直插燈的管腳是穿過PCB板上的焊盤過孔后再焊接的， 可見后者的焊接牢固程度應(yīng)好于前者。實際上SMD燈比較容易出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象，或者在運輸和使用過程中發(fā)生接觸不良現(xiàn)象，這給使用和維修帶來較多麻煩。尤其是在使用環(huán)境較為惡劣的戶外時，這點更為重要。因此確保焊接質(zhì)量是保證SMD戶外顯示屏質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。

    1.3 密封方式
    圖3給出了兩種燈板單元模組內(nèi)的密封方式。
    由圖可見，兩種燈板的密封方式是相同的，密封的材料目前大都采用硅膠。但是從圖中我們可以看出，兩種燈板的硅膠厚度差異較大，圖3（a）的厚 度大約為1～1.5mm，圖3（b）的厚度大約為3.5～4.5mm，所以，后者對燈和PCB板的密封保護更好。當(dāng)然，具體優(yōu)劣還與灌膠的工藝有關(guān)。
    可見，對于密度要求高，使用環(huán)境較好的顯示屏，可選擇SMD LED顯示屏。對于密度要求低，使用環(huán)境惡劣的顯示屏，筆者以為，選擇直插LED顯示屏更好些。

    2 單元模組生產(chǎn)工藝分析

　從生產(chǎn)工藝角度看，SMD顯示屏單元模組和直插顯示屏單元模組主要在焊接和灌膠這兩點上有區(qū)別，其余無大的差別。

　2.1 焊接
　SMD顯示屏單元模組的焊接過程主要有涂膠（導(dǎo)電膠）、貼片、焊接，這些過程均適合于大規(guī)模機械化生產(chǎn)，焊接后燈的位置很規(guī)整。
　直插單元模組的焊接過程主要有插燈、焊接、砍腿。雖然有專用的自動化機械，但是其生產(chǎn)效率較低。另外，由于燈腿較高，所以生產(chǎn)過程中易于彎曲，從而改變光線的方向，影響后面的工序和顯示屏的質(zhì)量。

　2.2 灌膠
　SMD顯示屏單元模組的灌膠過程要求應(yīng)更嚴格些，因為其膠層較薄，所以操作時模組放置的水平度和膠量的多少應(yīng)嚴格控制，每個模組應(yīng)嚴格一致。
　直插顯示屏單元模組的灌膠過程要求稍低些，因為其膠層較厚，所以操作時模組放置的水平度和膠量多少的要求相對寬松。但是在灌膠前應(yīng)對燈進行整理，保證燈的軸線方向和PCB板的法線方向一致。
　無論何種方式，膠面的平整度和一致性都應(yīng)保持高水平，否則，會影響顯示屏質(zhì)量。

    3 可靠性分析

　對于可靠性，兩者之間的主要區(qū)別有三個方面。

　3.1 密封問題
　如前所述，SMD燈和模組的密封性相對于直插燈和模組要稍差些，所以在防水、防潮、防紫外線和其它惡劣環(huán)境因素方面的可靠性稍差些。

　3.2 散熱問題
　全彩SMD燈為紅、綠、藍三合一封裝，即三個燈芯封裝在一個狹小空間，由此產(chǎn)生了散熱問題。對直插LED燈而言，每支燈內(nèi)只封裝一個燈芯，且燈腿長，因此散熱不成問題。
　另外，由于SMD燈的亮度較低，要達到戶外超高亮度的要求的話，驅(qū)動電流一般較直插燈要大，這進一步加劇了散熱問題。

　3.3 失效問題
　由于封裝、散熱和環(huán)境問題，所以SMD燈的失效率要高于直插燈。目前，全彩戶外顯示屏用的SMD燈在3，000小時內(nèi)的失效率應(yīng)低于十萬分之五。

    4 光學(xué)性能分析

　光學(xué)性能方面，我們主要討論亮度、視角、一致性三個方面。

　4.1 亮度
　目前普遍性來看，同等規(guī)格的SMD戶外顯示屏的亮度要比直插燈顯示屏的亮度低一些。換言之，要達到直插燈顯示屏的亮度，SMD燈的品質(zhì)應(yīng)更好 些，驅(qū)動電流或許要更大些。以點間距為16mm（P16）的顯示屏為例，目前，SMD顯示屏整屏亮度可達5，000cd/m2以上，而直插燈顯示屏，整屏 亮度可達到7，000cd/m2以上并不難。

　4.2 視角
　圖4和圖5 分別是兩款典型的SMD燈和直插燈的水平方向相對光強和視角關(guān)系圖，也就是光能量按角度的分布圖。
　比較圖4和圖5可以看出，SMD燈的水平視角明顯優(yōu)于直插燈的視角（垂直視角與之類似），當(dāng)然不同型號的燈該圖是有差異的，但SMD燈的視角優(yōu)于直插燈則是不爭的事實。一般來說，SMD顯示屏的視角可達110度左右，而直插燈顯示屏視角可達90度左右。

　4.3 配光和混色問題
　全彩SMD燈是紅、綠、藍三合一結(jié)構(gòu)，這三個芯片共同置于同一個碗杯之中，芯片間距很小且均勻規(guī)整，因此配光和混色效果很好。
    直插紅、綠、藍三顆橢圓形燈合成一個像素，要從不同方向把它們的合成光配成一致是很難實現(xiàn)的，而且由于燈芯之間的間距較大，所以混色也同樣存在問題，尤其是近距離觀看時，混色不好問題更突出。
    另外，SMD燈在顯示屏上發(fā)出的光的方向能保持很好的一致性。直插燈由于在生產(chǎn)過程中燈的方向很難保持一致，所以所發(fā)出的光的方向性很難保持一致。故SMD顯示屏圖像比直插燈的更細膩。

　4.4 衰減問題

　由于驅(qū)動電流大、芯片間距小、散熱難，SMD燈的亮度衰減速度要比直插燈快，色彩的一致性更易于變差。

    直插燈每個芯片單獨封裝，且亮度高、驅(qū)動電流小、散熱好，衰減相對小一些。

    所以，SMD燈的衰減特性比直插燈要差些，要克服這些缺點，則需要更好的芯片和封裝材料。

    5 結(jié)論

    通過上述分析比較，我們認為用SMD燈制作的全彩顯示屏，視角大、配光和混色效果好、圖像細膩、亮度屬于中等水平，適于大規(guī)模自動化生產(chǎn)。但是失效率和衰減速度較高，對惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力差些，適用于環(huán)境較好、密度大、亮度要求不高的顯示屏。

    用直插燈制作的全彩顯示屏，密封性好、亮度高、環(huán)境適應(yīng)性強，適于遠距離觀看。但視角稍小、顏色的均勻性稍差、生產(chǎn)程序稍復(fù)雜。目前直插燈制作的全彩顯示屏各方面的性能對于一般需要不成問題。

    小編有話說：戶外表貼LED顯示屏是未來的發(fā)展趨勢

    由于表貼LED的顯示屏亮度偏低，且防水、防潮、防紫外線功能指標達不到抗擊戶外惡劣環(huán)境的要求，一直以來，戶外全彩顯示屏是直插式LED器件的天下。而全彩表貼LED顯示屏則只能大量應(yīng)用在戶內(nèi)。 但不可否認的是，該品種在色彩還原、顏色一致性、勻度、視角、畫面整體效果等諸多方面都有傳統(tǒng)LED屏直插燈無法超越的特點和優(yōu)勢。

    隨著上游LED芯片技術(shù)和LED封裝技術(shù)不斷的提升與發(fā)展，SMD的亮度和防護等級已經(jīng)能夠滿足戶外應(yīng)用的需求，全彩表貼LED顯示屏將會獲得較快速的應(yīng)用。而未來戶外表貼產(chǎn)品的應(yīng)用市場的發(fā)展前景，我認為，隨著人們對視覺需求的日益提高，戶外表貼LED顯示屏將逐漸成為熱門。