从LED器件技术的进步来看户外显示屏的发展趋势，你一定不知道！

在21世纪，LED从外延材料生长、芯片生产到器件封装都取得了巨大的技术进步，LED的综合光效率提高了3~4倍。因此，通过压缩视角来提高光轴亮度的技术方法不应成为提高行业亮度的唯一技术途径。技术变革的时机已经到来，因为扩大观众和显著提高亮度均匀性变得可行。

1.LED光分布特性与显示光分布特性的相关性分析

人们经常认为“LED光分布特性等于显示器光分布特性”。这是一个不准确的陈述。确切地说，LED光分布特性（以下用I（θ）表示）和显示光分布特性之间的数学关系（以下用B（θ表示）与测试方法有关：

（a） 如果我们测试显示屏水平方向上的光分布特性，并且测试图像是一列垂直线；或者测试显示屏垂直方向的光分布特性，测试图像为水平线，然后：

（b） 如果我们测试显示屏的水平或垂直光分布特性，并且测试图像是大面积（大于测量仪器的采样范围）上的相同灰度级图像，则：

在上述两种测试方法中，方法（b）更接近于显示屏的实际应用，因此被行业使用。目前，行业标准SJ/T11281已经采用了该测试方法。

同时，我们可以从公式（2）得出结论：为了使LED显示器的光分布特性B（θ）=1（即，显示器的亮度不随观察者的角度而变化），LED的光分布特征应满足I（θ）=Cosθ。也就是说，LED显示屏的理想配光特性应该是余弦函数（包括水平和垂直方向）。

2.LED光分布特性与显示器亮度和均匀性之间的相关性分析

一般来说，特定规格的LED的光分布特性是指本规格的LED平均光分布特性。然而，这种规格的LED的光分布特性（即使对于同一规格和同一批次）因个体而异。这些差异的主要原因如下：

（c） 固化过程中芯片与支架的相对位置略有差异；

（d） 由于密封设备的精度所引起的支撑和模具之间的位置和插入深度的微小差异；

（e） 不同密封模条的差异以及同一模条在不同时间使用所造成的差异。

由于上述主要原因，相同规格的不同LED个体之间的光分布特性差异如下：

因此，当我们以一定的敏感角度观察显示屏时，由于部件本身的因素，单个位置上不同LED光分布特性的角度差可以达到约2-3°，加上显示器制造商在该过程中产生的不同LED之间的垂直度差约为1-2°。同一显示器中不同LED之间的累积角度差约为3~5°。由这种角度差引起的亮度偏差分析如图1所示：

从LED器件技术进步看户外显示、技术和技术的发展趋势

图1示出了完全使用的国际直列椭圆透镜LED的光分布特性。其中，虚线表示垂直方向（小角度）的光分布特性，实线表示水平方向（大角度）的光线分布特性。如图1所示：

（a） 当小角度的垂直光分布特性从11°变化到15°（4°变化值）时，LED的相对亮度值从（-）/=33%下降（该段光分布特性曲线的斜率非常大）；然而，当大角度的水平光分布特性也从11°变化到15°时，LED的相对亮度值仅从9下降，且变化范围仅为（-9）/9=%（此部分中的光分布特性曲线的斜率较小）。

（b） 当观察者视线与显示屏光轴之间的角度为30°时，垂直方向的LED光强度仅为轴向亮度的%；在水平方向上，LED的光强度保持在74%。可以看出，当观察者的视线与LED光轴在垂直方向上存在一定角度（大于10°）时，通过压缩垂直角度来提高LED光轴亮度的技术路线会带来两个缺点：

正是由于使用直列椭圆透镜LED的上述严重缺陷，随着近年来LED光效的显著提高，行业开始逐渐放弃“压缩垂直角度以提高光轴亮度”的做法，并尝试使用具有较大角度的台式LED，更平滑的光分布特性和更高的装配精度。图2显示了国际知名品牌平板PLCC台式LED的光分布特性。如图所示：

（a） 封装LED在水平和垂直方向上都具有大角度；

（b） 整个光分布特性曲线的斜率变化很小，并且相对平滑；

（c） 光分布特性曲线函数近似于余弦函数（I（θ）=Cosθ）。

从LED设备技术进步看户外趋势户外显示、技术和技术

根据上述分析，我们确认带有平面PLCC桌贴的显示面板具有以下特点：

（a） 因为LED在水平方向和垂直方向上都具有较大的角度（光分布特性曲线的斜率变化较小且相对平滑），并且台式LED显示器的装配精度较高。因此，显示亮度均匀性非常优越；

（b） LED光分布特性近似于余弦函数（I（θ）≈Cosθ），使得显示光分布特性B（θ）＝I（θ≈Cosθ/Cosθ≈1，也就是说，显示器的亮度不会随着观察者视角的改变而改变。

当然，平面PLCC工艺包具有近乎理想的光分布特性，并提供优异的图像质量（尤其是当观察者的视线在垂直方向偏离显示器的光轴时）。然而，桌贴LED在户外显示屏的实际应用中，我们还需要解决两个重要环节：一是“防水”，二是“散热”。目前，行业内一些知名品牌在这两个重要的技术环节上都取得了突破，通过多个工程案例的实施，技术已经走向成熟。

从时代的发展可以看出：始于上世纪90年代初，通过压缩亮度LED显示屏光轴方向垂直角来改善技术路线，经过近20年的发展和应用，因为随着观察角度的增加和亮度均匀性急剧下降，这两个缺点严重退化，在新材料、新技术的成长和成熟过程中受到质疑和挑战。从追求更高的图像质量和效果的角度来看，这种技术路线仅适用于观察者视线与显示器光轴之间的小垂直角度（作者建议角度应控制在10°以内）。但是，当观察者视线和显示器光轴之间的垂直角度较大时（≥10°），具有更大角度、更平滑特性和类似于余弦函数的光分布曲线的显示面板不仅其亮度不随观察者视角的变化而变化（类似于显示屏的理想光分布特性），而且具有更大的观众范围。并且可以使显示器具有优异的亮度均匀性，从而获得极其优异的图像质量。