环境要素与LED室内、户外显示屏安全、防护设计要求
王桥立，夏志清
(深圳市三升高科技股份有限公司，深圳，518057)
摘要：随着LED显示屏应用得越来越广泛，而目前国内市场上的大部分LED显示应用产品很难在恶劣的使用环境中保持良好的性能。本文结合深圳市三升高科技股份有限公司（原深圳京东方）在此方面的领先技术及与市场上产品的差异化，从环境温度、防水、防尘、防腐蚀气体、防电磁辐射等五个方面论证了公司产品如何在恶劣环境下保持可靠的高品质，为中国企业在品质上走差异化道路提供参考。
关键词：LED显示屏；防水；防尘
Environmental Factors and indoor, outdoor LED
Displays Design Requirements of Safety, Protection
Wang Qiaoli , Xia Zhiqing
(Shenzhen SUNSAN Hi-tech Co., Ltd.,Shenzhen 518057 China)
Abstract: The LED display’s applications become extremely widespread now, but most of the domestic LED displays are difficult to maintain good performance in rugged environment. This article’s main content is that form five aspects(environmental temperature, water-proof, dust-proof, anti-corrosive gases and anti - electromagnetic radiation) , How Shenzhen SUNSAN Hi-tech CO., Ltd(the previous name is Shenzhen BOE)keep excellent quality in adverse environment depending on advanced technology and product difference with other companies, which can give the reference for Chinese enterprises on how to be quality difference.
Key words: LED display; waterproof; dustproof
一．前言
目前LED显示屏应用的领域越来越广泛，使用环境千差万别，对显示屏的环境适应性、质量、寿命要求越来越高，需要对显示屏的安全防护措施采取更进一步的合理设计。LED显示屏作为集成电子产品，它主要由LED光电器件、电子器件构成的控制板、开关电源、结构件等构成。这些构成要素与使用环境存在着密不可分的关连性，直接影响到产品的寿命、质量、可靠性。使用环境的构成要素分别为温度、湿度、尘埃、腐蚀性气体、以及电磁辐射，这些要素直接与显示屏的防护措施相关连。
二．安全防护设计要求
按照《LED显示屏通用规范》和《LED显示屏测试方法》，现有的国内户内、户外显示屏防护等级分为A、B、C三级，基本上能达到A、B两级，达到C级高防护要求的产品不多，有些厂商片面追求低成本和某种功能，忽视了防护设计要求，造成可能的危害及安全隐患。LED电子显示屏使用电源电压为220V，工作时需与计算机相连，属于3C认证《第一批实施强制性产品目录》中与计算机相连用的显示设备，应经过强制性产品认证后，方可出厂、销售、出口、使用。国家认证监督管理委员会在2007年4月发布的第九号公告《强制性产品认证目录描述与界定表》也将LED户内电子显示屏列为运用范围，未来户外大型显示屏也将列入3C的范围。因此，LED显示屏要加强安全、防护措施的设计意识，提高产品对环境的适应性和产品的防护等级。产品的标准化和高度集成完善防护设计是显示屏发展的必由之路。以下就是环境要素与安全、防护设计的分析。
1．环境要素—设计要求
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环境要素
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主要影响因素
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设计要求
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温度
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1、温度每升高10℃，IC电容等电子元器件平均寿命下降10倍；
2、温度低于-10℃造成电子器件工作不正常；
3、环境温度高于40℃，散热困难。
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1、降低工作温度通常采用散热片及通风办法；
2、采用温控加热；
3、采用强排风，形成热对流交换。
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尘埃
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1、尘埃的沉积会影响电子元器件的热传导，进而出现元器件温度上升或产生漏电现象；
2、表贴面罩积尘；
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1、采用箱体结构、提高IP等级、加装滤尘网；
2、采用不积尘的密封面罩，如透镜面罩。
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潮湿
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1、虽然LED显示屏测试方法中，在95%的湿度环境中能正常工作8小时为合格，但长期的高湿度的环境中工作会造成电路、铜膜氧化腐蚀、断路；
2、强电部分在潮湿的环境中会造成漏电、烧坏电子元件、外壳带电等。
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1、采用防潮材料、保护涂层、在高湿度环境中设计箱体，屏蔽强电、弱电部分与空气接触的可能，提高防护等级到IP68；
2、降低箱体供电电压，使用48V直流电流输入，以及接地安全措施，220V-48V开关电源，采用防水设计。
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腐蚀性气体
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在空气中含有盐或酸气的环境中，如游泳馆中含有消毒用的次氯酸等，会造成电子元件的腐蚀、结晶漏电等现象。
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电子元件及线路加装保护涂层，提高防护等级到IP68，安全接地措施。
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电磁辐射
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射频辐射达到场强5V/m时，系统可能会出错，使系统跳出正在执行的程序。射频干扰来源于附近强电干扰、接收天线等。
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强电部采用磁环等过滤措施，选用合格箱体屏蔽措施，信号传输采用高等级屏蔽线缆或光纤传输。
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2．一般户外显示屏工作环境和实现安装功能要求
所有设备均能够在本设计所规定的条件下全天侯24小时连续运行，其应满足以下环境条件：
供电条件：AC380V±10% 50±2Hz 动力线三相五线制，分相AC220 V±10%
环境温度：-10℃─40℃
环境湿度：10%℃─95%RH
屏体安装条件：屏体必须配备防雷电装置，每一根引入线均需采取相应的防雷电保护措施。设备须具备良好的抗干扰和雷电浪涌防护特性，电脉冲干扰防护和静电干扰防护达到IEC801三级以上。设备机箱须具有防腐、防锈、防水、防尘功能，防护等级符合GB4208-93中的IP65，金属构件需接地良好，工作接地和防雷接地共用，接地电阻≤4Ω。
电路设计：电路板等必须进行防水、防潮、防腐处理。
显示屏亮度：根据环境亮度自动调节，也可进行远程手动调节，调整范围不得小于32级。调亮时可在白天阳光直射显示屏面条件下，在规定的距离内清晰辨认显示内容；调暗时，应在夜间无眩光现象。
模组外壳材料：模组的外壳采用改性高强度工程塑料，加入专用抗紫外线剂，保证材料的长期化学稳定性。
3．外壳防护等级（IP）说明
IP代码由代码字母IP（国际防护International Protection）、第一位特征数字、第二位特征数字、附加字母、补充字母组成。例如IP65，IP表示代码字母，6表示第一位特征数字，5表示第二位特征数字。
其中：
6—防止尘埃接近危险部件；无尘埃固体异物进入设备外壳内。
5—防止由于在外壳各个方向喷水对设备造成有害影响。
三、案例说明
户内或户外都存在恶劣的环境要素，对显示屏及其附属设备在耐候性方面要求很高，要求在提高安全防护等级同时，还要在电气、电子方面采取一些措施。如：出口到俄罗斯的产品要求在零下40℃正常启动工作，所用开关电源一般最低工作温度在零下10℃左右。要保证系统正常启动，首先要确保屏体内温度在零下10℃以上。因此屏体要加装加热及温控系统，并有较高等级防护，确保屏体的保暖。在亚热带，气候干热，风沙大，显示屏系统要有系统自散热和借助外部散热系统，系统自散热方面，有较高防护措施的箱体要内置风扇，选用较大间距的（如P20）显示单元。外部散热系统进行散热的主要手段是空调和排风扇，如果环境温度超过40℃的地方，建议不使用空调，在屏体的下部安装抽风机，屏体的上部安装排风机来达到散热的目的。
四、三升高科系列显示屏的设计要点
IP68箱体设计要点：
1、箱体可满足四周喷淋水，电气部分与空气阻隔，达到IP68设计；
2、自散热采用外挂散热片，内置风扇相结合；
3、屏体设计可利用自然风对流以及制冷空调或强排风设计。
像素透镜箱体设计要点：
1、箱体模组可满足淋水要求，面罩无积尘；
2、采用像素透镜二次成像技术改善像素亮度、视角和均匀性，减少眩目现象；
3、温控设计及自散热处理。
参考文献
[1] 中华人发共和国电子行业标准《LED显示屏通用规范》[S] 2003年10月
[2] 萧弘清从LED特性看未来发展策略[J]，现代显示，2007，3
作者：王桥立，高级工程师，深圳市三升高科技股份有限公司主要创始人，公司董事长兼总经理。中国光学光电子行业协会LED显示应用分会副理事长，中国光电子协会LED显示应用分会技术专家组成员，深圳平板显示行业协会副会长，深圳市专家工作委员会委员。通讯：深圳市南山区高新技术产业园北区郎山二路金汇球大厦，邮编：518057，电话：0755-26013551，传真：0755-26013539，E-mail:wql@szboe.com.