CN115311957B - 用于定向led显示器的系统、方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是包含有一个或更多个遮光罩的LED灯显示器，该一个或更多个遮光罩可操作成用于限制在特定方向上来自该LED灯显示器内的LED二极管的光发射，每个遮光罩相对于LED灯显示器中的每个LED灯元件定位。光发射的具体方向可以朝向目标受众或目标方向。可以由计算机设备的计算机处理器处理的软件程序来实现的本发明的方法可以操作成用于实现安装在特定区域中的LED显示器遮光罩的设计，从而使得能够同时消除光侵扰并保持对目标受众的图像质量。可以根据该方法来制造、构造和安装LED灯显示器。

Description

用于定向LED显示器的系统、方法和装置
本专利申请是申请号为201711102289.8、申请人为“媒体资源股份有限公司”、发明名称为“用于定向LED显示器的系统、方法和装置”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明总体上涉及LED灯显示器领域，更具体而言，涉及对来自LED灯显示器的光发射进行导引。
背景技术
现有技术的发光二极管(LED)灯显示器是平板显示器，这种平板显示器包含有发光二极管阵列以产生例如信息的视觉显示器之类的显示器。二极管充当显示器中的像素。LED灯显示器的亮度使其能够用在室外或室内。LED灯显示器通常用作店铺招牌、广告牌、公共交通车辆上的目的地标牌以及用于向受众显示信息的其它目的。LED灯显示器进一步用于提供可以是装饰性或技术性的照明，例如舞台照明或季节性显示照明。
通常，LED灯显示器从二极管的整个前侧发出光，因此，光以半球方向从LED灯显示器发出。实际上，在广告中使用的常规室外LED显示器的目的原本是为了以最宽的可能视角(view angle)提供最佳图像质量。作为该目的的结果，大多数现有技术的室外LED显示器具有一些通用的光学特征：广角椭圆LED，其提供了宽广水平视角但压缩的垂直视角；LED的物理表面上的为LED提供了遮阳和UV保护及改善的视觉对比度的水平遮光罩(louver)；以及每个像素中红绿蓝元件按照使得像素之间的交叉阻挡最小化的方式的布局。因此，在所有制造商之间大多数室外LED显示器具有非常类似的光学性能。
结果就是，光发射向着目标受众导引，并且还沿着不存在目标受众的其它环境的方向导引。会发生光侵扰(trespass)，即光发射到不存在目标受众的并且没有必要发出光的区域，并且实际上在对光侵扰敏感的区域而言会成为恐慌的来源。例如，住宅附近、机场设施和受保护的自然保护区对光侵扰是极其无法容忍的，并且通常会防止或阻止LED显示器安装的授权。
现有技术包括许多方法和技术来操纵LED元件的无论是静态还是可变的光学输出模式。现有技术可以分为三类：1)与照明设备一起使用的LED元件；2)借助提高光利用率(即，到达目标受众的光与发出的光的总量之比)来改善光学性能的用于发光元件的透镜；或者3)为LED二极管遮挡阳光的遮光罩。
设计用于照明设备的现有技术的例子包括2014年1月7日颁发给ROBE Lightings.r.o.的名称为“LED Array Beam Control Luminaries”的美国专利No.8622573和2015年7月9日公布的Frantisek Kubis和Pavel Jurik拥有的美国专利申请公开No.2015/0192274(2014年1月6日提出的美国申请No.14/148546)。该专利和专利申请公开了试图使用光学罩设计来减少LED阵列照明设备的一些光学缺点，即彩色边纹(color fringing)、光束角控制和光溢散(spill)管理。这种LED阵列照明设备被构造成典型地包括位于一个反射壳内的许多LED元件。因此，该构造不同于被构造成包含有呈单独暴露出而没有罩的平面网格布置的元件的LED显示器。
现有技术的第二类包括应用于单独LED二极管的LED光学器件，例如2003年8月5日颁发给Teledyne Technologies Incorporated的名称为“LED Light Source with Field-of-View-Controlling Optics”的美国专利No.6603243所公开的。公开了一种包含有集成透镜和内部光学反射器的LED元件。该LED元件用于将光输出稍微向下会聚以对准期望的受众，并通过使光利用率最大化来提高效率。
2016年5月24日颁发给Sharp Kabushiki Kaisha的名称为“Lens and LightSource Unit”的美国专利No.9347644进一步公开了在每个LED二极管上集成透镜帽。透镜帽用于将光源导向成距光源非常倾斜的方向，或者进一步将光的输出分解为多个不连续的方向。
2014年9月30日颁发给NLT Technologies,Ltd.的名称为“Optical Member,LightSource Apparatus,Display Apparatus,and Terminal Apparatus”的美国专利No.8848139公开了用于使得光输出会聚到期望观察点以使得光利用率最大化同时维持图像均匀性的菲涅尔透镜盖板的多种设计。这是通过位于液晶显示器(LCD)组件上面的罩的光学设计来实现的。该现有技术仅适用于例如计算机监视器、移动电话和其它终端显示器之类的小尺寸显示器。该技术不能合理地应用于大型LED显示器。这是因为，大型LED不是平面光发射器，并且不能机械地将该现有技术应用于LED显示器，因为与LCD相比尺寸上增大了2-3个数量级。
2014年4月1日颁发给Boeing Company的名称为“Directionally FilteredIndicator Light”的美国专利No.868677公开了包含有应用于光源的定向滤波器的定向滤波指示器灯。该灯被控制成当满足一个条件或一系列条件时发出光。定向滤波器对来自光源的光的发射进行调节，使得位于一个视角内的第一组人是能够看到所发出的光的唯一的这些人。
公开日为2009年8月26日，申请人为AGD Systems Ltd.的名称为“TrafficSignals”的英国专利申请公开no.GB2417817公开了一种具有包含光源的壳体的行人交通信号。该壳体进一步包含由扁平材料形成的视角控制屏幕。该发明能够操作成用于影响交通信号在行人的特定观看角度的可视性。
现有技术的第三类包括遮光罩，其对LED遮蔽阳光从而为LED提供保护以防止机械和太阳伤害并改善显示器的可视对比度。这种专利的一些例子包括2015年12月1日颁发给Barco NV的名称为“Method and Design for Shading in a Display System”的美国专利No.9202394，其公开了连接至LED元件本身的遮光罩设计和附接机构。(通常遮光罩固定至模块本体。)另一个现有技术的例子是2013年6月8日颁发给Daktronics,Inc.的名称为“Louver Panel for Electronic Sign”的美国专利No.8350788，其公开了一种遮光罩，用于保护LED避免遭受阳光并可视地遮掩LED模块之间的接缝。另一个现有技术的例子是公开日为2008年6月19日且专利权人为Daktronics Inc.的名称为“Thermoplastic ElastomerProtective Louver Covering for Use with an Electronic Display Module的美国专利申请公开No.2008/0141570(2006年10月30日提出的专利申请No.11/589405)，其公开了使用弹性体材料构造遮光罩来提高抗冲击性并减少对与显示器表面强力接触的人的伤害。作为一个例子，该现有技术是足球场周边显示器。这三种现有技术例子描述了构造成解决具体问题的多种遮光罩，然而，这些现有技术例子均没有解决使得光侵扰最小化同时使得对于LED灯显示器的期望受众维持图像质量的问题。
作为另一个现有技术的例子，Yaham OptoelectronicsTM提出了一种技术，其中阵列透镜板附接至LED模块的前部以将来自较宽方向的表面安装设备(SMD)LED的光准直(collimate)为较窄光束。该现有技术的目的是改善光利用率同时限制离角(off-angle)输出。该现有技术的一个缺点是其用于SMD LED时由于可实现的制造容限小得多而受限。该现有技术的另一个缺点是，其产生了使得太阳光从透镜进行反射的额外表面，这严重危及到显示器的对比度和图像质量。在现有技术应用中这被认为是可以接受的，因为其通常用在仅指示文字消息或方向消息的高速公路可变消息标牌上。这种标牌不包含图像，例如广告图像。从光侵扰的角度来看，该现有技术的另一个缺点是，光束向上会聚到一个点，并且仅实现了光侵扰到侧面的减少，而不能实现光侵扰的消除。
当前在世界上包括沿着路边利用LED显示器提供广告有快速增长。因此，需要一种LED灯显示器和能够操作用于创建和/或定位LED灯显示器的系统，可操作用于：(i)使得进入不期望区域的光侵扰最小化，以解决位于这种LED显示器附近的光敏感区域的光侵扰，并解决管控并限制安装这种LED显示器的地方政府的持续努力；以及(ii)阻挡在要求保护的方向上的光发射，同时在期望受众的方向上保持图像的质量。进一步需要的是如下的LED灯显示器，其设计成在数字显示器中水平方向上实现光侵扰的减小，同时实现(并未危及)期望目标受众所经受的在光学性能上的工业黄金标准。还需要的是如下的LED灯显示器，其不会由于所实现的小得多的制造容限而在用于SMD LED时具有限制，并且能够与双列直插式引脚(DIP)椭圆形LED工作。还需要一种LED广告显示器，其由于改变了在期望观看方向上的光输出而不会干扰标准和最佳的光学性能，并且完全阻挡了在光侵扰方向上的直接光输出而不仅仅是将其减小。
发明内容
在一个方面中，本公开涉及一种LED灯显示器装置，所述LED灯显示器装置包括：定位的印刷电路板即PCB；连接至所述PCB的一个或更多个LED二极管；一个或更多个阻挡元件，所述一个或更多个阻挡元件中的每一个阻挡元件被定位成接近所述一个或更多个LED二极管中的至少一个LED二极管，由此在至少一个方向上阻挡从一个或更多个LED二极管发出的光；并且由此，在至少一个方向上在自该方向上该LED灯显示器前方的角度范围内阻挡从所述LED灯显示器装置发出的光，并且所述光在作为给观看者提供信息的一个或更多个图像时能够被观看到。
所述LED灯显示器装置进一步包括位于该LED灯显示器装置周围的范围内的三个或更多个观看区域，所述三个或更多个观看区域至少包括如下：第一观看区域，该第一观看区域位于所述LED灯显示器装置前方并且位于自所述LED灯显示器装置前方的角度范围内，在该第一观看区域中，来自所述LED灯显示器装置的光发射对观看者可见；第二观看区域，该第二观看区域位于自所述LED灯显示器装置前方比所述第一观看区域距所述LED灯显示器装置前方更远的角度范围内，在该第二观看区域中，来自所述LED灯显示器装置的光发射被减小；以及第三观看区域，该第三观看区域位于距所述LED灯显示器装置前方比所述第二观看区域距所述LED灯显示器装置前方更远的角度范围内，在该第三观看区域中，来自所述LED灯显示器装置的光发射被消除或者接近消除。
所述LED灯显示器装置进一步包括作为水平光阻挡遮光罩的所述一个或更多个阻挡元件中的至少一个阻挡元件。
所述LED灯显示器装置进一步包括被构造成包含可附接至所述PCB的区段以及在与所述一个或更多个LED二极管远离所述PCB延伸的方向相同的方向上从所述PCB延伸开的臂的所述一个或更多个阻挡元件，所述臂可操作成在从所述LED二极管朝向所述阻挡元件的所述臂发射光的方向上阻挡来自于所述臂所接近的LED二极管的至少一部分的光。
所述LED灯显示器装置进一步包括具有如下形状或构造中的任一种的所述阻挡元件的所述臂：平坦侧面、半圆杯状或者多段式。
所述LED灯显示器装置进一步包括被构造成用于阻挡来自定位所述阻挡元件所接近的LED二极管的光发射的以下元件中的任一种：翅片、脊部和杯状部。
所述LED灯显示器装置进一步包括作为反射最小化遮光罩的所述一个或更多个阻挡元件中的至少一个，所述反射最小化遮光罩被构造成包含：光发射阻挡部，该光发射阻挡部可操作成阻挡来自接近所述反射最小化遮光罩的LED二极管的光发射；以及反射阻挡凸缘，该反射阻挡凸缘相对于从所述LED二极管发出的光的反射成一角度以阻挡这种反射的全部或一部分。因此，反射最小化遮光罩实际上可以是结合有反射最小化元件且具有阻挡来自于LED二极管的光反射的常规遮光罩元件的阻挡元件的形式，该反射最小化元件阻挡来自LED二极管的光反射的、被另一个表面(例如离开反射最小化元件的表面，或者阻挡遮光罩或任何其它阻挡元件的表面)反射的至少一部分。
在另一个方面中，本公开涉及一种对来自位于安装地点中的LED灯显示器单元的光发射进行建模的方法，所述方法包括以下步骤：获得显示出安装地点的地图；指示所述LED灯显示器单元在所述安装地点中的位置；将所述LED灯显示器朝向目标受众区域定位在所述位置处；指示所述LED灯显示器的构造；以及生成表示来自所述LED灯显示器单元相对于所述安装地点的光发射的光照图。
所述方法进一步包括以下步骤：用户提供以下之一来指示所述LED灯显示器单元在所述安装地点中的位置：GPS坐标或位置地址；通过在任意方向上旋转所述LED灯显示器而将该LED灯显示器定位在所述位置；以及通过由用户输入参数信息来指示所述LED灯显示器单元的构造。
所述方法进一步包括以下步骤：将所述光照图覆盖在所述安装地点上，由此相对于所述安装地点来指示来自所述LED灯显示器单元的光发射；用户或系统审阅所述光发射并评估所述光发射是否会影响所述安装地点中的光敏感区域。
所述方法进一步包括以下步骤：用户对所述安装地点中的所述LED灯显示器单元进行修改以执行如下操作之一：在所述安装地点中重新安置、重新定位和重新构造所述LED灯显示器；生成指示来自修改后的LED灯显示器单元相对于所述安装地点的光发射的光照图；将所述光照图覆盖在所述安装地点上，由此在所述安装地点处指示来自所述LED灯显示器单元的光发射；以及用户或系统审阅所述光发射并评估所述光发射是否会影响所述安装地点中的光敏感区域。
所述方法进一步包括以下步骤：在所述安装地点中指示一个或更多个位置，并相对于所述一个或更多个位置评估在所述光照图上示出的光发射。
所述方法进一步包括以下步骤：所述光照图指示位于所述安装地点中的两个或更多个观看区域，所述观看区域至少包括：第一观看区域，该第一观看区域位于所述LED灯显示器单元前方并且位于自所述LED灯显示器单元前方的角度范围内，在该第一观看区域中，来自所述LED灯显示器单元的光发射对观看者可见；第二观看区域，该第二观看区域位于自所述LED灯显示器单元前方比所述第一观看区域距所述LED灯显示器单元前方更远的角度范围内，在该第二观看区域中，来自所述LED灯显示器单元的光发射被减小；以及第三观看区域，该第三观看区域位于自所述LED灯显示器单元前方比所述第二观看区域距所述LED灯显示器单元前方更远的角度范围内，在该第三观看区域中，来自所述LED灯显示器单元的光发射被消除或者接近消除。
所述方法进一步包括生成可操作成用于执行所述方法的步骤的计算机程序的步骤，所述计算机程序能由连接至输入设备的计算设备的处理器操作，由此所述方法的用户能够向所述计算机程序输入信息，并且所述计算机程序能够使用这种信息。
所述方法进一步包括以下步骤：作为如下之一生成输出，该输出提供与来自所述LED灯显示器单元的光发射有关的信息：报告或显示。
所述方法进一步包括以下步骤：生成第三方所需格式的所述报告并将该报告发送到该第三方。
所述方法进一步包括以下步骤：提供并利用用于LED灯显示器单元的构造的参数信息，该参数信息包括如下一个或更多个：均接近至少一个LED二极管定位的一个或更多个阻挡元件的构造以及所述LED灯显示器单元内的像素布置。
在又一个方面中，本公开涉及一种构造LED灯显示器的方法，该方法包括以下步骤：确定位于该LED灯显示器前方的目标受众区域，该目标受众区域是来自所述LED灯显示器中的一个或更多个LED二极管的光发射能够被观看到的区域；针对所述目标受众区域确定要包含在所述LED灯显示器中的一个或更多个阻挡元件的类型，每个阻挡元件接近所述LED灯显示器中的所述一个或更多个LED二极管中的一个定位并且在至少一个方向上阻挡来自所述LED二极管的光发射的至少一部分；以及针对所述目标受众区域确定所述LED灯显示器中的一个或更多个阻挡元件和所述一个或更多个LED二极管的像素布局；由此将所述LED灯显示器构造成使得来自所述LED灯显示器的光发射在所述目标受众区中可见，并且这种光发射形成信息、一个或更多个图像、或者信息与一个或更多个图像的组合。
构造所述LED灯显示器的方法进一步包括以下步骤：识别将要安装所述LED灯显示器的安装地点中的任何光敏感区域；生成示出来自所述LED灯显示器的光发射的光照图，并相对于所述安装地点显示所述光照图；确定光发射是否到达所述安装地点中的任何光敏感区域，例如用于表示光侵扰；确定对所述LED灯显示器的位置、定位或构造的任何修改以使得光发射不到达任何光敏感区域，而到达安装地点中的所述目标受众区域，以提供光发射被构造为向所述目标观看区域中的观察者投射的信息的最大观看质量，由此对所述安装地点处所述LED灯显示器的安装进行建模、仿真和规划；以及生成一个或更多个报告，包括以下任意步骤：所述LED灯显示器的位置、定位和构造的报告，并将所述报告提供给LED灯显示器的第三方建造者；以及所述LED灯显示器的位置、定位和构造及其光发射的报告，并将所述报告提供给在所述安装地点安装LED灯显示器的第三方批准者。
所述构造LED灯显示器的方法进一步包括以下步骤：生成可操作成用于执行所述方法的步骤的计算机程序，所述计算机程序能由连接至输入设备的计算设备的处理器操作，由此所述方法的用户能够向所述计算机程序输入信息，并且所述计算机程序能够使用这种信息。
在该方面中，在详细解释本发明的至少一个方面之前，应当理解的是，本发明在其应用方面不限于以下说明书中阐述的和在附图中例示的部件的构造和布置方面的细节。本发明能够具有其它实施方式并且能够以多种方式实施和执行。此外，应当理解的是，此处使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应当视为限制。
附图说明
当考虑以下对本发明的详细说明时，将更好地理解本发明，并且本发明的目的将变得明显。这些说明参照如下附图，其中：
图1是本发明的一个实施方式的LED灯显示器的一个截面的截面图。
图2a是从前方观看的本发明的一个实施方式的LED灯显示器的立体图。
图2b是从侧角度观看的本发明的一个实施方式的LED灯显示器的立体图。
图2c是从比图2b所示更大的侧角度观看的本发明的一个实施方式的LED灯显示器的立体图。
图3是示出了到达保护区域内的观察者处的反射的本发明的一个实施方式的LED灯显示器的一个截面的截面图。
图4是包含反射最小化遮光罩的本发明的一个实施方式的LED灯显示器的一个截面的截面图。
图5a是示出包含阻挡元件的像素布局模式的一个例子的本发明的一个实施方式的LED灯显示器的一个截面的前视图。
图5b是示出包含阻挡元件的像素布局模式的一个例子的本发明的一个实施方式的LED灯显示器的一个截面的前视图。
图5c是示出包含阻挡元件的像素布局模式的一个例子的本发明的一个实施方式的LED灯显示器的一个截面的前视图。
图5d是示出包含阻挡元件的像素布局模式的一个例子的本发明的一个实施方式的LED灯显示器的一个截面的前视图。
图5e是示出包含阻挡元件的像素布局模式的一个例子的本发明的一个实施方式的LED灯显示器的一个截面的前视图。
图5f是示出包含阻挡元件的像素布局模式的一个例子的本发明的一个实施方式的LED灯显示器的一个截面的前视图。
图6是本发明的一个实施方式的系统的系统图。
图7是本发明的一个实施方式的方法的步骤的流程图。
图8是计算机软件生成的信息输出的一个例子以及可视化工具的例子的屏幕快照，用户可以利用该可视化工具生成本发明的一个实施方式的规划，用于相对于LED灯显示器构造以及安装地点的多个方面来规划LED灯显示器的定位。
图9a是示出本发明的一个实施方式的LED灯显示器的光发射区域的平面图。
图9b是示出本发明的一个实施方式的LED灯显示器的光发射区域的平面图。
在附图中，以示例方式例示了本发明的实施方式。应当清楚理解的是，这些说明和附图仅是出于例示的目的并帮助理解，并且不是为了对本发明的限制进行限定。
具体实施方式
本发明是包含有一个或更多个遮光罩的光学LED灯显示器，该一个或更多个遮光罩可操作成用于限制在特定方向上来自该LED灯显示器内的LED二极管的光发射，每个遮光罩相对于LED灯显示器中的每个LED灯元件定位。光发射的特定方向可以朝向目标受众或目标方向。可以由计算机设备的计算机处理器处理的软件程序来实现的本发明的方法可以操作成用于实现安装在特定区域中的LED显示器遮光罩的设计，从而使得能够同时消除光侵扰并保持对目标受众的图像质量。可以根据该方法来制造、构造和安装LED灯显示器。
本发明的LED灯显示器可操作成用于防止光发射进入光敏感区域，同时保持目标观看方向上的显示图像质量。LED灯显示器的一个或更多个遮光罩分别相对于LED灯显示器中的一个或多个LED灯(二极管)来定位。遮光罩在一个或更多个方向上阻挡来自LED灯的光发射。遮光罩对光的阻挡还限定了将允许光发射的方向。遮光罩对光的阻挡从LED灯显示器的前方和中央构建了单独的角度区域：用于最佳观看；用于光侵扰减少；以及既不利于观看也不能针对光侵扰进行完全保护的不期望的过渡区域。可以采用一种方法来使得这种区域的最终位置相对于在一个区域内具体构造的LED灯显示器的位置和定位最佳化。该方法可以由包含有计算机设备的处理器来处理的指令的软件程序来实现。该方法可以操作成用于确定LED灯内的遮光罩的最佳构造，以及相对于LED灯显示器的安装参数，例如围绕特定安装地点的位置布置和旋转。该方法进一步可操作用于提供最终光影响估计，以呈现给项目的利益相关者(stakeholder)。
LED灯显示器包括LED数字广告牌、标牌(sign)、LED电子消息中心、LED可变消息标牌、具有离散发光部件的其它发射显示器、以及包含模块化LED面板的其它LED显示系统。LED灯显示器可以用于显示复杂的和详细的图像。
遮光罩可以由任何非半透明的并且具有用于具体LED灯显示器构造所需的耐热性质和特性的材料形成。(LED灯显示器的热和UV输出水平将取决于其构造。)例如，聚碳酸酯、弹性体、木头、塑料或者任何其它材料可以用于形成遮光罩。
LED数字显示器的遮光罩构造是用于控制水平光侵扰并同时保持对目标受众的图像质量的机械装置。本发明的系统和方法通过使得能够对安装地点的表示(representation)内的LED灯显示器的表示进行分析、建模、规划和呈现，进一步有助于LED数字显示器的设计，以实现特定光效果。可以通过多种形式从软件生成报告。作为一个例子，可以以光侵扰减少提议的形式生成报告，以提交给地方当局和/或其它利益相关者。
作为本发明的一个实施方式的一个例子，将临近公路定位的LED灯显示器可以被构造成将来自LED灯显示器的光发射导引到公路的区域中。可以利用软件程序来确定遮光罩在LED灯显示器中的最佳定位以在除了公路区域以外的方向上阻挡光发射。例如，可以阻挡光发射到达靠近LED灯显示器的公路一侧的任何住宅楼。结果就是，LED灯显示器可以用于向公路上的司机显示信息，但光不会侵扰到位于公路附近的住宅楼中。在该示例中本发明的优点是，住宅楼中的居住者将不会受到任何严重的光侵扰，结果是，更加有可能批准在该位置安装LED显示器。
本领域技术人员将认识到，在LED灯显示器附近(或者LED灯显示器的提议位置)可能会有许多类型的社区和环境应当消除或减少光侵扰。例如，办公楼、居住社区、机场、铁路廊道、野生生物环境和有居住者的其它区域，或者发现来自于LED灯显示器的光令人生厌或者有害的环境，可以受益于阻挡来自于附近LED灯显示器的光发射到达这种居住者或环境的本发明。
术语“阻挡元件”在这里可以用于指代任何类型的遮光罩，包括反射最小化遮光罩，或者其它阻挡元件。
术语“LED灯显示器”在这里可以用于指代物理显示器，而“LED灯显示单元”在这里可以用于指代可由本发明的实施方式的方法、计算机程序和/或系统使用的LED灯显示器的表示。
术语“LED二极管”、“LED灯”在这里可以用于互换地指代可操作用于发出光的任何独立元件。术语“LED模块”代表包括LED二极管阵列的平面单元。多个LED模块可以集成到LED灯显示器中。
术语“计算机程序”和“计算机软件”在这里可以用于互换地指代可以存储在任何介质中的用计算机语言编写的一组命令，该介质包括硬盘驱动存储器、便携式存储设备、服务器、或者任何其它类型的存储器。这些命令可以由计算设备的微处理器执行，以产生此处描述的处理和输出。计算机程序可以由本发明的系统来操作。计算机程序可以用于实现本发明的方法或其一部分。
此处对“敏感社区”或者“敏感区域”的任何引用均是对(无论是结构还是人员)光侵扰敏感社区的引用。对光敏感的区域或社区可以包括但不限于，交通信号区域、可通行铁路、机场、住宅区、自然保护区、或者视为受到从LED数字显示器发出的不必要的光发射或信息的负面影响的任何其它区域。
本发明，具体而言，LED灯显示器构造为包含多个遮光罩，每个遮光罩与LED灯显示器的一个LED二极管相关联。遮光罩和LED二极管进一步构造为实现遮光罩与一个或更多个LED灯之间的交互，由此，遮光罩阻挡直接来自于LED二极管的光，或者阻挡来自LED二极管的光的反射。
此外，本发明可以操作成用于构造为使得遮光罩和LED二极管生成能够在特定观看区域内观看的图像显示，如下所述。本发明的LED灯显示器的构造设置成，实现在目标受众的成员将观看到LED灯显示器的限定观看区域内由LED灯显示器显示的图像的最佳图像质量。因此，LED灯显示器的构造设置成实现最佳输出，包括图像均匀性、分辨率、颜色准确度、像素填充比、色差(chromatic aberration)、对比度考虑、缺乏可视伪像(artefact)，以及其它输出。
按照这种方式，本发明不同于包含有阻挡元件的其它现有技术灯显示器。作为这种现有技术灯显示器的一个例子是停车灯，其包含有具有位于其附近的阻挡元件的灯元件。这种现有技术仅仅利用阻挡元件来阻挡来自于具体方向的灯的光。该阻挡是孤立的，并且与对来自单个灯的光进行阻挡的阻挡元件有关。通常，这种现有技术并不显示例如广告图像之类的图像。具体而言，现有技术并未象本发明的实施方式所实现的那样，实现向着目标受众导引的高质量和分辨率图像的输出。因此，如此处所述，本发明的LED二极管和遮光罩的构造及其输出与现有技术有很大不同。
本发明的方法、计算机软件和系统可操作成用于在部署任何LED灯显示器之前实现规划和寻求批准。该规划可以涉及，根据LED灯显示器的位置和LED灯显示器中遮光罩的构造确定可从LED灯显示器发出的光的方向的选项。该规划可以帮助LED灯显示器的操作者确定在何处以及如何将LED灯显示器相对于目标以及对光侵扰敏感的区域进行定位，以及如何对LED灯显示器中的遮光罩进行构造。结果是如下的LED灯显示器，其构造并定位成针对来自LED灯显示器的光向着目标的方向实现特定地点的目标，并消除或减小在包括对光侵扰敏感的区域之类的区域的方向上的光发射。
本发明的遮光罩可以构造为包含有对来自LED二极管的光的发射进行限制的阻挡元件。这些阻挡元件可以消除或减小在不期望的方向上的LED模块输出，以减少光侵扰。
本发明的计算机软件或系统可以包含建模工具。建模工具可以用于在生产LED灯显示器之前和/或在安装LED灯显示器之前规划LED灯显示器的安装地点。建模工具可以帮助LED灯显示器的安装者和/或操作者确定位于具体位置且包含有特定类型遮光罩的LED灯显示器的光的发射范围，以及对光的发射进行阻挡的区域或要减少光发送的区域。
本发明涉及使用对LED发光显示器的水平方向上的视角(或观看角度)进行限制的特定阻挡元件(即，遮光罩)的方法。本发明的明确目标以及遮光罩相对于LED灯显示器中LED二极管的合并，是为了去除特定方向上的光输出。本发明的进一步的目的是提供一种规划方法和软件/可视化工具，来帮助数字显示器操作者确定LED发光显示器的最佳位置，以将来自于该显示器的光发射导引到期望的受众并将其可视地展示给操作者，使得所示的LED灯显示器单元能够由用户旋转一定程度，以示出LED灯显示器在特定安装位置将达到的这种定位的效果。
由于每个安装位置可能具有会影响LED灯显示器的定位的特定特征，因此计算机软件和系统使得能够对LED灯显示器的安装位置和多种可能定位进行建模。具体而言，可以对LED灯显示器的位置及该位置中LED灯显示器的定位进行建模。例如，在建模过程中，LED灯显示器可以定位成具体位置处的多个角度。作为另一个例子，可以对LED灯显示器中的LED二极管和遮光罩的组合构造进行建模，并且其可以包括像素布置以及遮光罩构造(即，不同类型的遮光罩将具有不同效果，因此LED灯显示器包含具体类型遮光罩的构造可以影响LED灯显示器功能并影响目标观看区域和周围区域)。目的是针对目标观看受众实现最大前向观看图像质量和范围，以及到光敏感区域中的最小光侵扰。
该建模使得能够确定期望的光发射、减小的发射和/或阻挡的发射，正如在LED灯显示器的潜在安装地点附近可选择的位置处目标受众或其它居民或元件的成员所经受的那样。通常，LED灯显示器的最佳或优选安装地点以及最佳或优选安装位置将实现显示的目的，例如，使得LED灯显示器对最宽广范围的目的受众可见而不影响图像质量，同时减小或阻挡对特定区域(包括光侵扰敏感区域)的光发射。软件中的工具使得能够估计敏感区域中的最终光影响。
在本发明的一个实施方式中，遮光罩可以包含有被构造成实现视角限制的翅片。例如，这种翅片可以是定位成在水平方向上紧邻LED灯显示器中的LED二极管的阻挡翅片。作为另一个例子，阻挡元件还可以包括被构造成通过物理阻挡而实现视角限制的翅片、脊部、杯状部或物理遮光罩部。
遮光罩和任何视角限制元件将被构造成不会阻挡或大致不会阻挡在前向方向上来自LED二极管的光输出。此处构造的遮光罩和任意视角限制元件将定位并被设计成保持(位于目标受众所在区域中的)目标受众的成员可以观看LED灯显示器的角度范围，这称为“最佳观看区域”。在最佳观看区域以外，此处构造的遮光罩和任意视角限制元件将开始阻挡光到到LED二极管的一侧。当从目标观看区域和最佳观看区域以外的角度观看LED灯显示器时，从LED二极管可观察到的光的百分比随着LED灯显示器内的LED二极管被阻挡元件逐渐覆盖而减小。
目标观看区域将会是目标观看受众中的大多数成员期望所在的并且目标受众将会以最小视角来观看LED灯显示器的区域。该区域的边界和范围取决于LED灯显示器构造、所确定的目标受众区域和安装地点的多个方面。例如，从LED灯显示器正前方的位置观看LED灯显示器的目标受众中的一个成员将具有0度或者略大于0度的视角。目标受众还可以从在左方或者右方偏离中心的位置观看LED灯显示器。将位于最佳观看区域内的视角的确切范围将取决于LED灯显示器构造、所确定的目标受众区域和安装地点的多个方面。因此，目标观看区域、最佳观看区域和最佳观看区域内的视角范围对于多种LED灯显示器来说都不同。
当一个人观看LED灯显示器时，随着视角增大，由于遮光罩而使得在整个LED灯显示器上照明等级逐渐减小。其是对单独LED元件的逐渐增大的阻挡的效果的组合，但也由于相对于显示器上不同区域的视角的不同。随着从中心起视角增大，光发射仍然会出现并且可见，但与在最佳观看区域内出现并可见的发射相比将会发生并且可见的光更少，而且，图像变得不均匀。此处将视角的该范围称为“过渡区域”。LED灯显示器在过渡区域中将不会像在最佳观看区域中那样清晰可见。例如，在过渡区域中，显示在LED灯显示器上的信息可能变得不均匀，充满可视伪像，并且不代表期望产生的图像内容。因此，由于显示的可视质量下降，该区域应当避免，使得例如在公路上开车的那些人之类的正常目标受众不会或者仅仅最低限度地穿过该区域。随着观察者在过渡区域内从更接近最佳观看区域的位置到更远离最佳观看区域的位置移动，光发射将逐渐减小。位于过渡区中的视角的确切范围将取决于LED灯显示器遮光罩构造。
在足够宽的水平角度，并且在过渡区域的距离最佳观看区域最远的边缘以外，将会出并且可见来自于LED灯显示器的极其微弱的光发射或者没有光发射出现并且可见。这称为“光侵扰区域”。在该光侵扰区域，LED灯显示器光发射将会仅仅模糊可见，或者不可见，因此，LED灯显示器的任何内容将仅仅微弱可见，或者不可见并且通常不可辨别(discernable)。作为一个例子，在一个安装地点，光侵扰区域可能以相距LED灯显示器的中心30度的位置出现。本领域技术人员将认识到，位于光侵扰区域中的、距离LED灯显示器的中心的角度将取决于LED灯显示器遮光罩构造。在光侵扰区域中，大多数LED二极管被阻挡元件遮蔽，大幅减小了并且在某些情况下完全消除了光输出(即光发射)。作为一个例子，在本发明的一个测试实施方式中，该减少大于百分之九十九(>99％)，并且由于远离下一相邻阻挡元件的侧反射(非直接路径)而仍存留一些光泄露。光侵扰区域中的角度范围将根据LED灯显示器而变化，并且将取决于LED灯显示器的多个方面(即，LED灯显示器的构造方面)，例如像素模式、像素间距、阻挡元件材料、阻挡元件构造和设计，还取决于安装地点的多个方面，例如太阳方向、地形特征、结构、自然元素等。
本发明的实施方式可以提供可在本发明的系统上操作的软件，以提供可视化工具来帮助LED灯显示器操作者来评估：(a)包含有用于阻挡和减小来自于LED二极管的在具体方向上的光发射的遮光罩的LED灯显示器对于特定安装地点是否可行；(b)用于实现目标受众区域中的目标受众所感知到的LED灯显示器的成像质量的正确旋转度或方位角(即，定位)，以及位于目标受众区域以外的光侵扰敏感区域的光侵扰缓解；(c)以图形和/或文字格式提供的与LED灯显示器中遮光罩的构造和/或特定安装地点中LED灯显示器的定位有关的信息的输出(并且这种信息可以呈现给或提交给第三方，例如决策者，来帮助确定是否应当允许将这种LED灯显示器建造和安装在该安装地点)；以及(d)由与(c)有关的方法、计算机软件和/或系统生成的任意光照图的计算和量化及其中的与安装地点区域有关的任意照明度数。
本发明的该计算机软件和系统可以包括多种元件，并且可以以多种格式显示所产生的信息。例如，在本发明的一个实施方式中，所产生的信息包括下述元素：安装地点的区域的交互式卫星图像或俯视图；阻挡元件“区域”(即，最佳观看区域、过渡区域和光侵扰区域-示出为光照图)的图解(diagrammatical)表示；对所显示的图像或安装地点图中LED灯显示器的表示进行定位和旋转的控制；对与安装地点内LED灯显示器构造有关的其它参数的控制，例如活动显示大小和亮度设置；以及与输出估计有关的参数。
总体而言，包含本发明的计算机软件和系统的元件提供了工具，使得可以例如在计算设备的屏幕上向用户描绘具体安装地点，该计算设备例如可以是笔记本计算机、桌面计算机中的任意一种，或者是任何移动设备，例如蜂窝电话、智能电话、平板设备，或者任何其它移动设备。用户可以利用系统的可视化工具将LED灯显示器的表示定位在安装地点中。该步骤可以涉及：用户识别目标受众以及在安装地点内目标受众期望所在的区域(目标受众区域)，并将LED灯显示器定位成面向该目标受众。例如，目标受众可以被识别为公路上的司机，并且可以将具体一段高速公路选择作为目标受众区域。用户可以将LED灯显示器定位成面向该目标受众区域。作为另一个例子，目标受众可以被识别为位于市区广场或公园附近的人，并且可以选择该市区广场或公园中的具体区域作为目标受众区域。用户可以将LED灯显示器定位成面向该目标受众区域。本领域技术人员将认识到，可以在多种不同区域中选择多种目标受众。
LED灯显示器的遮光罩构造可以由用户选择。遮光罩构造将决定遮光罩将对来自于LED灯显示器中的哪部分LED二极管的光进行阻挡。因此，这样选择的遮光罩构造将决定从LED灯显示器出现的光发射。
在本发明的一个实施方式中，系统将对安装地点的一个或更多个方面(例如，建筑物、结构、路面、树木、地形学特征和其它方面)进行处理，以根据遮光罩构造并基于来自LED灯显示器的期望光发射来确定最佳观看区域、过渡区域和光侵扰区域。本发明的其它实施方式可以不对安装地点的任意方面进行处理来确定最佳观看区域、过渡区域和光侵扰区域，并且可以使区域的识别仅根据遮光罩构造并基于来自LED灯显示器的期望光发射来进行。
如果这些区域不与LED灯显示器要求或者LED灯显示器周围的环境的要求相对应，则用户可以使用可视化工具来改变LED灯显示器的位置。例如，可以使用可视化工具将LED灯显示器的表示移动到安装地点图示内的不同位置，或者对LED灯显示器的位置进行旋转(即，将LED灯显示器的表示从其原始位置向右侧或左侧旋转)。可以进一步利用可视化工具来改变LED灯显示器内的遮光罩相对于其中的LED二极管的构造。例如，对遮光罩进行构造以阻挡更多或更少来自二极管的光发射，如这里所述，这可以通过改变遮光罩的大小和/或形状来实现。在对LED灯显示器的地点、位置和/或遮光罩构造进行这种改变时，系统将产生如下结果，该结果示出了与LED灯显示器的新的地点、位置和/或遮光罩构造有关的最佳观看区域、过渡区域和光侵扰区域。
作为一个例子，对于位于公路附近的LED灯显示器而言，可能需要根据公路上司机的最大可能目标受众对显示器的信息(例如，图像)的最佳观看来设置这种LED灯显示器的位置和/或遮光罩构造，同时限制或减小对公路两旁的住宅社区房屋、公园或其它区域(包括光敏感区域)的光侵扰。使用可视化工具可以帮助用户确定如何在具体安装地点内放置、构造和定位LED灯显示器以符合最大数量的要求，并使得图像观看(例如广告牌广告的观看)值与对社区和区域的最小局部光影响之间的折衷最佳。这可以帮助用户获得在尚未得到批准的区域内安装LED灯显示器所需的批准。可以通过该方法、系统和/或软件生成报告，用于呈现给批准主体(例如地方决策者)，以提供安装在具体区域内的LED灯显示器的可视表示，并由此产生批准主体成员对这种安装的照明影响的理解。
作为另一个例子，可能需要对位于包含购物、商业和住宅建筑物的市区场所内的LED灯显示器进行定位，以向街道区域内的人们提供在这种显示器上清晰地显示的信息，同时避免对该区域内的住宅或商业建筑物的光侵扰或减小该光侵扰。使用可视化工具可以帮助用户确定应当如何在具体安装地点内安置、构造和定位LED灯显示器，以满足在安装地点内对这种LED灯显示器的最大数量的要求(例如，发送到目标受众的信息、对不存在目标受众的环境的光发射的减小或阻挡等)。
本发明可以具有多个实施方式。这些实施方式提供了相对于现有技术的特定优点。本发明的LED灯显示器，以及可以操作成用于创建、安置、构造和/或定位本发明的LED灯显示器的方法、软件和/或系统实现了现有技术不能实现的如下成果：(i)使得一些区域的光侵扰最小化以解决位于这种LED显示器附近的光敏感区域的光侵扰要求；(ii)解决地方批准主体(例如，政府、管理组织等)对规制和限制这种LED显示器安装的持续努力；(iii)阻挡在要求保护的方向上的光发射，同时在期望受众(即，目标受众)的方向上保持在LED灯显示器上显示的信息(例如，图像)的质量；(iv)减少LED灯显示器中水平方向上的光侵扰，同时实现(而不是折衷)期望目标受众所经受的光学性能上的工业黄金标准；(v)与双列直插式引脚(DIP)椭圆形LED一起工作；以及(vi)由于修改了期望目标受众观看方向上的光输出以及由于完全阻挡(即，并非仅仅是减小)了光侵扰方向上的直接光输出，使得不会阻碍LED灯显示器中LED元件的标准和最佳光学性能。
作为一个例子，本发明能够解决与现有技术LED灯显示器导致的审美、交通影响和光影响或侵扰有关的日益增加的社区剧烈反响(backlash)。通过阻挡或减小在具体方向和/或具体观看角度上来自LED二极管(以及通常的LED灯显示器)的光发射，仅位于LED灯显示器附近的部分目标受众接收来自LED灯显示器的直接光发射的影响。因此，社区的成员可能在LED灯显示器附近，但如果他们位于过渡区域或者光侵扰区域，他们将受到来自LED灯显示器的光发射的最小影响或者没有影响。
本发明相对于现有技术的优点的另一个例子是，现有技术的室外LED灯显示器由于其宽角度和到达最大范围受众的设计目标，当然会产生严重的光侵扰。现有技术显示器的显示器操作者通常试图通过将LED灯显示器的正面从任何光敏感社区收尾转动走(作为一个例子，大约5-30度)来减小光侵扰。然而，由于这些显示器的半极大值全宽(Full Widthat Half Maximum，FWHM)角的范围从大约90度到110度，因此该行为仍然不够。结果是，通过将现有技术LED灯显示器的正面从光敏感社区稍微转动走仅能够实现极小的光减小。此外，批准过程中的决策作出者很少完全理解照明影响，并且经常在作为保守方而犯错误(即，拒绝申请)，因为他们对于提议项目产生的照明影响的量化没有可以量化的支持。
本发明寻求通过使用相对于LED灯显示器中的LED二极管定位的特别设计的遮光罩以及LED灯显示器的LED像素模式来解决这些问题。本发明还试图通过可操作成用于原位调整显示器安装参数并定量估计其周围环境中的照明影响的方法、系统和/或计算机软件程序来解决这些问题。本发明的这些元件可以产生如下结果：a)LED灯显示器可操作成用于向直接面对LED灯显示器的受众或者位置处于距离LED灯显示器中心最小角度(无论是中心的右侧还是左侧)的受众呈现优秀的图像质量，该最小角度通常是较窄的角度；b)LED灯显示器在超出最小角度以外的可能存在光敏感区域或社区的侧角处(例如，侧角位于过渡区域中或者光侵扰区域中)显著减小了光侵扰(例如，减小了大约99％或更大百分比)
本领域技术人员将认识到本发明的实施方式提供了超越现有技术的其它优点。
下面的讨论提供了与本发明的实施方式有关的信息。本领域技术人员将认识到，该讨论提供了本发明的可能的实施方式的例子，并且本发明的其它实施方式也是可能的。
如图1所示，LED灯显示器中的每个LED二极管例如通过焊接或另外的连接而连接至印刷电路板(PCB)。作为一个例子，包含在LED灯显示器中的LED二极管将经由一个或更多个引脚支架126站立在PCB 124上。LED二极管和PCB构成了显示单元，该显示单元可操作成用于发出对于观察者可见的光作为信息或图像。如这里讨论的，在该显示单元中可以进一步包含显示元件。
显示单元可以连接至一个或更多个支撑元件。当LED灯显示器安装在安装地点时，一个或更多个支撑元件可以与地面接触，或者一个或更多个支撑元件的一部分可以嵌入地面中。支撑元件将把显示单元支撑在地面上方的位置处。
本发明的显示单元可以包含有阻挡元件。这种阻挡元件的一个例子如图1中所示。LED二极管1a和1b进一步分别具有位于其附近的一个或更多个遮光罩(即，阻挡元件)。例如，LED二极管1a具有位于其附近的遮光罩2，LED二极管1b具有位于其附近的遮光罩3。(LED二极管2具有位于其附近的遮光罩2和3。)遮光罩2阻挡来自二极管1a的光发射的一部分，遮光罩3阻挡来自二极管1b的光发射的一部分。所示的遮光罩2和3是包含在本发明的LED灯显示器中的机械阻挡元件的两个可能的实施方式。本领域技术人员将认识到，可以有阻挡元件的其它构造，例如半圆杯状、多段遮光罩，或者对来自于位于阻挡元件附近的LED二极管的光发射的一部分产生阻挡效果的任何其它形状的阻挡元件。
在本发明的一个实施方式的LED灯显示器中可以包含多种类型的阻挡元件(如图3中所示)，或者在本发明的另一个实施方式的LED灯显示器中可以包含单个类型的阻挡元件(如图1中所示)。
图1具体描绘了产生特定视角区域的LED二极管与相应阻挡元件的组合。
由于二极管的主体充当围绕发光二极管晶片(die)的透镜，因此LED二极管的整个表面发出光。本发明将LED灯显示器中LED二极管的前向观看弧划分为三个不同的区域。二极管最佳观看区域4是来自LED二极管1a表面的任何部分的任何光发射均没有阻碍的区域。二极管最佳观看弧是未被遮光罩2或3影响的观看弧。对于LED灯显示器的所有LED二极管而言，二极管最佳观看区域的全体区域代表了LED灯显示器的最佳观看区域。当观察者从最佳观看区域中的角度观看LED灯显示器时，观察者将感知到LED灯显示器能够实现的最高图像(信息)显示质量。
二极管过渡区域5是LED二极管1a表面的一部分被暴露出以供观看的区域。在二极管过渡区域中，来自LED二极管的光发射被部分地阻挡。随着在LED二极管1a的二极管过渡区域内观看角度的增大，从二极管最佳观看区域4的最大角度到二极管光侵扰区域5的最小角度，来自LED 1a的、被阻挡而观看不到的光发射的部分增大，并且到达观察者的光发射输出减小。总体而言，LED灯显示器的所有LED二极管的二极管过渡区域代表了LED灯显示器的该过渡区域。
在设计本发明的实施方式的LED灯显示器时，应当使过渡区域最小化。该目标有两个原因：(a)由于过渡区域中观察者所要观看的产生图像质量并不足以清楚观看，以及(b)过渡区域没有被充分保护从而不受不期望的光侵扰的影响。对于(a)而言，LED灯显示器的目标受众将不能从过渡区域中的位置清楚观看到在显示器上提供的信息。在过渡区域中任何地方都不是最佳的显示信息的清晰度和质量将随着观察者在过渡区域内远离最佳观看区域向着光侵扰区域移动而下降。本发明的方法、系统和/或计算机程序可以操作以通过帮助用户选择LED灯显示器在安装地点内的构造和位置的应用参数以最佳产生尽可能小的过渡区域或者定位成使得目标受众和受保护的受众都不位于该区域内，来实现使得过渡区域内的角度的大小和范围都最小化的目标。
LED二极管光侵扰区域6是到LED二极管1a的所有可能的直接视线都被遮光罩2覆盖的观看弧。该区域是受保护区域，其中保护不受光侵扰影响。具体而言，受保护区域对于在LED灯显示器附近的光敏感人员或结构有利，因为来自LED二极管1a的光发射被阻挡到达二极管光侵扰区域。总体而言，LED灯显示器内的所有LED二极管的二极管光侵扰区域构成了LED灯显示器的光侵扰区域。在该光侵扰区域内，来自LED灯显示器的光发射将减小或消除。(在光侵扰区域的最接近过渡区域的的部分中，来自LED灯显示器的光发射可以减小。随着观察者在过渡区域内远离LED灯显示器移动，光侵扰可以消除。)妨碍消除的限制是，在相邻遮光罩上可能出现非直接反射。
如图2a-2c所示，LED灯显示器的可见部分以及向着LED灯显示器的观察者发出的光量，基于观察者相对于LED灯显示器的位置而改变。例如，如图2a所示，如果观察者位于LED灯显示器50的正前方(即，位于相对于LED灯显示器大约0度角)，则在显示器上显示的信息将是清晰可见的，并且全部光发射将向着观察者导引。在该例子中，观察者处于最佳观看区域中。
作为另一个例子，如图2b所示，如果观察者正在从距离显示器中心的、足以使LED二极管的光发射的至少一部分不能到达观察者的角度(即，位于距离LED灯显示器的中心大约20-30度角)观看LED灯显示器50，则在显示器上显示的信息对于观察者而言不是清晰可见的。在这样的位置处，从观察者视角来看，来自LED二极管的光发射的一部分被阻挡元件阻挡，其中每个阻挡元件位于至少一个LED二极管附近。因此，仅有来自LED二极管的光发射的一部分到达观察者。在该例子中，观察者位于过渡区域中。
作为另一个例子，如图2c所示，如果观察者正在从距离显示器中心的、足以使得可能没有LED二极管的光发射或者最小光发射到达观察者的角度(即，位于距离LED灯显示器的中心大约大于30度角)观看LED灯显示器50，则在显示器上显示的信息对于观察者而言可能是不可见的。在观察者这样的位置处，来自LED二极管的光发射可以被完全或者接近完全被阻挡元件阻挡，其中每个阻挡元件位于至少一个LED二极管附近。有可能的是一些反射的光发射可能在该角度到达观察者。在该例子中，观察者位于光侵扰区域中。
LED灯显示器的表面可以包含有单独LED二极管阵列和相关联的阻挡元件。在这种构造中，将不可避免地发生一些光反射。在图3中示出了这种光反射的一个例子，其中发生反射7，其中从LED二极管1a发出的光的至少一部分被导引到遮光罩3，并被反射离开遮光罩3而到达LED灯显示器的观察者的眼睛8。观察者可以位于与LED二极管1a有关的二极管光侵扰区域中。结果是，即使从LED二极管1a发出的光被阻挡到达光侵扰区域6(具体而言，在遮光罩2的方向上发出的光被如此阻挡)，在遮光罩3的方向上从LED二极管1a发出的光的一部分被反射离开遮光罩3而进入光侵扰区域。这将在这种反射的光发射所到达的光侵扰区域的范围内最终光侵扰的减小限制在大约99％。
因此，如此处所述，尽管直接向着光侵扰区域导引的光发射可以被遮光罩阻挡，但一些反射的光发射可以到达光侵扰区域的范围内，因此在光侵扰区域的全部范围内并不能完全消除光发射。然而，由于来自LED二极管的一部分的仅反射的光发射可以到达光侵扰区域，因此与在现有技术系统附近的相同区域内出现的光发射相比，在光侵扰区域中遭受的光发射被显著减小至接近消除。这是因为，现有技术的系统不包括任何阻挡元件来阻挡从LED灯显示器的LED二极管发出的任何光到达与LED灯显示器有关的任何区域，这如同由于直接光发射和/或由于空气颗粒或者湿气(例如雾)导致的光的散射而发生的。因此，具体而言，图3示出了具有一种形式的阻挡性能的LED二极管和相应阻挡元件的组合以及在反射时的效果。
本发明的实施方式可以包含有作为反射最小化遮光罩的遮光罩。反射最小化遮光罩可以构造成阻挡来自LED二极管的一部分的光发射，并且还阻挡可以远离遮光罩的一部分而发生的光发射的大部分反射。反射最小化遮光罩可以影响来自多个LED二极管的光发射。例如，反射最小化遮光罩可以阻挡来自第一LED二极管的一部分的光发射，并阻挡来自第二LED二极管的光发射的大部分反射。如果没有这种阻挡，来自第二LED二极管的光发射的反射可能会由于LED二极管的光从最小化遮光罩的一部分反射开而发射到观察者。
图4中示出了反射最小化遮光罩的一个例子。反射最小化遮光罩14可以位于两个LED二极管12a和12b之间并接近这两个LED二极管12a和12b。反射最小化遮光罩可以包含有可操作成用于对从LED二极管12b发出的光的一部分进行阻挡的光发射阻挡部15。反射最小化遮光罩可以进一步包含有接近LED二极管12a的臂16，该臂16包含有反射阻挡凸缘9，该反射阻挡凸缘9构造为相对于臂16和LED二极管12a成一角度(或倾斜)。反射阻挡凸缘的角度构造为使得远离臂16或者远离反射阻挡凸缘9从LED二极管12a发出的光的反射11的量最小化。反射阻挡凸缘进一步被构造为对否则将从光发射阻挡部反射开的光进行阻挡，如被示出为被阻挡的光路17所示。
反射最小化遮光罩的光发射阻挡部15b可以进一步构造为阻挡远离另一个反射最小化遮光罩14a的反射阻挡凸缘9而反射的光11。因此，光发射阻挡部阻挡了否则可以被位于光侵扰区域中的观察者13看到的反射光11，如被阻挡的可观察到的反射光路19所示。因此，反射最小化遮光罩的构造可以被设计成阻挡接近反射阻挡凸缘从LED二极管直接发出的光，并阻挡从另一个反射最小化遮光罩的反射阻挡凸缘反射的光。
反射最小化遮光罩的臂16和光发射阻挡部15a可以通过连接部21附装。本领域技术人员将认识到，该连接部可以是任何尺寸和构造，例如位于U形或V形链接内的臂的交叉点，在该臂与光发射阻挡部之间延伸的直线部，或者将该臂连接至光发射阻挡部的任何其它类型的大小和构造。在本发明的一些实施方式中，反射最小化遮光罩可以被构造成使得从LED二极管发出并远离对过渡区域中的观察者可见的遮光罩的一部分而反射的光的量最小化。
反射最小化遮光罩的反射阻挡凸缘及其构造是本发明的一些实施方式的关键特征。反射阻挡凸缘充当反射减小元件，并且被形成为通过对LED二极管的一部分提供有角度覆盖而发挥功能。反射最小化遮光罩能够将反射最小化遮光罩的反射表面的面积最小化，来自该反射表面的反射能够被反射并由此变为可由位于过渡区域和/或光侵扰区域中的观察者观看到。这种反射表面的区域是直接反射区域10。反射最小化遮光罩能够进一步阻挡远离另一个反射最小化遮光罩反射的光的路径而防止其变成能够被位于过渡区域和/或光侵扰区域中的观察者观看到。对这种反射光进行阻挡的这种反射最小化遮光罩的表面的区域是反射光区域18。
反射最小化遮光罩的设计参数和构造必须对反射缓解和图像保真度的损失进行平衡。反射最小化遮光罩在LED灯显示器中的构造、设计和/或定位可以阻挡LED二极管光发射的一部分被位于最佳观看区域中的观察者观看到。
在包含有任何形式的阻挡元件的本发明的实施方式中，从位于LED二极管正前方的位置，来自于LED二极管的光发射以及这样发出的光的分布主要来源于LED二极管的表面的中心，而不是来源于LED二极管的表面的外围。大多数LED二极管，特别是双列直插式引脚(DIP)封装中的LED二极管(例如室外应用中普遍用到的二极管)具有用作透镜的LED本体，使得光主要来源于透镜的中心而不是来源于透镜的外围。因此，反射阻挡凸缘对LED二极管的外围表面的局部覆盖不会显著减小前向光输出，不过其会有效缩减最佳观看区域。本发明的实施方式可以包含有DIP，而本发明的其它实施方式可以不包含DIP。
通常，反射最小化遮光罩可以包含在LED灯显示器中以使从LED二极管发出并远离遮光罩一部分的光的可见反射最小化，并且进一步改善光侵扰区域阻挡性能。在反射最小化遮光罩就位后，阻挡性能超过了例如不具有任何阻挡元件或其它形式阻挡件的现有技术LED显示器的性能。本发明的实施方式可以实现光侵扰区域中阻挡性能的巨大提升，或者超过99.9％的阻挡性能。结果是，本发明的实施方式能够完全或者接近完全消除在LED灯显示器上呈现的信息的全部可见性。
本发明在对光侵扰区域中的光进行阻挡的能力提供了优于现有技术的益处。作为一个例子，在可通行的铁路处，可能要求LED灯显示器不能在列车轨道的方向上呈现信息，否则该信息可能被列车长误认为铁路信号灯。位于可通行的铁路附近的不包含本发明的实施方式的阻挡遮光罩和/或反射最小化遮光罩的现有技术LED灯显示器会(在铁路轨道方向上)在光侵扰区域中发出昏暗的图像，因此，不能满足位于可通行铁路附近的LED灯显示器的要求。本发明的一个实施方式可以被构造为使得LED灯显示器可以包含有遮光罩与反射最小化遮光罩的组合。
本领域技术人员将认识到，本发明的一个实施方式可以进一步仅包含有并非是反射最小化遮光罩的阻挡元件，或者可以仅包含有作为反射最小化遮光罩的阻挡元件，或者包含有多种类型阻挡元件的组合。本领域技术人员将认识到，本发明的另一个实施方式可以仅包含有反射最小化遮光罩而不包括遮光罩。
在本发明的实施方式中，可以有阻挡元件和LED二极管的多种布局和构造。这种布局和构造表示LED像素布局模式。包含在LED灯显示器中的LED像素布局模式的一个或更多个布局和构造可以基于其与本发明一起使用的最佳性并根据本发明的实施方式的目的和要求来选择。如这里描述的，本发明的实施方式的目的和要求可以涉及要安置LED灯显示器的安装地点的多个方面，以及与目标受众有关的其它方面、位于安装地点中的结构的、人员和区域的光任何光敏感性。
在全色LED灯显示器中，一个单一LED二极管中的多个主色LED二极管或者多个晶片可以在每个像素中组合以再现全色频谱。有许多设计上的考虑来将LED灯显示器像素布局包含到LED灯显示器中。LED灯显示器像素布局可以权衡多种可视质量。下面讨论阻挡遮光罩对像素布局的影响，但在选择要包含在LED灯显示器中的一种像素布局(或多种像素布局)时也可以考虑与像素布局有关的其它质量和设计。
在图5a-5f中示出了可以包含在本发明的实施方式的LED灯显示器中的阻挡元件和LED二极管的可能布局和构造的一些例子。布局5a-5f表示能够用在本发明的实施方式的LED灯显示器中的一些LED像素布局，但布局5d-5f代表了对于本发明的实施方式的LED灯显示器而言最佳的布局。本领域技术人员将认识到，本发明的实施方式也可以有其它布局和构造。本领域技术人员还将认识到，在单个LED灯显示器中可以包括如图5a-5f中示出的模式的布局和构造中的两个或更多个的组合，或者在LED灯显示器中可以包括单个模式。
像素布局模式可以包括彼此相对布置在具体位置的多个LED二极管和阻挡元件。图5a-5f中示出了示例性模式。总体上，图5a示出了将阻挡元件包含在LED二极管左侧的像素布局模式，并且这种阻挡元件可以进一步有可能放置在另一个LED二极管的右侧。图5b-5c分别示出了将阻挡元件包含在LED二极管左侧的像素布局模式，并且这种阻挡元件可以进一步有可能放置在另一个LED二极管的右侧。因此，图5b-5c示出了对一个LED二极管的左侧以及可能的对另一个LED二极管的右侧的不对称阻挡。图5d-5f分别示出了包含有阻挡元件的最佳像素布局模式。
如图5a所示，一组六个LED二极管20a-20f和相应阻挡元件22a-22f分别可以按第一布置模式24布置。在LED灯显示器中可以包含图5a中所示模式的多次重复。该模式具体包含有均分别位于LED二极管20a和20b左侧的两个阻挡元件22a和22b以及位于LED二极管20c左侧的单个阻挡元件22c，该阻挡元件22c和LED二极管20c位于LED二极管22a和阻挡元件22b正下方，并且LED二极管20a和20b构造成相对于所述上部构造(“上图5a分组”)位于中心。阻挡元件22d-22f的分组分别相对于LED二极管20d-20f定位，并且该分组(“下图5a分组”)位于上图5a分组正下方。下图5a分组中的阻挡元件和LED二极管的位置与上图5a分组中所示的位置倒置，使得阻挡元件22d-22f位于LED二极管20d-20f的右侧。
由于阻挡元件的定位，图5a中所示的模式对于本发明的一些实施方式可能不是最佳的。即，中间阻挡元件22c可能：(a)不必要地限制相邻LED的视角；并且(b)产生相对高的反射。最后结果是，LED灯显示器中的一种颜色将比其它颜色具有更窄的视角，同时在光侵扰区域中不会被适当地阻挡。
在图5b中示出了不竖直对称的另一种示例性像素布局模式。该示例包含有分别按第一竖直布置模式布置的一组六个LED二极管20a-20f和相应阻挡元件22a-22f。在LED灯显示器中可以包含图5b中所示模式的多次重复。阻挡元件22a位于LED二极管20a的左侧。阻挡元件22b位于LED二极管20a正下方，并且阻挡元件22b位于LED二极管20b左侧。LED二极管20c位于阻挡元件22b正下方，并且阻挡元件22c位于LED二极管20c左侧。LED二极管20a-20c相对于阻挡元件22a-22c的布置是“上图5b分组”。阻挡元件22d-22f的分组分别相对于LED二极管20d-20f定位，并且该分组(“下图5b分组”)位于上图5b分组正下方。下图5b分组中的阻挡元件和LED二极管的位置与上图5b分组中所示的位置倒置，使得阻挡元件22d-22f位于LED二极管20d-20f的右侧。然而，LED二极管20e位于阻挡元件22d正下方和阻挡元件22f正上方。
图5b中所示像素布局模式被布置成使得左右阻挡具有不同特性，并且由于位于LED二极管正下方的阻挡遮光罩的干扰，当从向上或向下的角度观看数字图像时会产生更低的图像质量。
在图5c中示出了不竖直对称的另一种示例性像素布局模式。该示例是一组六个LED二极管20a-20f和相应的阻挡元22a-22f，阻挡元件和二极管的每个组合精确定位成与图5b中所示的模式相对，以形成第二竖直布置模式。在LED灯显示器中可以包含图5c中所示模式的多次重复。对于本发明的一些实施方式而言，图5c中所示模式优于图5b中所示模式，但图5c的模式对于本发明的一些实施方式来说可能不是最佳的。
在图5d中示出了竖直对称的另一种示例性像素布局模式。该示例性模式包含一组三个LED二极管20a-20c及相应的阻挡元件22a-22c。每个阻挡元件位于LED二极管的左侧，并且阻挡元件22a和LED二极管20a位于阻挡元件22b和LED二极管20b上方。阻挡元件22c和LED二极管20c位于阻挡元件22b和LED二极管20b正下方。所有的LED二极管都竖直布置，并且所有的阻挡元件都竖直对齐，以形成第三竖直布置模式。在LED灯显示器中可以包含图5d中所示模式的多次重复。
在图5e中示出了不竖直对称的另一种示例性像素布局模式。该示例性模式分别包含一组四个LED二极管20a-20d及相应的阻挡元件22a-22d。每个阻挡元件位于LED二极管的左侧，并且阻挡元件22a和LED二极管20a位于并排放置的阻挡元件22b-22c和LED二极管20b-20c上方。阻挡元件22a与LED二极管20a的组合位于阻挡元件22b-22c和LED二极管20b-20c的组合上方的中心。阻挡元件22d和LED二极管20d位于阻挡元件22b-22c和LED二极管20b-20c下方，与阻挡元件22a和LED二极管20a竖直对齐。图5e中所示的整个模式可以水平镜像以在相反方向上提供阻挡。该布置形成了第二布置模式。在LED灯显示器中可以包含图5e中所示模式的多次重复。
在图5f中示出了竖直对称的另一种示例性像素布局模式。该示例性模式分别包含一组四个LED二极管20a-20d及相应的阻挡元件22a-22d。每个阻挡元件位于LED二极管的左侧，并且阻挡元件22a-22b和LED二极管20a-20b定位在彼此旁边。正下方的阻挡元件22c-22d和LED二极管20c-20d定位在彼此旁边，使得阻挡元件22a-22b与阻挡元件22c-22d分别竖直对齐，并且使得LED二极管20a-20b与LED二极管20c-20d分别竖直对齐。图5f中所示的整个模式可以水平镜像以在相反方向上提供阻挡。该布置形成了第四竖直布置模式。在LED灯显示器中可以包含图5f中所示模式的多次重复。
在本发明的一些实施方式中，图5d-5f中所示的模式被认为是用于阻挡遮光罩应用的最佳模式。图5d-5f中所示的模式可以具有以下共同特性：(a)水平对称；(b)阻挡元件与并非作为其主阻挡件的LED二极管之间的干扰最小；以及(c)一个或更多个阻挡元件相对于每个单独LED二极管放置相同。
图5a-5f所示的模式中的任意一个或者全体可以包含在本发明的实施方式中。包含在本发明的实施方式中的每个模式可以包括不同形状和形式的阻挡元件。作为一个例子，阻挡元件可以成形和形成为圆杯状。阻挡元件的形状和形式被构造为提供各个LED二极管的机械阻挡，以实现对来自LED二极管的光侵扰的控制，并且多个阻挡元件和LED二极管可以大体上控制来自LED灯显示器的光侵扰。
本发明的实施方式可以进一步包括可以由系统和/或计算机程序执行的方法，该方法可操作成用于帮助LED灯显示器操作者和设计者规划、分析和呈现LED灯显示器对安装地点内所述LED灯显示器周围的区域的照明影响。如此处所讨论的，LED灯显示器可以有多种形式和类型，包括数字广告牌、数字装置、或者其它LED显示器。
如图6所示，本发明的一个实施方式的系统可以包括可操作成用于与计算设备46双向通信的存储元件40。该存储元件可以是服务器、云服务器、硬盘驱动器、包含在计算设备中的存储器、或者是可操作成用于存储方法指令和/或信息(例如，计算机程序指令和/或信息)的任何其它一个或更多个元件。计算设备可以是笔记本计算机、台式计算机中的任意一种，或者任何移动设备，例如蜂窝电话、智能电话、平板电脑，或者任何其它移动设备。计算设备可以包含显示器和输入元件，或者可以(通过硬连线或无线连接)连接至该显示器和输入元件。用户可以利用输入元件48来向计算设备提供信息。输入元件可以是键盘、触摸屏、语音命令处理器、或者任何其它类型的输入元件，由此用户可以输入信息以提供给计算设备并由其中的处理器根据该方法而使用(例如可以作为计算机程序指令来提供)。
可以采取计算机程序形式的方法步骤、命令、操作和/或指令可以存储在一个或更多个存储单元中的一个存储单元上并且被处理而使得该方法的步骤、命令、操作和/或指令可以由所述计算设备通过包含在该计算设备中的至少一个处理器(例如，中央处理单元、微处理器等)执行。处理器可操作成用于识别这些方法步骤、命令、操作和/或指令，以实现功能并执行这些方法步骤、命令、操作和/或指令。
一个或更多个存储元件连接至计算设备，并且处理器访问存储在该一个或更多个存储元件中的信息并根据(与该方法有关的)计算机程序指令将信息存储在该一个或更多个存储元件中。
计算设备可以根据该方法生成信息或报告。该信息和/或报告可以直接地或者经由互联网连接122从计算设备传送到第三方的计算机系统120。第三方的计算机系统可以是计算设备、服务器、连网的计算机系统或者任何其它形式的计算机系统，包括基于云的计算机系统。
作为一个例子，采取提供关于所提出的LED灯显示器的所建议的位置、定位和构造的信息的表格形式的报告可以直接地或者经由互联网连接传送到例如市政当局之类的管理实体或者另一个组织，以供审阅和批准。本发明的计算机系统可以操作成用于以这种第三方管理实体所需的格式来准备该表格。本领域技术人员将认识到，对于信息或报告为何要由计算机系统生成并传送到第三方的许多其它原因以及本发明的实施方式可以操作成用于支持这种信息和/或报告。
与所接收的信息或报告有关的任何批准或信息可以从第三方计算机系统120经由互联网连接或者直接地传送到本发明的计算设备42或服务器40。所接收的信息可以由计算设备和/或计算机程序的用户使用。例如，所接收的信息可以是发送给管理实体的表格被接受，或者与管理实体所要求的对LED灯显示器的位置、定位和/或构造进行进一步调整有关的信息。本领域技术人员将认识到，多种类型的信息可以直接地或者经由互联网连接由第三方传送到本发明的计算设备和/或服务器。
本领域技术人员将进一步认识到，计算设备42可以利用云存储进行操作，使得服务器40可以由计算设备经由基于云的连接进行访问。
本领域技术人员将认识到，有多种可能的步骤可以包含在本发明的方法中(并通过计算机程序的处理或者本发明的系统的功能来实现)。在图7中示出了可以包括本发明的方法(并且可以由计算机程序执行和/或由该系统使用)的一组步骤的一个例子。根据该例子，系统的用户可以登录到计算机程序中，如步骤80所示。例如，通过提供针对所存储的登录记录而审阅的登录信息来确认用户登录计算机程序的授权，用户可以登录到计算机程序中，由此可以访问该计算机系统并由此访问计算机程序可操作性。另选地，可以不要求用户在使用计算机程序之前登录到计算机程序。
如步骤82所示，用户可以输入GPS位置坐标或者位置的地址(例如纬度或经度，或者物理地址)，以指示将要在何处安置LED灯显示器单元。用户提供给系统的GPS坐标或者位置地址将指示LED灯显示器单元的精确位置。将在计算设备的显示器上向用户示出所提供的坐标或位置地址周围的位置的地图，由此用户访问并使用该系统。向用户示出的地图的比例可以由用户设定。在本发明的一些实施方式中，用户可以在地图上放大或缩小以示出在提供给系统的坐标或位置地址周围的更多或更少的区域。LED灯显示器单元将被示出为定位于地图中该坐标或位置地址的位置处。
如步骤84所示，可以要求用户指示地图中LED灯显示器单元的位置是否正确。如果用户表示地图中LED灯显示器单元的位置不正确，则可以在步骤86改变地图中LED灯显示器单元的位置。例如，用户可以在地图中将LED灯显示器单元重新安置到一个新的位置(例如，通过用户将LED灯显示器单元拖动到地图中的一个新位置，或者通过用户指示另一个坐标或另一个位置地址)，或者用户可以在地图中将LED灯显示器单元重新定位到一个新位置(例如，通过用户在用户提供给系统的坐标或位置地址所指示的位置处旋转或以其它方式改变LED灯显示器单元的位置)。
如果LED灯显示器单元在地图中被重新定位或安置，则将重复步骤84。步骤84和86可以重复，直到用户在步骤84表明LED灯显示器单元在步骤84中被正确安置。在用户表明了LED灯显示器单元在步骤84中被正确安置的情况下，系统将继续到步骤88。在步骤88，系统将进行检查以确定是否输入了与LED灯显示器单元有关的参数。如果输入了该参数并且系统对此进行了验证(例如，验证所有需要的参数都已输入和/或输入的参数位于一个位置的任何被认可的要求内)，则系统将继续到步骤110。
在步骤88，如果系统确定未输入参数，则用户将能够输入用于对LED灯显示器单元进行构造的参数。例如，输入参数的一些例子包括显示样式、方位、夜晚亮度、显示器大小(宽度和长度)、面向的方向(方位角)、遮光罩型号、和/或其它参数。通常，这种参数包括用于设计和建造LED灯显示器的要求。这些参数可以由用户从参数选项列表中选择，或者由用户输入。此外，本发明的一些实施方式可以指示并要求一些参数必须由用户提供给系统以发挥作用，而一些其它参数可以由用户可选地提供。
在本发明的一些实施方式中，系统可以识别一个位置的具体要求，例如规章制度要求、市政要求或者与标牌、照明和/或LED灯显示器有关的其它要求，这些要求可能影响在用户在地图中安置和定位LED灯显示器单元的坐标或位置地址中的LED灯显示器的定位、构造和/或位置。本发明的这种实施方式可以根据这种要求向用户提供参数，或者在提供与这种要求不一致的参数(例如所指示的夜晚亮度的参数在这种要求允许的夜晚亮度参数以外)的情况下可以向用户提供反馈。
在本发明的实施方式中，可以向用户提供对用户要输入的一个或更多个具体参数的系统相关的提示。例如，在步骤90，可以提示用户输入要包含在LED灯显示器单元中的遮光罩的型号、风格、形状和/或类型。在步骤92，可以提示用户选择LED灯显示器单元的(方位角)方向。在步骤94，可以提示用户输入用于LED灯显示器单元的位置的测量单位(例如，以英尺或米为单位的宽度和/或以英尺或米为单位的长度，或者其它测量单位)。
在步骤96，用户可以在附接至计算设备(用户利用该计算设备访问系统)的显示器上向用户显示的地图中增加观察者位置。另选地，本发明的实施方式可以识别出观察者位置，并且可以在向用户显示的地图中自动示出这些。(在图8中，向用户示出的地图中所指示的观察者位置的例子被表示为观察者位置70a和70b。)观察者位置指示了光敏感区域，或者具有与LED灯显示器单元的定位有关的其它要求的区域。
如果用户不选择增加观察者位置，并且在地图上并未显示观察者位置，则系统可以返回到步骤84。否则，如果用户选择增加观察者位置，则系统继续到步骤98。
在步骤98，用户可以向地图增加观察者位置，例如在地图上点击、通过使用鼠标或触摸屏，来指示应当在何处将观察者位置增加到地图上。用户可以通过提供与观察者位置有关的信息(例如观察者位置距离LED灯显示器单元的英尺数、观察者位置所需照明的照明单位、以及与观察者位置有关的假设使用信息)进一步增加观察者位置或者提供与用户已经向地图增加的观察者位置有关的附加信息。在步骤100，用户可以选择增加附加观察者位置，并且可以重复步骤98和100，直到在步骤100用户选择不增加任何附加观察者位置。
系统可以处理地图上显示的观察者位置(在步骤88，如果在地图中包括用户未输入的观察者位置和/或在步骤102如果用户向地图增加了一个或更多个观察者位置)。这种系统的处理可以生成与该一个或更多个观察者位置有关的信息，包括在地图中观察者位置距LED灯显示器单元的距离、照明单位以及与来自LED灯显示器单元的显示有关的假设使用(这些将影响观察者位置的位置)。(作为一个例子，可以使用英尺烛光(foot candle)来指示将影响观察者位置的来自LED灯显示器单元的任何光的亮度。)系统和/或用户可以检查与LED灯显示器单元对观察者位置的影响有关的处理结果，以确定这种影响是否在这种观察者位置的要求内。例如，将影响观察者位置的LED灯显示器单元的亮度是否比观察者位置的照明容限更亮(例如，相对于观察者位置的照明敏感度确定)。
用户可以选择从地图上删除LED灯显示器单元的位置，或者可以决定(根据此处与在地图中重新安置LED灯显示器单元有关的讨论)在地图中移动LED灯显示器单元的位置。基于与将到达观察者位置的来自LED灯显示器单元的光的亮度有关的系统分析以及用户和/系统确定这种亮度超过了观察者位置的照明容限，用户可以决定删除或移动地图中的LED灯显示器单元。
如果用户选择删除或移动地图中的LED灯显示器的位置，则将在步骤104中实现LED灯显示器单元的删除或重新安置。如果从地图中删除了LED灯显示器单元，则用户可以选择退出程序，或者用户可以决定从地图中删除LED灯显示器单元并输入用于在地图中定位一个新LED灯显示器单元的信息。如果LED灯显示器单元被删除并且没有向地图增加另一个LED灯显示器单元，则该方法可以继续到结束步骤112并退出。
如果用户决定在地图中移动LED灯显示器单元或者从地图中删除LED灯显示器单元并在地图中增加另一个LED灯显示器单元，可以重复步骤102和104，直到将LED灯显示器单元定位在地图中用户确定可接受的位置以继续该系统的方法。
系统将基于任何移动后的LED灯显示器单元的位置和定位或者任何新增加的LED灯显示器单元的位置或定位生成地图中LED灯显示器单元的位置测量。在步骤106，系统将检查并分析这种位置测量以确定这种位置测量是否在系统认可的这种测量的要求内。这种测量的要求可以包括认可的规章制度、与地图上社区或区域有关的市政或其它规定要求、观察者位置的要求(例如，亮度容限等)、或者与位置测量有关的任何其它要求。如果系统的处理和/或用户的检查表明，位置测量不在要求之内，则系统继续到步骤108，并且LED灯显示器单元的参数(包括方位角)可以重新输入或者以其它方式由用户进行修改(例如根据与步骤88-104中讨论的过程相同或相似的过程)。
系统可以生成覆盖在地图显示器上的光照图。该光照图例如可以通过示出与LED灯显示器有关的最佳观看区域、过渡区域和光侵扰区域而指示到达观看者的光发射范围。每个区域可以借助例如直线、点画、空隙之类的不同填充标记和/或其它标记以不同明暗颜色来表示。当光照图覆盖在地图上时，使得光照图相对于地图上的LED灯显示器单元定位，并且地图与定位成覆盖在其上的光的组合被显示给用户，这三个区域相对于LED灯显示器单元是可见的。在可以由系统和/或用户提供给第三方的报告中可以记录这样显示的地图及其上覆盖的光照图的绘图。
一旦系统的处理和/或用户的任何检查表明位置测量在要求之内，则系统继续到步骤110。如这里讨论的，系统将对地图中指示的LED灯显示器单元位置和定位、以及与LED灯显示器单元在地图上的位置和定位以及LED灯显示器的效果有关的信息进行处理，并生成这种位置和定位的评估。在步骤110作为报告而提供评估的输出。
在生成报告(并且可能发送到第三方)之后，该方法可以继续到结束步骤112并退出该方法和/或程序。
在本发明的一些实施方式中，可以在地图上定位一个或更多个LED灯显示器单元，并且可以针对每个LED灯显示器单元执行该方法的步骤。因此，该地图可以有一个或更多个光照图覆盖其上，并且用户和/或该方法可以评估该一个或更多个LED灯显示器单元对地图中区域(包括光敏感区域)的影响。
在本发明的一些实施方式中，可以向用户显示例如地图中所示地点的结构、树木或其它元素之类的地形或元素，并且在本发明的一些实施方式中，在该方法和/或用户进行评估时可以考虑这种地形或元素。
对LED灯显示器单元位置、构造和/或定位的修改、该方法的其它输出和/或评估结果，可以显示给用户和/或可以作为能够打印或者可以传送给第三方的报告提供。该报告可以是任何格式并且可以包括与LED灯显示器单元的位置和定位以及LED灯显示器单元的效果有关的信息的各种组合(如这里讨论的)。
该报告可以是能够提供给利益相关者的格式，例如管理当局、工程师、LED灯显示器安装经理，或者任何其它利益相关者。该报告可以按照与允许将提交传送到这种利益相关者的表格的布局相一致的格式来提供。
在本发明的一些实施方式中，该报告可以是请求当局在用户根据该方法向系统指示的位置、构造和定位来安装LED灯显示器所需表格的格式。在这种实施方式中，系统可以被构造为在用户批准这种传送后，允许用户将该表格传送到第三方，该第三方是必须检查和批准该表格以授予在具体位置和定位安装LED灯显示器的许可的当局实体、委员会或组织。当局实体可以进一步经由系统向用户提供它们根据该表格作出的响应(例如批准、拒绝、意见等)。
本发明可以进一步包括报告，该报告被格式化以包括要提供给被雇佣建造LED灯显示器的第三方的信息，例如灯显示器的尺寸、灯显示器的像素布置、要包含在灯显示器中的遮光罩的类型及其相对于LED二极管的布置，以及与建造灯显示器所需的灯显示器的构造有关的其它信息。这种报告可以包含有用于建造LED灯显示器的规格。用户批准后，该报告可以由系统传送到用户选择的第三方。该第三方可以经由系统向用户发送对该报告的响应。
本领域技术人员将认识到，系统可以生成、系统发送到第三方和/或系统从第三方接收的各种其它类型的报告和响应。系统生成第三方所要求的、用于与这种第三方进行特定形式的通信的报告的这种操作能力代表了本发明的益处，因为系统的这些便利大大节省了用户在准备这种第三方通信时的时间、成本和/或努力。该方法可以进一步保护表格的保管链，因为其是直接传送到第三方进行检查，并且其响应是由系统直接提供给用户。此外，本发明的方法可以无需准备用于识别LED灯显示器的照明影响的单独官方声明，而该声明原本需要与LED灯显示器安装地点批准申请一起提交。
该系统总体上为用户提供了优于现有技术的益处，其允许用户仿真、建模和规划LED灯显示器的位置和定位及其对周围区域(包括光敏感区域)的影响。LED显示器的参数(例如，构造)、LED灯显示器的位置和LED灯显示器的定位可以修改和以其它方式更改，使得LED灯显示器的多个构造、LED灯显示器的定位和/或LED灯显示器的位置能够进行建模，以更好地通知LED灯显示器安装的规划。
图7示出了本发明的一个实施方式的系统的一个具体方法。本领域技术人员将认识到，还可以有包含该系统的方法的本发明的其它实施方式。下面是对该系统的可能方法的总体讨论。
用户可以通过在安装地点输入元素来向系统指示要安置的LED灯显示器的位置。系统可以安置安装地点的图形表示，例如安装地点的卫星视图、或者安装地点的俯视图地图。在一些例子中，用户可以向系统提供系统要使用的安装地点的图形表示。用户可以在安装地点中指示希望安置目标受众的期望位置，虽然该步骤不是必须的。此处将向用户显示的安装地点的地图或图像称为安装地点、或者安装地点的表示、或者安装地点表示。
用户可以向系统指示该系统要使用的LED灯显示器单元的类型及其构造。例如，用户可以指示LED灯显示器的尺寸、要包含在LED灯显示器中的像素的模式、与所述像素有关的LED二极管和阻挡元件的组合、反射最小化遮光罩的任何使用、以及阻挡元件和/或反射最小化遮光罩的构造。用户可以进一步向系统指示与LED灯显示器的构造和设计有关的其它参数以及显示器在安装地点中的位置，该LED灯显示器的构造和设计会影响将到达位于显示器周围的区域中的多个位置处的观察者的光发射。LED灯显示器单元的参数、单元的类型以及与该单元有关的其它信息可以存储在存储元件中。在本发明的一些实施方式中，用户可以从预先添加的选项列表中选择该信息中的一些，或者可以将该信息输入系统。
用户可以在安装地点的描绘图中指示应该安置LED灯显示器单元的位置。一旦被安置在具体位置，该单元就可以例如通过在相同的位置旋转而在该位置定位。该单元还可以重新安置在该安装地点的不同位置。例如，用户可以使用可视化工具在安装地点的描绘图中将LED灯显示器单元放置在地点、位置、旋转、重新安置和/或重新定位。
在安装地点的描绘图中安置和定位LED灯显示器单元后，用户可以选择生成与从该具体构造且位于该具体位置和定位的显示单元发出的光有关的信息。该评估信息可以使得用户能够确定LED灯显示器的信息的显示是否重复地提供给了目标受众和/或来自LED灯显示器的光侵扰是否将到达包括任何光敏感社区的区域。用户将能够基于该评估信息确定在该安装地点内LED灯显示器的最佳或最佳构造、位置和/或定位。
在本发明的实施方式中，系统的元件有各种可能的展示和显示，包括评估信息。该展示可以包含有示出了安装地点的卫星图像或图解地图。该图像或地图可以从通过用户输入在显示器上向用户提供的选项中选择。安装地点图像或地图可以代表用于安装LED灯显示器的潜在地点附近。
评估信息可以作为该地图或图像的覆盖图提供(即，光照图)。该覆盖图可以代表相对于用户在安装地点的表示(即，地图或图像)中选择的LED灯显示器单元的构造、地点和定位的光侵扰区域、过渡区域和最佳观看区域。覆盖图的特性可以随着用户选择的LED灯显示器参数的构造和灯显示器单元在安装地点的表示中的位置和/或定位而动态变化。
信息输入和/或选择特征可以提供给用户，供用户进行与要在所描绘的安装地点安装的LED灯显示器单元的类型和参数有关的输入。例如，这种输入或选择可以由计算机程序和/或系统处理以构造LED光显示器单元，包括例如光阻挡方位、亮度设置、大小和显示方位角(指南针)方位之类的参数。在本发明的实施方式中，这种参数的选择可以仅限制于预设类型的LED灯显示器，并且可以检查由用户进行的选择和输入(即使，用户输入)以确认它们代表了LED灯显示器的有效或可建造的构造。本发明的其它实施方式可以允许用户提供代表LED灯显示器的任何构造的选择和输入，包括LED灯显示器的新设计。所做的任何选择可以由系统进行处理以动态更新覆盖图和评估信息。
提供给用户的显示和表示可以形成为这样，即：使其可以用于设置和查看与安装地点内感兴趣的各种位置有关的评估。可以在用位置(或地点)标记(即，观察者位置或光敏感结构或区域的标记)来标记出的安装地点表示上选择感兴趣的地点。在本发明的一些实施方式中，为了便于参考，可以标注(label)出位置标记。位置标记参数可以由用户设置，或者可以硬编码(hardcode)到计算机程序中。这种参数可以包括用于指示位置标记处光的测量的测量单位或者从LED灯显示器单元的中心到位置标记的距离的测量单位以及分析假设，例如将在位置标记处出现的所显示图像使用的类型。所选择的标记位置可以被添加到能够动态显示分析测量(例如，到显示器中心的距离)和测量中经受的照明(例如作为通量或英尺烛光提供的测量)的列表中。为了用户容易地比较分析照明结果与特定参考水平，可以提供并显示参考条件。位置标记可以指示在安装地点中具有具体要求(例如，光敏感度)的位置。
系统可以包含输出模块，该输出模块可操作成创建各种格式并包括各种信息的报告，所述各种信息与LED灯设计单元、安装地点以及在呈现安装地点时与LED灯设计单元的具体定位的评估有关。报告或者该报告的一部分可以由系统从计算设备直接发送到接收者，例如借助于SMS、文本消息、电子邮件，或者通过任何其它电子通信方法或过程。例如，作为与LED灯显示器的设计、制造和/或安装有关的审阅和确认过程中的步骤，报告可以被发送到LED灯显示器的制造商的员工的成员。如果需要审阅报告，则可以要求对报告进行签署并转发到在安装之前需要对LED灯显示器的提议安装进行审阅的一个或更多个人，例如转发到最终受众，其可以包括城市规划者、市议会成员、规章制度执行组、本地社区倡导者(advocate)、以及光侵扰考虑中的任何其它利益相关者。由于这些报告经常作为招牌许可的法律要求的一部分而保留在案，因此，诸如制造者审阅过程之类的规定可以包含在本发明的计算机程序和/或系统的实施方式中，以确保这种报告的准确性、审阅和真实性。
提供给用户的信息的显示和表示可以类似于图8中所示的屏幕66。该屏幕可以包含有构造部52，用户可以在此选择或输入与LED灯显示器单元的确认有关的信息。该屏幕可以进一步包含有位置部54，在此可以显示例如测量类型之类与安装地点的评估有关的信息、与任何标记位置有关的信息、以及与安装地点和LED灯显示器单元在安装地点内的使用有关的其它参考信息。
该屏幕可以被描绘成示出安装地点绘制图中的元素，例如LED灯显示器单元68和一个或更多个位置标记的定位(例如观察者位置70a、70b)。覆盖部56可以进一步描绘与评估信息有关的信息，并且可以无缝地或者接近无缝地覆盖在安装地点绘制图上。该覆盖图可以包括前向指示器58，该前向指示器58示出了从显示器向前的方向。(前向指示器可以示出位于显示器中心或接近中心的观察者位置，并且可以指示距显示器中心的零度角或者接近零度角。)
覆盖部可以相对于LED灯显示器单元和安装地点的多个方面进一步示出光侵扰区域指示64(即，直线区域)、过渡区域指示62(即，圆点区域)和最佳观看区域指示60(即，否则由光侵扰区域、过渡区域和最佳观看区域的组合形成的圆中的明亮区域，不过光侵扰区域、过渡区域和最佳观看区域这三个区域不一定总是示出为圆形形状的)。
将覆盖部与安装地点描绘图集成在一起帮助用户识别安装地点内可能被来自于具体构造的LED灯显示器单元的光发射影响的或者不会被该光发射影响的区域的范围。
如图9a-9b所示，LED灯显示器中的阻挡元件的位置将决定过渡区域是位于显示器中心的左侧还是右侧。图9a-9b示出了不与安装地点描绘图集成在一起的覆盖图。如图9a所示，如果阻挡元件定位在与该阻挡元件对应的LED二极管的左侧，使得阻挡元件定位成阻挡在该LED二极管左侧发出的来自该LED二极管的光发射，那么过渡区域62将退出到显示器前面中心的右侧。显示器的中心由前向指示器58指示。过渡区域62具有位于其更靠近显示器中心一侧的最佳观看区域60和位于另一侧的光侵扰区域。
如图9b所示，如果阻挡元件定位在与该阻挡元件对应的LED二极管的右侧，使得阻挡元件定位成阻挡在该LED二极管右侧发出的来自该LED二极管的光发射，那么过渡区域62将退出到显示器前面中心的左侧。显示器的中心由前向指示器58指示。过渡区域62具有位于其更靠近显示器中心一侧的最佳观看区域60和位于另一侧的光侵扰区域。
在图9a-9b的每一个图中，光侵扰区域和/或其中的区域将经受最小光发射，例如大约小于来自LED灯显示器的光发射或亮度的1％。
在本发明的一个实施方式中，阻挡元件和反射最小化遮光罩可以包含在LED灯显示器中，由此在LED灯显示器的两侧(即，LED灯显示器中心的右侧和左侧)产生过渡区域。在本发明的这样一个实施方式中，过渡区域可以具有相等大小(即，包含有距显示器中心的右侧和左侧相同的视角范围)并且距显示器中心等距离，或者这两个过渡区域可以具有不同大小并且定位成位于LED灯显示器中心的左侧和右侧不同距离。
本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，还可以对此处描述的实施方式做出其它的变型。因此，还可以存在其它修改。

Claims (13)

1.一种对来自位于安装地点中的LED灯显示器单元的光发射进行建模的方法，所述LED灯显示器单元可操作以控制在至少一个方向上的光发射，所述方法包括以下步骤：
a . 获得显示出安装地点的地图；
b. 指示所述LED灯显示器单元在所述安装地点中的位置；
c. 将所述LED灯显示器单元朝向目标受众区域定位在所述位置处；
d. 指示所述LED灯显示器单元的构造；以及
e. 生成表示来自所述LED灯显示器单元相对于所述安装地点的光发射的光照图；
该方法进一步包括以下步骤：提供并利用用于LED灯显示器单元的构造的参数信息，该参数信息包括一个或更多个阻挡元件的构造，每个阻挡元件被定位成：（i）足以接近所述LED灯显示器单元中的一个或更多个LED二极管中的其中一个LED二极管，使得所述阻挡元件阻挡从所述LED二极管的整个表面发出的光，除了从所述LED二极管的与所述阻挡元件相反的一侧发出的光之外；和（ii）与至少一个LED二极管按竖直布置模式；
由此，在至少一个方向上在自该方向上该LED灯显示器单元前方的角度范围内阻挡从所述LED灯显示器单元发出的光，并且所述光在作为给观看者提供信息的一个或更多个图像时能够被观看到；
由此，光侵扰在LED灯显示器单元的水平视角被阻挡。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：
a. 用户提供以下之一来指示所述LED灯显示器单元在所述安装地点中的位置：GPS坐标或位置地址；
b. 通过在任意方向上旋转所述LED灯显示器单元而将该LED灯显示器单元定位在所述位置；以及
c. 通过由用户输入参数信息来指示所述LED灯显示器单元的构造。
3.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：
a. 将所述光照图覆盖在所述安装地点上，由此相对于所述安装地点来指示来自所述LED灯显示器单元的光发射；
b. 用户或系统审阅所述光发射并评估所述光发射是否会影响所述安装地点中的光敏感区域。
4.根据权利要求3所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：
a. 用户对所述安装地点中的所述LED灯显示器单元进行修改以执行如下操作之一：在所述安装地点中重新安置、重新定位和重新构造所述LED灯显示器单元；
b. 生成指示来自修改后的LED灯显示器单元相对于所述安装地点的光发射的光照图；
c. 将所述光照图覆盖在所述安装地点上，由此在所述安装地点处指示来自所述LED灯显示器单元的光发射；以及
d. 用户或系统审阅所述光发射并评估所述光发射是否会影响所述安装地点中的光敏感区域。
5.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：在所述安装地点中指示一个或更多个位置，并相对于所述一个或更多个位置评估在所述光照图上示出的光发射。
6.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：所述光照图指示位于所述安装地点中的两个或更多个观看区域，所述观看区域至少包括：
a. 第一观看区域，该第一观看区域位于所述LED灯显示器单元前方并且位于自所述LED灯显示器单元前方的角度范围内，在该第一观看区域中，来自所述LED灯显示器单元的光发射对观看者可见；
b. 第二观看区域，该第二观看区域位于自所述LED灯显示器单元前方比所述第一观看区域距所述LED灯显示器单元前方更远的角度范围内，在该第二观看区域中，来自所述LED灯显示器单元的光发射被减小；以及
c. 第三观看区域，该第三观看区域位于自所述LED灯显示器单元前方比所述第二观看区域距所述LED灯显示器单元前方更远的角度范围内，在该第三观看区域中，来自所述LED灯显示器单元的光发射被消除或者接近消除。
7.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括生成可操作成用于执行所述方法的步骤的计算机程序的步骤，所述计算机程序能由连接至输入设备的计算设备的处理器操作，由此所述方法的用户能够向所述计算机程序输入信息，并且所述计算机程序能够使用这种信息。
8.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：作为如下之一生成输出，该输出提供与来自所述LED灯显示器单元的光发射有关的信息：报告或显示。
9.根据权利要求8所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：生成第三方所需格式的所述报告并将该报告发送到该第三方。
10.根据权利要求1所述的方法，所述参数信息包括：所述LED灯显示器单元内的像素布置。
11.一种构造LED灯显示器的方法，所述LED灯显示器可操作以控制在至少一个方向上的光发射，该方法包括以下步骤：
a. 确定位于该LED灯显示器前方的目标受众区域，该目标受众区域是来自所述LED灯显示器中的一个或更多个LED二极管的光发射能够被观看到的区域；
b. 针对所述目标受众区域确定要包含在所述LED灯显示器中的一个或更多个阻挡元件的类型，每个阻挡元件被定位成：（i）足以接近所述一个或更多个LED二极管中的其中一个LED二极管，使得所述阻挡元件阻挡从所述LED二极管的整个表面发出的光，除了从所述LED二极管的与所述阻挡元件相反的一侧发出的光之外；和（ii）与至少一个LED二极管按竖直布置模式；以及
c. 针对所述目标受众区域确定所述LED灯显示器中的一个或更多个阻挡元件和所述一个或更多个LED二极管的像素布局；
由此将所述LED灯显示器构造成使得：在至少一个方向上在自该方向上该LED灯显示器前方的角度范围内阻挡从所述LED灯显示器发出的光，来自所述LED灯显示器的光发射在所述目标受众区域中可见，并且这种光发射形成信息、一个或更多个图像、或者信息与一个或更多个图像的组合；
由此，光侵扰在LED灯显示器的水平视角被阻挡。
12.根据权利要求11所述的构造LED灯显示器的方法，该方法进一步包括以下步骤：
a. 识别将要安装所述LED灯显示器的安装地点中的任何光敏感区域；
b. 生成示出来自所述LED灯显示器的光发射的光照图，并相对于所述安装地点显示所述光照图；
c. 确定光发射是否到达所述安装地点中的任何光敏感区域，用于表示光侵扰；
d. 确定对所述LED灯显示器的位置、定位或构造的任何修改以使得光发射不到达任何光敏感区域，而到达安装地点中的所述目标受众区域，以提供光发射被构造为向所述目标受众区域中的观看者投射的信息的最大观看质量，由此对所述安装地点处的所述LED灯显示器的安装进行建模、仿真和规划；以及
e. 生成一个或更多个报告，包括以下任意步骤：所述LED灯显示器的位置、定位和构造的报告，并将所述报告提供给LED灯显示器的第三方建造者；以及所述LED灯显示器的位置、定位和构造及其光发射的报告，并将所述报告提供给在所述安装地点安装LED灯显示器的第三方批准者。
13.根据权利要求11所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：生成可操作成用于执行所述方法的步骤的计算机程序，所述计算机程序能由连接至输入设备的计算设备的处理器操作，由此所述方法的用户能够向所述计算机程序输入信息，并且所述计算机程序能够使用这种信息。
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