LED全彩屏设计方案要点.docx

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LED全彩屏设计方案要点

室内P7.62LED全彩显示屏

技

术

方

案

第二章系统概述

1.1LED显示屏系统简介

LED电子显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体的大型显示屏系统。

它以其色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点，成为众多显示媒体中的佼佼者，广泛用于商业广告、体育场馆、信息传播、新闻发布、证券交易等方面，是目前国际上比较先进的显示媒体之一。

LED显示屏按其使用环境分为室内显示屏和室外显示屏。

室内屏通常采用高亮度Φ3.0、Φ3.7、Φ5.0、Φ10点阵块结构。

室外显示屏多采用超高亮度像素管结构，像素管主要有P12、P16、P20、P25、P30多种规格，能满足不同环境的需要。

1.2LED显示屏与其它显示器性能比较

LED显示屏的优点:

目前市场上流行的大型显示器件有磁翻转显示屏、电视墙（CRT显示屏）、投影仪、荧光管　显示屏、发光二极管（LED）显示屏、等离子（PDP）显示屏、数字高清（DDHD）等。

LED显示屏与其它显示屏相比，具有一些不能替代的技术优势。

　　·使用寿命长：

发光二极管的使用寿命在10万小时以上

　　·响应速度快：

这是半导体器件共有的特点

　　·可视距离远：

LED的单点直径可达52mm，可视距离500米以上

　　·规格品种多：

LED显示屏有室内的、户外的，有单色的、双色的、全彩色的

　　·数字化程度高：

全数字化，可实现高分辨率图形方式

　　·亮度高：

可用于户外，如交通灯、防雾灯等。

并且亮度可以根据晴天和阴天或上午、下午的不同亮度需求自动灵活调节

　　·可视角度大：

室内显示屏可达160度，户外的可达120度

　　·功耗低：

每平方米最大功耗不超过800W

第三章用户显示屏方案设计及技术参数

LED灯参数

发光器件（三合一）

芯片（台湾）

主波长

亮度（Iv）

视角（2θ½）

红色

620nm

300mcd

110°

绿色

525nm

700mcd

110°

蓝色

467nm

140mcd

110°

屏幕像素参数

像素间距

7.62mm

灯管配比

1红、1绿、1蓝

像素密度

17222点/㎡

像素亮度

≥1200cd/㎡

屏幕模组（箱体）参数

模组解析度

模组：

32（宽）×16（高）点

模组尺寸

模组244mm（宽）×122mm（高）

模组重量

模组0.8kg；箱体25Kg

模组材料

聚碳酸脂PC料

屏幕系统参数

（1）系统光学参数

视角

水平视角＞120°垂直视角＞110°

观看距离

7.5m-25m

（2）系统控制参数

灰度等级

逻辑输出16384级，CRT视觉1024级灰度

灰度校正

2级非线性灰度校正，红、绿、蓝各3条校正曲线

显示颜色

1024*1024*1024=1073741824色

对比度

1000：

1

亮度调节

0﹪-100﹪连续无级可调

图像调节

白平衡/对比度/色调调节/单模组亮度调节

图像处理

图像有降噪/增强/运动补偿色/坐标变换处理

控制系统

灵星雨

驱动方式

1/8恒流驱动

控制方式

计算机联网、实时VGA同步

显示内容

视频DVD、VCD、TV、图像、文字、动画，等

换帧频率

≥60帧/秒

刷新频率

≥480赫兹/秒

视频输入格式

S-Video,YUV,RGB,DVI,SDI,HDSDI,HDMI等

软件接口

标准计算机接口

系统操作平台

WINDOWS

显示模式

640×480，800×600，1024×768

有效通讯距离

多模光纤500m内，单模光纤20Km内，100m内可用网络线

（3）系统工作特性

连续工作时间

>72小时

屏幕寿命

>10万小时

无故障时间

>10000小时（平均值）

像素点失控率

≤1/10000（离散分布）

工作环境温度

摄氏-40度～+60度

工作环境湿度

10%～95%RH

报警性能

超温、潮湿、烟雾、过压、过载

防护等级

IP43

通讯

超五类带屏蔽网线

（4）系统配电及安装要求

功耗

≤800W/m2（峰值）350-500W/m2（平均）

供电要求

AC220V±10％

电阻

防雷接地电阻<10Ω工作接地电阻<4Ω

整屏技术参数（平面安装）

整屏解析度

1024点（宽）×256点（高）=262144点

净屏显示面积

长7.808m×高1.952m=15.24㎡

整屏面积

长7.878m×2.022m=15.93㎡

屏体厚度

≤100mm

整屏峰值功耗

12.2KW

整屏平均功耗

5.3KW

总配电量

13KW

整屏屏体重量

<390Kg

整屏屏体平整度

≤1mm

拼缝精度

≤1mm

整屏保修

保修年限

1年免费质保，终生成本价维护。

软硬件维修方式

屏前维修

第四章技术功能介绍

1、显示屏安装架及控制系统组成

显示屏安装架及控制系统组成由显示屏、显示屏驱动器、安装架及控制系统组成。

如图所示：

2、功能说明

本屏采用了多媒体和同步控制技术，其显示与播放与控制计算机屏幕上相应区域的信息完全一致，LED显示屏的图像色彩、对比度、亮度可通过软件调整。

◇图片显示可将各种山水、人物图片放到屏上显示。

◇动画播放可显示由动画软件制作的图文动画内容。

◇视频播放接入VCD/DVD、录像机、摄像机等视频信号源，屏上可显示视频画面；接入闭路电视信号，屏上便可收看各频道的电视节目。

◇组合显示利用编辑软件可将文字、图片、表格、动画和视频进行组合、迭加显示。

◇时间显示可采集计算机内的当前时间，并适时分幅显示，内容可包括：

年、月、日、星期、时、分、秒等。

◇温度显示接入温度传感器，显示屏可适时分幅显示当前温度

◇声音播放接入音响系统，可实现有声显示。

3、显示屏视频系统构成

LED显示屏系统由显示屏主体系统、编辑与控制系统、运行环境智能监控与安全保护系统、多媒体配套设备系统等部分构成，如图所示：

LED显示屏视频系统构成图

4、led显示屏系统组成

系统由显示系统、前端系统、计算机网络系统、音视频控制单元、配电控制系统，系统软件等几部分组成。

5、显示系统

显示系统主要由通信单元、数据分配和扫描单元、LED显示屏、控制计算机等几部分构成。

6、数据分配和扫描单元板

数据分配和扫描单元是模块化结构设计，它将显示数据按区域分配到显示屏上，并完成显示数据扫描。

7、显示屏屏体

显示屏是有许多显示单元模组组成，它们分成不同的区域接受数据分配和扫描单元传来的显示数据，以模组化结构显示。

保证系统安全可靠运行。

每一个模组有独立的排风系统，保证模组内温度一致，保证白平衡。

模组化结构设计，整个显示屏是由许多个单元模组组成，方便安装、调试和维修。

系统所使用的开关电源均使用通过国际安全认证的知名品牌、屏幕背后保留有维修空间，方便屏幕的安装调试，以及日后的维修维护等操作。

在显示屏背后安装有温、湿度探测传感系统，探头均匀分布在屏幕背后，为了保证系统寿命和显示效果，当温度和湿度高于某值时，控制系统将采用措施，如开启空调、排风扇，以调节显示屏工作温度及湿度，有效地延长显示系统的使用寿命。

当持续高温或湿度过高时，将报警并自动关闭显示屏。

在显示屏正面安装有亮度探测传感系统，它将当前采集的亮度值定时传送到控制计算机，控制计算机根据当前环境亮度值和播放内容调整显示屏的亮度和非线性灰度校正数据，以达到最佳观看效果。

8、前端系统

在显示屏控制室外，由控制计算机、编辑计算机、视频处理器等组成显示屏前端系统。

9、视频处理及控制单元

视频处理系统采用专业的多媒体视频控制器，自动完成视频信号地采集、处理及播放，我公司的系统软件功能强大，能让您轻易完成对视频、文本、图片、动画的编辑，具有电视画面上叠加文字、动画、静态图片、全景、特写、慢镜头、特技等播放功能，方便地完成整套节目的制作。

视频前端处理设备置于控制室外，负责显示信号的接收、处理以及发送，可以支持VGA、DVI、YUV输入，各种制式的视频输入。

对输入信号进行数字化处理，具有多种视频非线性补偿功能，视频处理系统采用先进的视频控制方式，自动完成视频信号采集、处理及播放，根据画面大小无级调整显示窗口。

10、视频处理器

视频处理系统采用专业的多媒体视频控制器，自动完成视频信号地采集、处理及播放，我公司的系统软件功能强大，能让您轻易完成对视频、文本、图片、动画的编辑，具有电视画面上叠加文字、动画、静态图片、全景、特写、慢镜头、特技等播放功能，方便地完成整套节目的制作。

视频处理器采用美国专业视频处理芯片与大规模可编辑逻辑芯片，具有极强的视频处理能力与多种显示屏控制模式，可处理来自四个以上视频源的信号，完成在显示屏上多画面叠加、多画面显示等功能。

输出采用LVDS接口技术，满足数据低噪声高速传输的要求。

视频前端处理设备置于控制室外，负责显示信号的接收、处理以及发送，可以支持各种制式的视频输入。

对输入信号数字化处理，具有多种视频非线性补偿功能，视频处理系统采用先进的视频控制方式，自动完成视频信号采集、处理及播放，完成对视频的完美处理。

视频处理器除了提供复合和S－Video 信号输入以外，还提供了分量YUV和RGB信号输入。

标准功能包括：

可选择输出纵向刷新速率为60Hz和75Hz，允许亮度最大且无抖动的图像。

在对输入的视频图像消除隔行的使用先进的运动补偿特性，消除了不需要的人为调整，支持16:

9显示设备,例如宽屏幕录影带和DVD.

在NTSC、PAT和SECAM标准制式下,可切换的复合信号和S－Video 输入.

噪点消除（可选的亮度和色度）.

对亮度、对比度、色彩饱和度和色调的调整。

11、计算机网络系统

采用系统集成的方式规划整个LED显示系统。

屏幕控制系统采用开放的计算机局域网络技术，能够将当今许多成熟的数字技术引入大屏幕显示系统。

如数据库技术、网络通讯技术、网络互联技术、信息自动化处理技术、接口技术、多媒体技术。

具备方便的控制方式和开放的接口协议，系统配备有标准网络接口，可接入计算机局域网，并能播网络信息（包括局域网内的视频、动画信号），共享网络信息资源，实现网络控制。

通过多媒体视频控制技术，可以方便地将多种形式的视频信息源引入计算机网络系统，如广播电视和卫星电视信号、摄像视频信号、录像机VCD视频信号、计算机动画信息等。

12、音视频控制单元

LED大屏幕显示系统具有多种视频、音频输入源，系统采用视音频切换矩阵对视音频源进行管理。

13、系统软件

14、高水准的显示屏控制系统

国际一流水平的灰度控制技术，具有4096级灰度显示能力和视频降噪处理。

智能化的控制技术，γ校正系数在2.2～2.8之间随意可调，通信线路工作状态的检测与回报。

具有300Hz以上的显示屏刷新频率。

15、稳定的高质量的显示功能

我公司具有多年的软、硬件开发经验，在视频接收电路、存储电路、高速读写电路、显示屏控制扫描电路中都进行了抗干扰处理，保证信号不受干扰。

整个显示屏屏闪烁感，无常亮点，图像清晰稳定，色彩还原真实，亮度一致性好，无马赛克现象，高速运动画面无拖尾现象，屏幕旋转或控制系统操作时不影响屏幕显示，无掉帧，无停顿感。

16、输入输出设备

系统采用先进的控制方式，可播放各种多媒体节目。

系统具有视频接口可接收多路及多种规格的视频信号。

系统具有音频接口，预留有音箱位置与音频线路，方便日后用户音频系统的接入。

17、显示屏播放功能

播放系统配有多媒体软件，可以灵活输入及播放多种信息：

图形、文本、动画、视频、声音等，支持VGA显示，具体功能有：

视频接口：

（1）系统与电视系统兼容，支持各种视频制式：

NTSC、PAL、SECAM等；

（2）可以实时显示真彩色视频图像，实现现场实时转播、精彩画面的回放功能；

（3）可以转播广播电视、闭路电视及卫星电视；

（4）播放电视机、录放机、摄像机、影碟机、VCD、DVD以及自制视频节目；

（5）能够实现视频处理多窗口、动态切换、缩放等功能，并能在显示屏上任意开窗口进行视频的播放；

（6）具有在视频画面上叠加文字信息、全景、特写、慢镜头和特技等实时编辑的播放功能以多种特技混合效果的功能，可以方便的实现各种信号源的无缝切换；

（7）能够同时接入多路视频信号。

（8）播放来自各种设备的视频信号，具有视频切换矩阵，能随时编辑、切换不同的视频源，多种视频源可通过多种多媒体控制器同时监控与切换，并可对视频画面进行缩小或放大操作。

（9）具有在同一块显示屏上同时播放视频画面及文字的功能，且左右比例可调；

（10）可对新闻和重要通告进行编辑、播放以及即时发布，并有多种字体供选择。

文字显示：

可播放多种文字的各种字体、字形和不同的文字信息，以及各种符号。

还能实现单／多行平移、单／多行上／下移，左／右拉，上下推，翻页、移动、旋转、飘雪、缩放、闪烁等十余种显示功能，可以输入中文、英文、西班牙文、法文、拉丁文、俄文、希腊文、日文等不同的国家文字以及数字符号等。

计算机图像信息：

可播放不同格式的图形、图像文件。

如：

BMP、TGA、JPG、GIF等。

动画播放：

能播放用ANIMATORPRO、3Dstudio、3DSMAX等软件制作二、三维动画，并支持用压缩卡采集的AVI信号，的软件包具有方便的界面接口，丰富的材料库，形体库和先进的渲染技术，能制作高质量的三维动画，使广告创意成为逼真的现实。

声音同步：

提供多通道声音接口，视音频切换矩阵输出与视频同步的音频信号，通过两芯屏幕专用音频电缆，将音频信号送到功放，达到声像同步，视频、音频信号可同步切换。

支持声卡及CD－ROM等多媒体设备，可播放WAV/MID等声音文件，还可直接控制CD唱盘。

网络接口：

网络接口具有IEEE802.3以太网络接口。

具备方便的控制方式和开放的接口协议，系统配备有标准网络接口，可接入计算机局域网，并能播出网络信息（包括局域网内的视频、动画信号），共享网络信息资源，实现网络控制。

采集播出各数据库实时数据，实现远程网络控制，通过网络系统可能进入Internet网。

18、其他功能

具有白平衡控制技术；

具有文字、图象编辑功能，在编辑时不影响屏幕的正常播放。

具有声音接口，可接入音频设备，达到声像同步。

可根据环境自动和手动调整显示屏亮度，采用每色逐点非线性视频校正技术，提高视觉效果。

可调节对比度及白平衡。

画面清晰、稳定，色彩逼真。

能补偿人眼对亮度的非线性感光特性。

具有锁屏、清屏显示功能。

配电系统具务全面保护功能，对过压、欠压、过流、缺阻、短路等异常情况具有监测、记录、自动保护功能。

系统可以手动选择各种节目源进行播放。

系统可以根据编排好的程序定时、定长、定节目源编排节目。

当系统发生严重错误时能自动关闭、报警，保证系统运行时的安全性和可靠性。

系统可以接收计算机网络的控制命令并显示相应的资料和画面。

LED显示屏系统与信息编辑系统匹配，各个系统的信号彼此兼容，接口连接无障碍，使用及连接方便。

系统操作灵活简便，维护方便，软件系统稳定可靠。

19、系统优点

制作容易：

开发工具是基于WINDOWS面向对象的多媒体平台，所见即所得。

采取图标工具栏，无需编程。

内容丰富：

本系统支持多媒体及外围设备，使LED显示屏显示的内容丰富多彩。

如：

声卡、视卡、CD－ROM、触摸屏及各种视频设备。

布局随意：

强大的软件功能可单独显示视频、文字或图像等；可在同一屏上显示多种信息，任意编排；还可在视频图像上叠加文字信息、动画等。

应变能力强：

在正常播出过程中，如需临时增改内容，可锁定当前画面，无需关机“黑”屏。

系统演播机可与远程智能控制器通讯，实现远端摇控，开、关机及数据信息的传递等多种监控功能。

20、可扩展性

显示屏控制系统具有很好的可扩展性，它用计算机局域网技术，预制标准的通讯网络接口以备扩展，使显示系统能采用未来数据库技术、网络通讯技术、网络互连技术、信息自动化处理技术、接口技术、多媒体技术。

对于我公司开发拥有自主产权的数据库软件、多媒体软件，提供免费升级服务。

21、关键技术

DVI显示接口技术

在LED显示屏中利用DVI显示接口技术，由于没有D/A和MD转换过程，避免了图像细节的丢失，从而保证了计算机图像在显示屏中的完美再现。

我公司的视频处理器利用美国TI公司的技术，可直接输入DVI信号。

22、显示接口技术

在LED显示屏中利用DVI显示接口技术，由于没有D/A和MD转换过程，避免了图像细节的丢失，从而保证了计算机图像在显示屏中的完美再现。

我公司的视频处理器利用美国TI公司的技术，可直接输入DVI信号。

23、多媒体技术

利用当今高速计算机的多媒体性能与网络技术以及我公司生产的视频处理器的配合，我们的LED显示屏具有强大的多媒体播放功能。

显示屏可播放文字、二／三维动画以及各种多媒体文件，视频上可叠加文字、动画等各种计算机图像信息与声音信息，图象大小可任意调节，播放时间与顺序可任意设定。

24、视频信号处理技术

一个高品质的LED全色显示系统，除了发光部件的正确设计外，其视频信号的处理也是非常重要的，能否真实、可靠、高质量的还原图像，取决于视频信号的正确处理。

25、色空间转换

我们利用大规模可编程芯片与DSP处理器对视频信号的红绿蓝色坐标进行适当的调整（色空间变换）后送至LED显示屏，满足视频信号真实再现的要求。

26、色温调节

我们可完成从3000k至9500k色温的连续可调，在不同的环境亮度下，配合不同色温调节使显示屏呈现最佳的效果。

白场色品坐标根据使用环境在色温5000k～9500k之内连续可调，按CIE1931表色系统，允许为∣ΔX∣《0.030

27、对比度处理

在对视频信号对比度做动态调整的同时，我们也对显示屏体进行了处理以提高显示屏的自身对比度。

采用高品质的发光二极管。

屏幕的表面进行黑化处理，黑色的显示屏罩壳选择低反光系数的设计形状。

28、亮度调节

为了保证在不同光强环境下的观看效果，我们可采用手动或自动方式对显示屏进行多级亮度调整，以达到最佳的观看效果。

29、轮廊增强处理

我公司采用大规模芯片进行图像轮廊处理，可使图像的显示更加清晰、逼真，同时又不便图像过于生硬。

30、降噪

我公司采用大规模可编程集成电路开发了具有递归和中值滤波功能的LED控制系统，更好地改善了全色屏视频图象的观赏效果。

31、同步换帧技术

为了满足显示屏显示信息在摄像机、照像机的拍摄重放过程中具有很好的效果，我们在显示屏中运用了锁相环技术，保证了显示屏的同步换帧和同步刷新。

32、运动补偿

我们利用帧预测技术，借助于专用芯片完成了视频图像的运动补偿，从而消除了显示屏图像出现的锯齿、拉毛或图像模糊，分辨率降低的现象，以达到最好的显示效果。

33、高速图像刷新技术

我们采用的分散式控制方式，可以使显示屏具有极高的刷新频率（300HZ），可满足人眼长时间观看而不疲劳的要求，同时也方便了摄像机的转拍。

34、逐行视频处理方式

在我们的全彩LED显示系统里应用了HDTV技术，采用了1/60s满扫描625行线的逐行方式和运动补偿技术，既保护和PAL方式的亲和性，又确保了闪烁少的平滑显像，使影像成比便缩放，具有更精细、更清晰的画面。

35、适合的LED变换

我们采用了在通常γ校正（γ=2.6）的基础上再加一阶段适合全彩色LED的γ校正的方法（见下图），根据LED的发光、亮度特性和全彩LED的安置环境，在系统中将校正系数制表，由此可以实现信号的线性化，从而提高图像自身的对比度和清晰度。

36、高性能的控制机制

在普通家庭里都浸透着多媒体的今天，做为显示终端的LED全色显示屏必须能够根据各种各样需要提供最适合的载体的功能，以满足网络多媒体的需要。

可以支持PAL、NTSC制式的接入，采用统一的视频处理技术，保证所有制式图像显示效果的最佳性，对RGB信号无级缩放，以满足适合的显示尺寸。

支持VGA输入，实现文本、动画显示，有多种显示功能，如：

旋转、飘雪、移动、展开缩放、色彩交替等。

支持实时亮度、色度调节，外置亮度传感器手动／自动4级以上亮度调节及色度的微调。

具有4096级灰度显示能力，能实现每色非线性256（8－bit）级灰度，具有16.7M色以上的表现能力。

支持亮度均一性校正，采用制表方式实现像素亮度一致性校正，可实现相邻像素间亮度差在10％以内。

37、动态像素控制技术

我公司自主开发的“动态象素”控制技术，即图象解析度提升技术，系采用独特的电路设计，打破固有的物理象素的限制，可以使发光管组合出4倍于以前的逻辑象素，数倍地提高了图象分辨率，尤其是在视频图象的表现上，可以使图象表现得更柔和，更细致。

为增强混色效果，提高画面的清晰度和观赏性，采用品字型排列方式，从而使显示屏具有虚假象素的物理条件。

38、恒流源技术

目前，LED显示屏的驱动方式有两种，一种为恒压方式，另一种为恒流方式。

用恒压驱动易造成LED发光亮度的不一致，另外由于电流的不一致性，将导致主波长的弯化，引起色度的不一致，容易造成“马赛克现象”，同时影响显示屏的使用寿命。

针对恒压驱动的缺点，我公司采用了国际上一些著名的IC生产制造厂家推出的具有恒定输出电流控制功能的逻辑功率驱动IC，从而确保了LED显示屏亮度、色度一致性的要求，较好地改善了显示图像的画质，从根本上克服了“马赛克现象”。

另外，我公司经过几年的工程应用实践，对于此类恒流器件进行一些完善，使各LED驱动电流的差值降到最低。

39、显示屏配电技术

本系统为复杂的大型电子系统，元器件多、功耗大。

为保证系统的可靠运行和安全拟采用高性能的开关电源，对大屏采用保护接地、防静电接地、屏蔽接地多种等多种接地措施。

电源接地线：

（1）动力电：

三相五线供电方式，220V开关电源供电，其在电压波动±15％下仍可正常工作。

（2）显示系统开关电源质量优，转换效率高。

（3）专用地线，接地电阻≤4Ω。

40、热拔插技术

1、显示屏各模块之间采用低压小信号传输模式，接口具有缓冲与释放浪涌电流与电压的能力，可在不断电模式下进行各模块的更换。

2、显示屏各开关电源均采用具有安全护套的快速连接件进行电气连接，可保证开关电源在不断电的情况下进行更换。

3、关键主控制系统采用冗余技术，可保证更高的运行安全性。

41、显示屏安装结构设计

骨架结构设计

屏体骨架的设计结构如图所示，我们把它看成由箱体架、边框架构成。

箱体架：

屏体正面部分，用于连接和固定显示箱体。

边框架：

屏体四周部分，用于支撑屏体、并与固定面连接。

骨架是整个显示系统的筋骨，设计施工中我们将把握如下几点：

◇骨架的刚性

◇连接强度

◇连接孔尺寸与位置精度

◇表面防腐性能

42、防静电设计

静电即相对静止不动的电荷（Electro-Static），通常指因不同物体之间相互摩擦而产生的在物体表面所带的正负电荷。

静电放电即指具有不同静电电位的物体由于直接接触或静电感应所引起的物体之间静电电荷的转移（Electro-Static-Discharge）。

通常指在静电场的能量达到一定程度之后，击穿其间介质而进行放电的现象。

⑴静电产生的原因

从微观上说,根据原子物理理论，电中性时物质处于电平衡状态。

由于不同物质原