室外全彩显示屏技术方案.docx
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室外全彩显示屏技术方案
室外LED电子显示屏
技
术
方
案
书
大贺传媒股份有限公司
二00五年八月
第一章公司简介
1.1公司规模
创立于上世纪90年代的大贺企业，已成为亚洲地区最具实力、市场网络最广、科技含量最高的现代化专业户外广告公司，已于2003年11月在香港上市（上市代码：
8243）。
大贺传媒股份有限公司是南京市政府认定的高科技企业，并为南京市AAA级信用企业。
是一家专业从事LED显示屏开发、生产、销售、服务于一体的综合性高科技企业。
在全国二十多个重点城市设有办事机构，拥有完备的营销网络和售后服务体系，产品已出口到国外。
.公司技术力量雄厚，拥有国内先进的LED显示屏生产基地；拥有一流的进口设备；拥有自己的技术开发中心；拥有一千平方米的作业面积和两条现代化流水线。
主要生产设备包括波峰焊机、超声波焊机、SMT表贴机、逻辑分析仪、多功能检测台等。
拥有一支由专家、硕士、高级工程师组成的开发生产队伍，公司汇集了全国优秀的光电技术、微电子技术、计算机技术和视频技术、多媒体图像处理、电脑网络等方面的高科技人才。
大贺传媒股份有限公司的LED显示系统以其优异的质量和良好的售后服务在全国同行中享有较高的声誉，目前本公司是中国LED显示屏专业委员会会员单位。
通过了ISO9001国际质量体系认证。
2003年4月应邀参加ISE国际标识展（美国举办）并获国内外同行业一致好评！
大贺传媒股份有限公司位于新港经济技术开发区内,自已建有科技园,作为开发和生产的基地,通讯联系和交通方便。
1.2公司架构
1.3公司产品概述
大贺传媒股份有限公司以市场为导向,不断地拓宽自已的业务范围,以计算机信息工程、多媒体技术的应用为基础,进行多系统集成化开发,使LED显示屏的应用领域不断扩大,功能更加齐全,目前公司的业务范围已经发展到以下一些领域:
室内LED显示系统（单色、双基色、全彩系统；贴片显示系统）
室外LED显示系统
机场、车站、码头、商场、宾馆的视频图像、文字和数据的综合信息显示系统
户外传媒电子显示系统
1.4公司的生产和开发能力
公司有雄厚的技术开发能力,从事设计和技术开发的技术人员文化程度都具备大学以上学历，有较多的工程师和高级工程师多年从事技术开发和工程设计,知识面很宽,在系统集成设计方面经验丰富。
公司内建有高速计算机网络,拥有计算机数十台,实现了公司管理、技术开发现代化.
公司拥有较大的产品生产、调试、演播大厅,有多种实验网络工具设备和仪表.
公司有专业施工队伍,具有工程施工调试安装的综合能力。
下面提供一些公司实物图片，以供参考：
单元箱体白平衡调整
显示屏防水实验
单元箱体调试
焊接加工
全自动LED测试
全彩发送卡
1.5公司的服务宗旨
●大贺传媒股份有限公司的宗旨是“质量第一,服务和时”.
●为保证产品质量,公司十分注意增强全体员工的质量意识,除进行培训之外,公司建立了比较完整的质量保证体系,质控部设专职质检人员,对元器件检验和入库,生产制造、调试检验、出厂严格把握质量关,有合格证方能出厂。
●为了向用户负责,确保大贺传媒股份有限公司的产品和系统能正常运行,公司设有专门的培训中心,负责对用户进行系统硬件和软件技术的培训,直到用户技术人员掌握使用和维护显示屏系统技术为止。
●大贺传媒股份有限公司还设有专门维修服务中心,有专职工程师负责售后维修和服务,实行系统和产品终身维修,能和时地满足用户要求.
●1.6公司部分业绩表
室外屏
室内屏
宁波市广告美术有限公司
南京中浙投资发展有限公司
浙江东阳市交巡警大队
江都市丁沟中学
陕西汉中市新天地公司
福州市体育局
江西景德镇广场全彩色显示屏
江都市丁沟中学
南京汇尚科技有限公司
新港开发区管委会
天津顶新集团
南京禄口国际机场边防检查站
湖北红安旭东广告有限公司
江苏鸿运联运配载总公司
金湖大成广告公司
南京海事局
苏州太仓人民广场全彩屏
金陵图书馆
世界资本论坛（南京）
电化教育馆
南京高精齿轮厂
丹凤街政务中心
江西上饶加油站
徐州铁路广告装饰信息网络有限公司
南京进出口口岸公司（出口意大利）
常州国土资源局
阜阳科学技术出版社
黄山利达实业公司
滁州资产经营有限公司
西安农业银行博白支行
武警武汉消防总队
江西东华体育馆
南京十二中
蚌埠中级人民法院
怀远一中
浙江桐乡菜市场
1.7公司部分业绩实物图
（江苏省苏州市太仓人民广场室外全彩图）
（江西景德镇市人民广场室外全彩）
室内贴片全彩系统
南京禄口机场室内显示系统
安徽怀远一中室外复色显示屏
南京十二中室外复色
第二章概述
一、屏幕设计要点
1.需求
由于现代社会已进入信息时代，信息传播在现代生活领域占据了越来越重要的地位，人们对视觉媒体的要求也越来越高，要求其反映迅速、现实、醒目。
而传统的宣传和公告载体已越来越不能满足现代化社会的需要：
公告牌公告的发布速度过慢、信息的更新手续过于复杂、并且灵活性不足，所以随着LED显示屏价格的巨幅下降和功能的不断改进，具有卓越远见的决策者们在众多的宣传媒体，如磁翻板、电视墙、投影等动态显示屏中选择了LED（发光二极管）。
随着社会的发展，信息迅速传递是二十一世纪人们追求的模式。
现代社会信息千变万化，人们对生活设施的要求上升到了一个新的水平，原有的信息宣传模式逐渐落后于人们需求，为了改变这种状况，顺应信息社会里人们的要求，业主决定有计划、有目的地安装一块电子LED显示屏，用于播放广告图画，还可以装载语音系统，改变以前用固定不变的公告牌发布信息的局面。
商业信息瞬息万变，传统的路牌、霓虹灯已无法胜任今日大规模、大容量的信息传播要求，这在一定程度上限制了商业发展与经济腾飞。
现代化的发展必须呈现一种新的媒体，用于补充报纸、杂志、电视、广播四大媒体的不足。
户外电子大屏幕是面对大众的广场式新颖传媒，广告冲击力强，市民家喻户晓。
电子LED显示屏，由于其色彩丰富如大型电视机、迅速反映信息如计算机、画面刷新速度如电影，而成为当今广告界追求的热点，被称为世界第五大媒体。
LED户外广告骤然成了炙手可热的广告媒体。
一块面积大的户外广告适用于特定区域内的特定群体目标，市场针对性强，可以针对不同城市乃至不同街区的人口和消费水平，生活习惯等，进行高效的宣传。
不仅如此，我司设计的户外显示屏外观优美，结构线条赋有高科技、高技术时代的象征，更是广告公司实力的标志。
户外广告能够起到美化城市环境的作用，户外广告不仅可以照亮城市夜景，还可以增强城市现代感，调节城市建筑增添亲切感，更容易被广大市民所接受。
二.设计依据的标准
1．SJ/T11141LED显示屏通用规范
2．GB2421电工电子产品基本环境试验规则----总则
3．GB2422电工电子产品基本环境试验规则----名称术语
4．GB2423.1电工电子产品基本环境试验规则----低温试验方法
5．GB2423.2电工电子产品基本环境试验规则----高温试验方法
6．DB8898-88电网电源供电的家用和类似一般用途的电子和有关设备的安全要求
7．DB9366-88计算机站场地安全要求
8．GBJ65-88工业与民用电力装置的接地设计规范
9．GBJ79-85工业企业通讯接地设计规范
10．SDJ8-98电力设备接地设计技术规程
三.屏幕的分辨率要求
根据我们的经验，显示屏的分辨率应大于或接近于300X200点，才能具备良好的视频显示效果，分辨力越高，画面越细腻。
但是，同样面积的情况下，分辨力越高，造价越昂贵，所以，应根据要求的面积，在满足分辨力接近300X200的情况下，合理选择像素点的规格。
四.色彩再现性
全彩色LED显示屏是依靠红绿蓝三种基色的发光二极管（LED）组合出彩色，它的范围由各个发光元素的色波长、亮度比、亮度以和灰度级来决定。
色彩的再现范围由三基色的波长组成的三角形面积来决定，面积越大越好。
基色本身是否纯正，直接影响屏幕的色彩还原性。
为了保持白平衡，基色亮度比为R：
G：
B=6：
3：
1。
色彩再现的精彩程度取决于三基色的灰度级数，灰度的实现是通过控制LED管的电流的占空比来实现的。
我公司使用了成熟的1024级灰度控制技术，并将其应用于全彩色LED显示屏，使全彩屏能够再现1667万种色彩。
为了能够再现清晰的影像，屏幕还必须具有足够的换帧频率，我们采用了独特的技术，可每秒传送60幅以上的画面，达到和计算机显示器同步。
而国内其它厂家为了解决传输速度不够的问题，常采用抽帧或抽点的办法，屏幕会产生与速度相关的“闪烁”、画面晃眼、眩目等现象，我公司使用的显示屏完全克服了以上缺点，达到极佳的视频播放效果。
五.屏幕亮度
为了能够显示鲜明的画面，屏幕需要足够的亮度，亮度的单位是cd/m2。
亮度与单位面积的LED数量、LED本身的亮度成正比。
LED的亮度与其驱动电流成正比，但寿命与其电流的平方成反比，所以不能为了追求亮度过分提高驱动电流。
为了能够显示出亮度均一的文字和图像，不受周围光线的影响，屏幕应具有足够的对比度。
不发光时的亮度与环境光照、屏幕反射系数成正比，而对比度则成反比，对比度越高，屏幕显得越亮，我们深切地认识到对比度对人眼的影响，所以我们在提高屏幕亮度的同时，尽量降低屏幕表面的光反射系数，屏幕表面材料的光反射系数控制得越低，在屏幕最高发光强度不变的情况下,即可保证有较高的对比度。
对于表面光反射系数的控制，我们采用特殊的材料与特殊操作工艺，来保证其有效光反射系数不大于3.5%。
一般说来，对比度应在10左右，人眼才会有一个比较舒适的感觉，根据我们的经验，我们设计屏幕的亮度大于6000cd/m2。
在选择LED时要综合考虑屏幕的安装位置、环境的照度、主要观众所在的位置确定LED的亮度与视角，我公司生产的全彩屏由于采用了进口的LED发光管，配合合理的驱动电路设计和显示模块封装工艺，可以保证亮度高于6000cd/m2。
六.屏幕的结构和散热措施
屏幕的结构设计也是一个非常重要的问题，除了强度，还应该考虑防水、防潮、防雾、通风散热、防风、防腐蚀等方面的问题。
此外，还应该留下维修通道与维修空间。
屏幕采用箱体结构，屏体结构设计主要采取了以下措施：
1）单元模块采用阻燃、抗老化、耐高温的PVC材料制成，灌胶处理，全密封防水结构，单元模块与箱体的连接部位采用橡胶密封圈，有效防止雨水和粉尘对电路和元器件的侵蚀。
2）箱体设计有导水槽，即使漏水，也不会流到电路上；箱体的散热通风孔加装海绵过滤网，防止粉尘进入。
3）单元模块可从箱体后面拆卸，极大地方便了维修，使显示系统长期稳定运行更有保证。
4）箱体表面作氟碳喷涂处理，支架采用不易锈蚀的镀锌角钢制作，安装螺丝涂防锈漆，防止锈蚀。
5）支撑架留有维修走廊和维修空间，方便维护工作。
6）LED工作时发热是不可避免的.对于屏幕系统来说，散热措施必须仔细考虑，以确保LED的寿命、发光亮度、色匀度、系统的平均无故障时间等主要技术指标。
对于散热问题，我们采用了以下办法：
1．发光模块内PCB板的导热设计
2．显示板上热对流风道的设计
3．箱体后盖装有轴流风机，可把热空气抽出，使较冷的空气靠负压补充进箱体，达到散热的目的。
七.供电系统
由于屏幕的功率较大，为了减少对电网的影响，应考虑三相平衡等问题，并采用分步上电，减少对电网的冲击，此外，还应考虑防雷接地、防触电等安全问题，因此，应配置低压配电柜。
屏幕配电系统采用三相五线制供电，采用漏电保护开关防止触电；采用自动空气开关进行过流、过压和短路保护，采用安装避雷器保障了显示屏系统的安全。
第三章系统设计方案
3.1.硬件构成
3.2显示屏箱体组成
3.3全彩控制系统图例
说明：
如图所示，为我公司研制的LED全彩显示屏控制系统。
该系统采用电磁隔离技术，支持热插拔，提高了系统的可靠性和稳定性；移植了千兆以太网等高速网络技术，该系统由DH2002主控卡、DH2002全彩HUB板、网络传输线和屏上线路组成。
主控卡采集显卡的数据输出，通过超5类网线传输给HUB板，HUB板再将各级灰度的数据输出到显示屏上。
DH2002主控卡放置于计算机PCI插槽内，通过DVI接口从显卡采集数据，全彩HUB板可放置于显示屏后端。
3.5软件构成
第四章系统硬件方案
4.1全彩显示屏屏体参数
4.1.1物理参数
序号
项目内容
技术参数
1
箱体保护等级
符合国家有关标准
2
平整度
整屏＜±2mm,模块间拼缝＜1mm
3
平均寿命
≥10万使用小时
4
失控点
＜1/10000（连续使用时）
5
供电
380V±10%；AC50HZ，三相五线制
6
连续工作时间
≥48小时
7
使用环境
-20℃∽+65℃，10%∽95%RH
4.1.2光电参数
序号
项目内容
指标参数
1
像素间距
20mm
16mm
2
像素组成
2红1纯绿1纯蓝
2红1纯绿1纯蓝
3
管芯组成
美国CREE管芯或日本日亚
美国CREE管芯或日本日亚
4
像素密度
2500点/m2
3906点/m2
5
屏幕亮度
≥6000cd/m2
≥8000cd/m2
6
可视距离
15-250米阳光直射下，图像清晰可见
4.1.3技术参数
序号
项目内容
指标参数
1
灰度等级
逐点各基色各256级灰度，具有γ校正
2
灰度校正
有非线性纠正技术
3
图像调节
白平衡、对比度、视觉、色度调节、单模组亮度调节
4
图像处理
图像有降噪、增强、运动补偿、色坐标变换处理
5
驱动方式
静态锁存/恒流驱动
6
亮度均匀性
整屏单色最亮时，最低像素亮度/最高像素亮度＞0.9
7
刷新频率
≥240HZ
8
扫描速度
≥1000HZ
9
输入信号
彩色电视1VPP75Ω、视频信号（RGB）和标准计算机信号
10
软件接口
WINDOWSNT、WINDOWSXP、WINDOWS2000
11
显示模式
24位真彩色640×480
12
抗电强度
50HZ 1500V（交流有效值）1分钟情况下不击穿
13
平均无故障时间
≥10，000小时
4.1.4整屏
点间距20mm屏体尺寸
●行列数：
336（行）X640（列）=215040象素
●净显示尺寸：
6.72mX12.8m=86.01m2（设计尺寸）
●失控点：
<0.01%
4.2其它重要光电指标
●发光二极管、集成电路、电阻、接插件均采用进口波峰焊接机波峰焊接（机器焊接）生产,从而避免了人工焊接的诸多不可靠因素,增加了系统的可靠性并大大延长了系统寿命。
●显示屏系统电路设计先进合理,亮度均匀,图象稳定,无闪烁,图象移动时无抖动,不存在市场上常见的因刷新频率低而产生的水波纹现象。
●显示屏显示单元采用模块化的设计结构，安装、维护、维修极为方便。
●印刷线路板采用优质板材,采用热风整平工艺,并进行通断测试,印刷线路板的平整度、可焊接性均大大提高,从而使系统的可靠性增加。
4.3通讯部分设计方案
4.3.1通讯卡设计原理框图：
┌────┐┌─┐┌──────┐┌─┐┌──┐
│行计数器├─┤行││读地址计数器││存││数据│
└────┘│比│└───┬──┘│储├─┤切换│
┌────┐│较│┌─┐│┌─┐│器││和│
│行坐标 ├─┤器├─┤写│││├─┤１││差分│
│寄存器 │└─┘│地│││地│└─┘│驱动├─
└────┘│址│└┤址│└──┘
┌────┐┌─┐│计││切├──······
│列计数器├─┤列││数├──┤换│┌─┐┌──┐
└────┘│比││器││器││存││数据│
┌────┐│较├─┤││├─┤储├─┤切换│
│行坐标 ├─┤器│└─┘└─┘│器││和│
│寄存器 │└─┘│ｎ││差分│
└────┘└─┘│驱动├─
4.3.2通讯卡设计信号说明：
CLKIN：
输入的时钟信号；
H_BLACK：
输入的行消隐信号；
V_SYNC：
输入的场同步信号。
它们均来自LED专用显卡；
DATA_IN：
由LED专用显卡送来的红绿数据信号；
DATA_C：
由计算机总线送来的数据；
DECODE：
由计算机总线送来的编码信号；
PCLKOUT：
输出的时钟信号；
H_BLACKOUT：
输出的行消隐信号；
V_SYNCOUT：
输出的均同步信号，可经过远距离传输；
DATA_OUT：
输出的数据信号，可有效降低传输信号的频率，保持远距离传输；
4.3.3通讯卡设计功能描述：
数据编辑：
完成显示屏窗口尺寸的设置；
γ校正：
我公司的LED显示系统采用双重γ校正设计，由计算机设置γ校正曲线，完成数据的非线性调整，在系统中为第一次γ校正；通过第二次γ校正，调节红、绿管的电流值，以实现动态白平衡调整；
亮度调整：
由计算机设置，可对模块不均匀性进行调整；
对比度增强：
对显示画面进行数字处理，保证画面有较高的清晰度；
降频处理：
降低系统的传输频率，可使数据传输得更远；
编码控制：
与DATA_C合起来使用，完成数据编辑、γ校正、亮度调整、对比度调整等功能的设置；
时序控制：
产生本系统所使用的各种时序信号；
4.4控制板设计原理：
4.4.1控制卡设计原理框图
见下页附图。
┌───┐┌────┐┌────┐
图像数据│从控制││扫描控制││扫描控制│
─────┤├─┤│││
│处理器││ 模块１├────┤ 模块ｎ│
└───┘└─┬──┘└─┬──┘
│ 横向联级 │
┌─┴──┐┌─┴──┐
│显示屏体││显示屏体│
│├────┤│
│ 模块１││ 模块ｎ│
└────┘└────┘
4.4.2控制卡设计信号说明：
PCLK：
输出时钟信号；
H_Blank：
输入行同步消隐信号；
V_SYN：
输入场同步信号，这些信号均是由通讯卡送来。
Data—in：
输入的红、绿数据。
Light—c：
输入的亮度控制信号，由外部送入。
Latch：
输出的数据锁存信号。
Clkout：
输出数据同步时钟，可用来作为驱动芯片的移位脉冲
Clrout：
输出的清零信号，可用来作为驱动芯片的使能控制。
Data—out：
经过灰度编码后的显示屏输出数据，可用来作为驱动芯片的数据输出。
4.4.3控制卡设计功能描述：
本控制板的主要控制芯片采用ALTERA公司器件，该系列芯片是一种嵌入式可编程逻辑器件，具有实现宏函数的嵌入式阵列，可实现高效存储器和特殊的逻辑功能，有高达4096位的内部RAM，10000~250000个可用门，支持多电压I/O接口，通过外部EPROM、集成控制器或JTAG接口实现电路集成，时钟锁定和时钟自举功能有助于减小时钟延迟/变形和对时钟进行倍频，并可实现高速、多输入逻辑函数的专用级联链。
本系统中的控制板通过该芯片进行集中控制。
长线接收：
完成远距离的数据接收，有效消除干扰和共模噪声，保证数据接收的正确性。
时序控制：
产生系统所使用的各种时序信号
非线性调整：
完成数据的非线性曲线调整，在系统中为2次γ校正。
灰度编码：
保证真正24位真彩效果。
亮度控制：
接收外部送来的控制命令，调整显示屏的亮度。
行列译码：
选择本控制板控制行列范围。
4.5驱动部分设计原理：
4.5.1驱动部分设计原理框图
4.5.2驱动部分设计功能描述
本屏系统使用静态恒流源驱动模式，在原理和结构设计上都采用了当今国内领先的技术，使该屏的高科技含量大大增加。
每一个驱动板的信号通过一根40针的扁平数据线从前一个驱动板输入，再输出到下一个驱动板。
为提高抗干扰能力，驱动板上控制信号采用差分模式，由3486作为接收驱动器。
数据信号采用级联方法，为提高亮度，提高发光管寿命，采用恒流驱动方式。
每块驱动板输入24路数据信号，输出24路数据信号。
二种颜色的驱动电源分开，分别供电，大大减小了彼此可能的干扰。
驱动芯片相比于普通恒压源芯片，更具有不可比拟的优势。
恒流源芯片使驱动电流保持不变，即发光二极管上电流恒定。
这就决定了它必然有以下优势：
1、电流恒定使得发光管亮度恒定（灰度不变情况下），不像恒压源需要用限流电阻来保证发光管的电压恒定，而这种保证显然会因印制线上阻抗、电源电压以和片内压降的不准确性导致发光强度（在等灰度下）在各个像素点之间不均匀；
2、用恒压源驱动发光管非常不安全，任何电源上的干扰都会原封不动的反映在发光管上，假如有一个干扰脉冲加在了电源上，在脉冲尖峰的瞬间发光管的电流就会相应的有一个尖峰，如果电流尖峰大于额定电流就会对昂贵的发光管造成伤害，大大减低了发光管的寿命，而恒流源则完全不存在这些问题，因为它的电流恒定，不存在脉冲尖峰现象。
3、如果不采用恒流源驱动会导致管压降不一致，屏体亮度不均匀，而采用恒流源驱动则能保证管压降一致，屏体亮度均匀。
4.6屏体安装设计依据
4.6.1设计依据
1、地区抗震设防烈度为8度。
2、建筑结构荷载规范（GBJ9-97）。
3、建筑抗震设计规范（GBJ11-89）。
4、建筑物防雷设计规范（GB50057-94）。
5、工程建设标准强制性条文（房屋建筑部分）。
6、中华人民共和国防震减灾法。
7、部分建筑物结构设计图纸。
4.6.2材料
1、型材、板材：
Q235
2、线材：
I级钢筋，II级钢筋。
3、混凝土强度等级：
C30。
4、焊条：
E43、E50。
5、防锈底漆、面漆。
6、接地线。
4.6.3显示屏框架的抗风设计
风压调整系数：
1.20（按百年一遇考虑）。
地面粗造度类别：
B类。
风压沿高度变化系数：
ｕＺ＝1.50。
风荷载体型系数：
ｕＳ＝1.30。
风振系数：
β＝2.50。
风荷载标准值：
ｗＫ＝1.20xβxｕＳxｕＺxｗｏ
＝1.20x2.50x1.30x1.50x0.6
＝3.51ｋＮ／ｍ２
荷载的分项系数：
γ＝1.40。
抗风总体要求：
抵抗12级风。
4.7屏体配电技术和散热处理
4.7.1屏体配电技术
显示屏的配电技术是保证系统正常可靠工作的必要保证，忽视这方面会造成重大事故，甚至引起火灾。
大贺显示屏均配有专用的配电系统，从各方面保证显示屏的可靠运行。
大贺显示屏配电系统有以下特点：
在大屏控制室直接开、关大屏，配电系统具有远程控制功能。
具有供电指示功能。
具有过流、短路、断电等多种保护功能，可自动处理各种应急情况。
具有定时自动开关屏的功能，具有多路输出和延时上电的功能；
智能化的电源可实现风扇的自动开启和关闭，过热的自动保护，并能自动恢复，无需人去维护；
显示屏开关电源具有输出功率稳定、纹波小、噪声小、重量轻等特点。
4.7.2屏体散热技术
显示屏散热处理主要体现在以下几点：
智能化配电箱可以自动检测并控制散热专用风扇自动开启和关闭。
专门设计了风机延时关机功能，关机后风扇照常工作。
防止因电源关断后一段时间内，屏体温度仍然很高而烧坏元器件。
选用大功率风机加大屏内空气流动速度，使温度迅速降低，进风口增加防尘网使屏体内的灰尘减少。
大功率芯片增
升级会员 