LED 显示屏技术方案设计.docx
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LED显示屏技术方案设计
设
计
方
案
商务代表：
陈丽
联系方式：
186********5
第一章 公司简介
深圳路升光电科技有限公司是大族激光（股票代码002008）全资的一家高新科技企业。
深圳市路升光电科技有限公司是全国实力最强、规模最大、占地1800亩、员工480名、价格最优、经验最丰、售后服务最佳的LED显示系统专业生产厂家之一。
公司拥有生产LED数码管、点阵块、背光块、发光二极管系列、印制电路板、LED显示屏等产品的专业工厂，在目前国内同行业中具有三大优势：
1.从LED材料生产到元器件筛选，从数码管/点阵块/像素管封装、单元电路板/户外型防水单元箱到屏体的总装调试，不仅具有先进的生产手段和质检手段，而且建立了完善的工艺保证体系。
2.在关键的元器件上，独家代理台湾国联、日本日亚（NICHIACorporation）、日本丰田（TOYODAGOSEI）、美国柯瑞（Cree）等海外知名企业的品牌产品，拥有稳定、可靠的进口渠道，已成为目前国内最大的LED器件材料供应商之一，对于批次材料筛选，确保色度和亮度的一致性，减少离散性，为制造出一流的LED显示屏奠定了良好基础。
3.公司是目前国内同行中较具规模、唯一实现从LED原材料到LED电子屏的科研开发、全彩色电子屏专用控制芯片（LPC2000）开发、生产销售、培训服务为一体的显示屏系统制造企业。
公司在从单纯的LED器件生产、代理进口，发展到LED屏体制造的过程中，充分发挥港方资信和集团优势，秉承“科技为本、诚信务实”的企业宗旨，瞄准国际顶尖水准，运用独有的可编程硬件非线性视觉校正、1024级灰度扩展到2048级灰度的逐点控制及检测、彩色多媒体输出、大规模集成电路和可编程超大规模集成电路的应用等领先技术，研制出一系列图像清晰、层次丰富、色彩绚丽、亮度高、寿命长、稳定性能好的LED显示屏，涵盖社会各个应用层次，产品布及国内部分省市及港台地区，远销欧美、东南亚，并通过优良、可靠的售后服务，赢得了国内外用户的普遍赞誉。
路升光电公司已通过ISO及CE等其他相关认证，完全能满足中国在电子产品电磁兼容方面的技术要求。
效果图
公司分支机构
公司在国内主要地区设有办事处和分公司，并配有技术保障人员，以拓展市场，强化售后服务。
已设立的有：
北京、上海、重庆、南京、成都、昆明、贵阳、西安、太原、沈阳、郑州、兰州、新疆、武汉、长沙、福州、西宁、广州。
第二章技术指标及概述
一、项目概述
显示屏系统按照LED全彩屏幕PH6mm室内型工作方式设计，整屏体显示面积10.18平方米左右。
整屏体的可视距离在6-50米图像清晰可见），显示屏像素规格为PH6mm，像素密度27777点/㎡。
发光芯片LED则采用台湾。
系统充分运用现代化综合技术，根据现实需要和将来的发展，提高系统的开放性、通用性和可靠性。
系统设计先进，规划科学，能实现硬件设备共用，软件升级共享。
在满足功能要求的基础上，设备配置力求科学，性价比合理。
系统具备很强的控制功能，在操作方面简单易行，易扩展，维护方便，稳定可靠，适应室外昼夜全天候工作。
系统外形美观实用，并符合专业技术安全规范要求。
二、工程条件
LED显示系统的设计、制造、安装、测试、调试和运行充分考虑气候环境、电源条件及基础承重。
基于系统切换、操作的要求，系统控制设备全部集中于一个控制室。
三、LED显示系统技术规定
1）先进性要求
我们保证采用先进的技术、优质的材料和零部件、一流一工艺、严格的质量管理为招标人提供技术先进、性能优异、安全稳定、外表美观的产品。
我们保证对所投资货物的设计、采购、制造、包装、安装等各个环节进行严格的质量管理和质量控制。
2）可维护性要求
显示屏应由显示单元模块组成，模块化结构设计，方便安装、调试和维修。
设计时应保留有维修空间，配有必要的维护设施，方便屏幕的安装调试，以及日后的维修维护等操作。
控制系统的计算机网络设备和相关的弱电设备集中安放在控制室方便日常操作和设备管
3）可扩展性要求
屏幕控制系统采用开放式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地屏幕显示系统，如数据库技术、网络通讯技术、信息自动化处理技术、接口技术、多媒体技术。
网络系统配置保证可以和未来的网络系统相连，包括局域网和广域网。
4）可靠性要求
接地端子应有标记；
熔断器和开关电源处应有警告标志；
对地漏电流、抗电强度、温升等各项指标达到行业标准要求；
配电系统具有安全保护及报警系统功能；
平均无故障时间不小于10万小时，可连续工作48小时以上；
屏体供电技术及散热处理满足或保证系统正常、可靠工作。
四、屏体技术参数
管芯参数的说明：
序号
名称
管芯型号
波长
亮度
1
红管
光磊管芯
630±2nm
195mcd
2
纯绿管
光磊管芯
525±2nm
420mcd
3
纯蓝管
光磊管芯
470±2nm
110mcd
4
封装方式
三合一表贴3528
5
水平视角
≥160º
6
垂直视角
≥160º
7
显示颜色
256*256=65536色
4.2：
PH6mm室内LED全彩大屏幕技术参数
说明
技术指标
1、像素管单元箱
物理点间距：
6mm
物理密度：
27777点/m2
像素管产地：
台湾光磊
发光点颜色：
1R1G1B
像素基色：
1纯红+1纯绿+1纯蓝
模组尺寸：
192mm×96mm
物理模组行列数：
宽32点×高16点
物理分辨率：
512点/箱
箱体重量：
15kg/m2
2、显示屏整屏
屏体显示面积：
（长）4.416m×（高）2.304m=10.18㎡
单元模组量：
（长）23个×（高）24个=552个
物理分辨率：
（长）736点×（高384点=282624点
可视距离：
5～50米（图像清皙可见）
最佳视角：
水平160度，垂直140度
环境温度：
-10℃～+50℃
相对湿度：
15～95%
屏体厚度：
≤10cm
3、供电
工作电压：
380V（±10％），50Hz（±1Hz）
平均功耗：
400～440W/m2
最大功耗：
≤1500W/m2
4、控制系统
控制主机：
联想P4主机或同档次计算机以上
操作系统：
WIN98/2000/NT/XP
控制方式：
全彩显示屏同步控制
5、主要技术参数
1）驱动器件：
采用LED专用驱动器件
2）驱动方式：
1/8扫描，恒流驱动
3）扫描频率：
≥480帧/秒
4）刷新频率：
≥180帧/秒
5）灰度/颜色：
256级，可显示16.7M颜色
6）白平衡亮度：
≥2000cd/m2
7）亮度均性：
整屏单色最亮时，最低像素亮度/最高像素亮度>0.9
8）亮度调节方式：
软件调节8级可调
8）视频信号：
彩色电视1Vpp75Ω，视频信号（RGB）及标准计算机信号
9）绝缘电阻：
100MΩ
10）抗电强度：
50Hz，1500V（交流有效值）1分钟情部下况下不击穿
11）控制系统采用：
PCTV非线性编辑卡＋DVI显卡＋全彩控制卡＋网线传输
12）平均寿命：
>10万使用小时
13）使用寿命：
≥100，000小时
14）平均无故障时间：
≥10，000小时
15）失控点：
<1/1000（连续使用时）
16）连续工作时间：
>48小时
17）平整度：
整屏<±2mm，模块间拼缝<2mm
19）均匀性：
像素光强、模块亮度均匀
20）电源开关：
自动开关
21）开关电源负荷：
5V/60A
22）计算机显示模式：
800×600;1024×768
23）有效通讯距离：
≥2000m（光纤传输）
7、软件
LED通用播放软件
第三章显示系统设计方案
1、系统总体示意图
2．显示屏系统要求概述
本系统由显示屏系统控制部分、显示屏体部分、外围音视频部分等组成，各部分通过局域网与INTERNET相连接相互进行通讯。
各部分组成及功能如下：
显示控制部分
组成
功能
编辑机
对显示屏播出的动画、文字、图片进行编辑、存储、备份
播放机
用于控制显示屏播放的计算机
HUB
组成局域网的连接设备
监视器
监视全彩色显示屏的播出
光传感部分
测试显示屏亮度并通过控制系统进行自动调节屏幕亮度
温度传感部分
温度传感系统通过温度传感器将屏体周围的温度指标传输给控制柜，控制柜根据需要自动启动空调系统或屏体风机系统
烟雾传感部分
烟雾传感系统主要由烟雾传感器和报警器组成，当屏体周围的烟雾浓度达到一定程度时，自动报警。
配电部分
用于显示屏的电源配给和控制
大屏幕导播
用于显示屏播放的控制软件
视频控制软件
用于显示屏播放视频的控制软件
亮度调整软件
用于显示屏亮度调整的控制软件
显示屏体部分
显示模块
LED组成的拼装显示单元
显示屏框架
用于安装和支撑显示屏的部分
显示屏外装修
采用进口复合铝板对显示屏进行外装潢的部分
外围视频部分
录象机
用于播放磁带媒体的机器并为显示屏提供视频源
DVD
用播放光碟媒体的机器并为显示屏提供视频源
电视机
用于为显示屏接入闭路电视信号，并时时监视内容
音视频控制器
可以接入多路视频和多路音频信号并可随时进行切换。
可接入的视频格式有RGBHV，YUV，YC，COMPOSITE，VIDEO。
本设备视频输出部分为显示屏提供高质量的视频信号，音频输出为体育馆音响系统提供音频源。
3．系统拓扑结构图
摄像机
录像机
DVD
电视转播车
SDI
视音频矩阵开关
非线性编辑机
SDI-DVI
LED显示屏
显示屏播放机
4．系统连线控制方式：
5.总体描述
本系统由编辑部分、显示部分、音视频控制部分、自动控制部分等组成。
本系统的编辑部分主要是将显示屏上要显示的信息通过一台编辑机按照客户要求的方式进行编辑，然后通过网络将编辑好的文件传输给播出机，按照预定方式进行播放。
音视频控制系统由录像机、影碟机、广播系统、闭路电视、卫星接收机及其他视频设备组成，这些视频设备通过多路音视频控制台根据用户需要播放合适的视频节目或将视频节目经过字幕机编辑后进行播放。
多路音视频控制台可通过播出机串口实现无人值守自动播放功能。
可根据客户预先编排好播放顺序播放各种视频。
6.1控制技术特点
6.1.1高水准的显示屏灰度控制系统
显示屏灰度控制也是图像效果好坏的关键。
广东路升光电采用了将图像进行1024级灰度编码，用ASIC专用芯片实现，实时性好，大幅度地提高了图像的显示效果。
在视频接收电路、存储电路、高速度写电路、显示屏控制扫描电路中都进行了抗干扰处理，且有240Hz的显示屏刷新频率，使显示屏具有了稳定的高质量的画面，保证真正32位真彩效果，画面色彩丰富，层次分明，真正再现大自然的绚丽色彩。
6.1.2视频处理校正技术的先进性
为了使LED显示屏画面色彩逼真，路升光电控制系统采用非线性校正技术，使显示画面更适合人眼的视觉特性。
增强人眼视觉效果。
图像边缘增强技术，使视频图像更加清晰。
对比度增强技术，使视频图像更加透彻。
图像去拉毛、消噪声技术，使视频图像更加清晰稳定。
6.1.3补偿图象信号损失降低毛刺极佳的动态效果
路升光电显示屏的采用运动图象补偿技术可以保证整个显示屏图像传输速度达到480帧/秒，屏幕刷新速率达到180帧/秒，完全满足了显示视频图像的要求，保证了运动图像的强烈动感，且使整个画面无抖动、水波纹、频闪等不良现象。
6.1.4独特的亮度及白平衡调节系统
在不同的典型环境下保持最佳视距的不偏色视觉，使显示屏在各种光照环境下均能达到白平衡。
白平衡是衡量显示屏色彩效果的重要指标，国家标准规定显示产品的白色色温标准是D65。
智能化的自动亮度调节系统可使显示屏根据光传感器得到外界环境的亮度来调节显示屏的亮度，使图像更加柔和适合人眼观看，省电且延长显示屏寿命手动调节使用户可根据自己的需要进行灵活调整，如根据外部环境的亮度变化来选择最佳的显示亮度和显示对比度，从而得到最佳的显示效果。
另外考虑到红、绿色在不同环境下的透光量的不同，我们采用对红、绿色独立的亮度及白平衡调整系统，以保证显示屏色温在6000K-10000K之内，使人眼观看显示屏无论什么天气条件下始终是色彩纯正。
6.1.5排列、混色技术
LED显示屏中对像素点封装有严格的技术性要求，我公司根据多年的经验总结出了最佳的混色效果技术。
LED三色LAMP排列如果太集中，则整个屏幕在播放图形时相对混色效果较硬不柔和，如果LED三色LAMP排列如果太分散则混色的白平衡效果较差，综合上述因素我公司根据每种颜色的LED光强分布曲线，进行深入的研究，总结出了LED三色LAMP排列的最佳方案，既充分保证整个屏幕混色的白平衡效果，又利用高灰度技术来保证了图象的柔和度。
7.1.6亮度调节技术一致性的保证
LED在生产中按照亮度、波长分为不同的档次，为了保证整个显示屏在同种颜色时亮度、均匀度的一致性，我公司在生产上进行两次分光分色，并且在屏幕设计时从控制技术上完全实现单个模块亮度的可调整性。
此项技术使得我公司的LED屏幕达到国际先进的水平。
6.1.7色彩空间的变换分布提高图象的清晰细腻度
通常显示屏控制技术在非线性校正时会损失灰度的等级，如果控制系统采用1024级编码的显示屏在低灰度区域则会出现色斑、色块，明显的表现为灰度损失严重，所以要校正降低灰度的损失我公司用自己开发的两种方法来解决。
（1）采用高灰度编码
（2）加大色彩变换的空间让灰度等级在色彩空间中风、更明显的体现。
本套解决方案成功的应用在深圳市路升光电科技有限公司显示屏上，使得我公司的LED显示屏图象非常清晰透彻。
6.2材料精选、加工特点
·电子元器件采用国外著名半导体器件厂家（HARRIS,TOSHIBA,ALLEGRO，MOTOROLA,TEXAS，PHILIPS，ALTERA）的元器件。
控制部分采用超大规模集成电路FPGA,使系统的可靠性更高，体积大为缩小。
·路升光电显示屏所选用的电子元器件均经过严格挑选，绝对保证为原厂正品。
6.3完善的配电系统特点
显示屏是一个较大的电子设备，良好、安全的配电设备是系统实现可靠工作的重要条件之一。
路升光电显示屏均配有专用的配电系统。
路升光电显示屏配电系统有以下特点：
15）在大屏控制室直接开、关大屏，配电系统具有远程控制功能。
16）具有供电指示功能。
17）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。
18）具有定时自动开关屏的功能，可实现无人留守，具有多路输出和延时上电的功能；
19）具有温度自动控制功能。
6.4、完美的造型设计特点
深圳市路升光电科技有限公司在显示屏的结构设计上独领风骚，其构件巧妙，合理性非常之高，产品的造型在出口国外均得到一直的好评。
路升光电的结构造型设计遵循“与环境溶为一体”的效果，给人以显示屏与环境紧密结合的感觉。
6.5、考究的工艺特点
6.5.1箱体金属表面部分特点（冷轧钢板）
箱体金属表面必须进行防腐，防水处理：
具体做法为：
①将金属表面进行喷砂处理，起到除锈作用。
②在金属表面进行氧化锓锌处理，确保十年不锈腐；③在进行了氧化喷锌处理之后，再在表面喷塑处理。
④最后，再对表面进行防酸树脂涂履处理，更有效地防止了大气侵蚀。
防酸树脂涂履
表面喷塑
氧化喷锌
6.5.2模块化设计
路升光电显示屏屏体结构采用模块化设计，使显示屏的安装、调试和维修极为简便。
模块化设计减少了很多不必要的连线，让系统的集成化程度更高，稳定性更加可靠。
箱体上点阵模块的安装孔位是用数控冲床打出，能充分保证相邻像素灯间距的一致；从而保证了显示屏的整体安装平整度。
6.6防护处理设计特点
6.6.1防雨
采用箱体结构，表面模块正面用进口胶封装，模块背面设计有防水胶圈，箱体背面在结构上有防水槽保证了箱体内部不受下雨的影响。
6.6.2防潮
在点阵的背面采用进口树脂封灌。
焊锡采用云南抗氧化的锡膏，焊接工艺采用波峰焊，线路板具有绿油隔氧层，防止了线路的潮湿、氧化，提高了使用寿命。
另外还采用了船舶工业防腐蚀的技术加以处理。
6.6.3防静电
一是保证接地良好，接地电阻不大于2欧。
二是在一般人能够摸到的地方绝缘电阻大于10兆欧。
三是分离强弱电的地。
四是采用蔽屏网，防静电。
6.6.4防腐
我公司对线路板进行专业的防腐蚀处理，用特殊的材料进行表面涂层，保证线路板的的防腐性能和焊点的防氧化处理。
6．6．5箱体模组的软件胶采用韩国进口，它能够适应于西宁温差很大的气候，不会因为高温而溢胶，也不会因为天气严寒而导至开裂和钙化；
6．6．6箱体模组的面罩采用优质的先进塑胶配方，不会因为天气严寒而老化和脆裂，也不会因天气高温和暴晒而影响它的强度或变形；
6.7在总体结构上的措施
①在每个屏体后面安装轴流风机换气、抽湿。
②在大屏的后方要有足够的空间，尽可能降低大气的温度。
进行了上述四种处理措施后，显示屏的防潮、防腐问题便得到了彻底解决，另外，在使用上，我公司的智能化配电箱可以自动控制风机设备，并专门设计了风机延时关机功能，在显示屏关机后，风机仍进行换气约10分钟，大大降低了由于关机后温度骤降造成的结露的可能性。
7．系统功能
·视频显示功能：
实现VGA与Video信号转换，通过字幕机可实现图像与文字的叠加；
·视频播出功能：
实时显示彩色视频图像，实时现场转播，转播广播电视及卫星电视；播放录像机、影碟机等视频节目；具有电视画面上叠加文字信息，全景、特写等实时编辑和播放功能；可在文艺表演时实时转播，或播放背景画面等。
·播放计算机信息功能：
可显示各种图形、图案、动画等计算机信息；可显示中文、英文、数字等多种文字（包括日文、西班牙文、德文、法文、希腊文、拉丁文等），有多种字体字型选择，文字可无级放缩；播放系统使用方便，可输入及播放不同信息，具有全自动播放功能；播出方式有单行左移、多行上移、左右拉、上下推、旋转、缩小、放大等多种方式。
·其他功能：
标准的网络接口，可与内部信息网相联，同时播出网络信息实现网络控制；通过上网，访问制造公司的网址，可以下载显示屏的各类最新控制软件，方便实现 软件升级，并可以在网上实时解答用户使用疑难；
1）配有声卡，具有声音接口，可与音频系统连接，达到声像同步。
2）具有系统同步控制技术，可实现屏显内容与VGA显示器一一对应；
3）γ校正：
由计算机设置γ校正曲线，完成数据的非线性调整；
4）亮度调整：
通过光传感器将光信号送至控制板，可对显示屏的亮度进行32
级手动、自动亮度调节；
5）不均匀性校正技术：
通过恒流芯片可对发光点阵进行恒流调节，以保证整
屏的均匀性；
（7）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；
（8）配电系统具有过压、过流、欠压、缺相、短路及漏电保护及报警功能,当
系统发生严重错误时能自动关闭报警，保证系统运行的安全性和可靠性；
6）系统具有八个音、视频输入口和两个音、视频输出口，以保证足够的输入、
输出设备；
7）电磁兼容方面，本系统为隔绝内部与外部电磁环境而设计的抗干扰电路，
防止了外部环境电磁场引起电磁环境的变化，对屏内和屏外的电子设备
影响极小，达到GB/T13926.3-92和GB9254-88的要求；
8）系统可通过光传感器和计算机串口实现显示屏亮度自动和手动控制，并
具备完善的非线性校正，以补偿人眼对亮度的非线形感光特性，保证全
屏无噪点；
9）具有快速运动图像补偿技术，动作画面连续无拖影，能适应高速动态画
面的播放要求；
10）系统可通过对红、绿、蓝三色的亮度分别控制，实现不同环境条件下的
色差修正，使显示屏适应各种环境播放，保持最佳视距的不偏色视觉；
11）通过空调和智能化的电源可以实现显示屏屏体内的温度自动控制；
12）通过控制柜自控制系统，可实现显示屏的自动开关屏，即电源自动控制；
13）屏体由独立的单元模块组成，易于拆卸、维修及更换；
14）通过计算机串口对多路音视频控制台的控制，可实现定时自动切换节目。
8．系统硬件设计方案
8.1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
由计算机设置的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
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
8.2控制卡设计功能描述
本控制板的主要控制芯片采用ALTERA公司的FLEX10K10系列器件，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8192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接口实现电路可重构，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，有效消除干扰及共模噪声，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：
完成256级灰度编码，保证真正32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。
8.3驱动部分设计原理
8.3.1驱动部分设计原理框图
控制信号
数据信号
245
恒流芯片
恒流芯片
控
制
板
8.3.2驱动部分设计功能描述
本全彩屏系统使用恒流驱动模式，在原理和结构设计上都采用了当今国内领先的技术，使该全彩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74hc245作为接收驱动器。
数据信号采用级联方法，为提高亮度，提高像灯寿命，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。
三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。
驱动芯片采用恒流源芯片，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）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、电源电压以及片内压降的不准确性导致发光强度（在等灰度下）在各个方面不均匀；
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。
9．系统软件设计方案
9．1兼容性设计
深圳市路升光电科技有限公司自己开发的LED显示屏播放程序MDK具有广泛的兼容性，兼容WIN98、WIN2
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