LED小间距显示屏方案.docx
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LED小间距显示屏方案
第一章方案设计
一设计依据
本显示屏系统依据以下规范设计：
●《LED显示屏通用规范》 SJ/T11141—2003
●《LED显示屏测试方法》
●《计算机信息系统安全保护等级划分准则》 GB17859-1999
●《电力子操作工作站机房设计规范》 GB50174-93
●《国际串行通讯标准》 EIARS-232-C
●《工业操作工作站系统安装环境条件》 ZBN18-001
●《电磁兼容》 GB/T17626
●《远动设备及系统工作条件环境条件和电源》 GB/T15153-94
●国家标准《建筑物防雷设计规范》 GB50057-94
●《计算机信息系统防雷保安器》 GB173-1998
●《建筑电气设计技术规程》 JDJ16-83
●《民用建筑电气设计规范》 JGJ16-2008
●《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GB50169-92
●《电子信息系统机房设计规范》 GB50174-2008
●《低压配电设计规范》 GB50054-95
●《工业企业照明设计规范》 GB50034-95
二显示屏排布
本方案显示屏采用型号vvm3产品，完全以现场需求为依据的合理化设计理念，保证屏表面平整均匀，不出现缝隙。
整屏横向分辨率超出常规屏幕，播放画面可以分多窗口，多形式显示高分辨率视频图像，具有近距离观看的高清晰显示性能。
显示屏安装示意图
三可行性分析
1屏幕视角分析原理
通过对LED屏幕的视角分析，可以判定LED屏幕设计的适用性和性价比，分析过程实际上是对屏幕能够覆盖的范围的定性衡量，从水平与垂直方向的LED发光角度进行计算，得出观众能够收看到屏幕的最佳范围。
实际屏幕发光范围是在屏幕垂直的发现方向内，成一定角度的锥形空间，这也是人们总能够从任意角度都能观看到屏幕上图像的一个证明。
从方案设计角度出发，我们选择通常的方法，即垂直屏幕方向和水平方向，垂直方向用剖面图分析，水平方向用平面图分析。
1.1显示屏视角的定义
假定显示屏法线方向的亮度为LF，从显示屏中心法线左右两侧检测显示屏的亮度，当左右两侧亮度值下降到LF/2时，两条观测线之间构成的夹角θS（θS<180°）称为显示屏水平方向的视角。
从显示屏中心法线上下两侧检测显示屏的亮度，当上下两侧的亮度值下降到LF/2时，两条观测线之间构成的夹角θC（θC<180°）称为显示屏垂直方向的视角。
1.2LED显示屏的发光视角范围
虽然LED显示屏是由一颗颗LED发光颗粒构成，但不能将LED发光颗粒的发光角度简单地定义为显示屏的视角范围。
假定屏幕法线方向的观测点A视点得到的屏幕亮度为100cd/m2，在与屏幕法线方向呈一定角度的B视点和C视点，计算两处位置的屏幕亮度值，以及达到规定的50%亮度时的临界观测点位置。
其中B视点与法线夹角为60°，C视点与法线夹角为70°。
不同观测点与屏幕亮度的关系
理论计算在60°时接收到LED显示屏的亮度为80%LF，70°时接收到LED显示屏的亮度为58%LF，均在最佳观看视角范围内。
由此计算，使用表贴三合一LED组成的显示屏，在原有灯发光视角基础上，显示屏的发光视角约为160°。
2方案屏幕视角分析
2.1垂直方向
屏幕在垂直方向能够覆盖空间内的绝大多数范围，也就是通常人们在地面或半空中观看的位置，这些人们都能够接收到最佳显示效果。
对于此项目，屏幕像素间距为3mm，屏幕高2.4m，底边距地距离为1.1m，可以计算出能够正常收看到屏幕的起始位置在3.46m处，大于3.46m的位置均可看到完整屏幕图像。
由于LED像素间距一定为3mm，观众在距离屏幕稍远的位置，会对屏幕上相邻的两像素点无法分辨清楚，造成像素融合。
经计算能够有效收看到屏幕上每一个像素信息的最远位置在5.62m处。
而最佳观看位置在黄金分割点上，距屏大约4.80m处，观众仰视角度约8.30°，此位置是观看区域内最理想的观看位置。
2.2水平方向
水平方向屏幕发光范围通常比较大，由于屏幕自身宽度因素，观众在稍近距离观看时，会出现左右两侧屏幕LED发光与中间屏幕有差异现象，所以做水平视角分析，计算出这种差异的大小以及对观看者的影响范围。
此项目的屏幕宽度为4.32m，水平范围由LED屏两端算起始点，按照此屏幕的最佳发光视角160度计算，得出重合的区域为屏幕的正常可视区域，起始位置在1.06m处，以这个扇形区域扩散出去内的所有点，均是可以正常观看区域。
从观众角度出发，人在观察事物时，与两眼平行的方向看出去，在水平方向120°视角范围内时，人的视觉最舒服，并且长时间观看无疲劳感。
经计算，这个120°范围的起始点位置在距屏3.46m处。
对于此项目，屏幕像素间距为3mm，水平方向的最佳位置观众的水平视角为102.69°，属比较理想的观看角度。
四系统设计说明
鉴于本项目LED系统的重要性，结合屏幕系统使用环境和服务政法系统等重要的特点，对LED屏幕的设计、安装和系统运营提出了极高的要求。
利亚德小间距LED在需要对图像精密解析的显示领域，具有得天独厚的技术优势，其本身超小的像素间距，能带来超高清晰度的图像画面；其一体成型压铸铝单元，能让整屏图像实现零拼缝的同时，兼顾高效率散热导体和稳固的结构骨架；其光学和电学器件的下一代开发思路，具有极强的稳定性和可靠性；单元之间的信号和电源线连接线双备份设计，完全满足政府重要会议庆典、国家军工系统、涉密机构、航空航天等场合使用。
还要保证系统与原有控制操作系统、音响系统、其他设备信号的电磁兼容，互不干扰，还要解决电磁泄漏与安保问题等。
为此在方案设计阶段，就必须对上述问题进行充分的考虑，提出可行的，可靠的、有效的解决方案。
五屏幕系统先进性
显示设备系统还具有整体效果美观、持重、风格鲜明，图像层次丰富，色彩均匀等特点。
大屏幕显示系统采用新一代高端大屏幕综合显示系统，充分体现先进性，具体表现在：
●高清显示系统可实现16:
9及4:
3等多种显示还原方案，专用LED全彩同步演示显示系统。
●控制系统具备多屏分割显示、画中画显示、声像单画面同步等特点，可与周边景观、灯光、多媒体系统设计完美匹配。
●控制系统兼容和支持数字高清数据直接输入。
（支持FULLHD（1280P）超全高清格式，支持1080P60Hz逐行、1125条垂直扫描线高清格式，兼容720P60Hz逐行、750条垂直扫描线小高清格式，数字超全高清数据的格式为1280P逐行扫描，高清晰多媒体HDMI、HD-SDI、3G－SDI，兼容DVI、RGB数据接口。
●外来数据源标准满足HDMI数据接口1.3、1.4版本规范、SDI满足达到3G－SDI标准。
●显示控制系统直接兼容HDMI-1.3、HDMI-1.4、3G－SDI标准的高清数字信号输入。
画面流畅、无拖影、无残影现象。
●LED高清视频数字同步演播系统LED显示屏具备像素逐点亮度和色度矫正技术，为标准的PWM矫正技术，即PWM通过使LED高速的闪动（或亮或灭），周期内闪动的时间长短（脉冲宽度）确定其亮度。
六屏幕系统功能
1视频编辑、播放功能
●使用多类型播出区域分类：
图文、滚屏、时钟台标、视频动画，保证制作快速、准确；
●独立区域支持多个任务的添加，对每个任务均可设置不同的数据连接；
●可独立控制所有任务及播出单元的播出；
●系统提供对区域中任务的多种播出方式：
循环、固定长度，等等；
●提供基于统一时间线的关联任务编排；
●支持水平和垂直不同版式，可兼容不同的显示设备需求；
●内嵌专业图文动画创作系统，通过模板化的制作实现完美的图文效果；
●支持多种编单方式：
自动播出、定时播出、即时插播、即时覆盖、垫片播出等。
●实时显示真彩色视频图象，转播广播电视、卫星及有线电视信号、摄像机、影碟等视频信号的即时播放，可播出VGA、VCD、DVD、MPEGE1、MPEGE2、TV等视频信号源，实现大型文体演出现场转播。
●支持PAL、NTSC、SECAM、SDI、HD-SDI、DVI、DVI-Dual、S-Video等各种制式播放形式。
●支持多种格式文件：
AVI、MPG、DAT、WMV、MOV、TS等；（如有任何不能播放的格式，可以通过相关视频转换软件实现无损文件格式转换）。
●支持多种压缩格式DV25、DVCPRO、DVCPRO50、MPEG2-I、MPEG-2IBP、MPEG4以及无压缩视频格式等；
●可显示数字、中文、英文、西班牙文、法文、德文、韩文、希腊文、俄文、日文等多种文字，中文字体字型可选择。
●通过网络系统可以进入Internet网。
支持视音频信号的采集功能；
●定义视频区域中IPTV信号相应频道播出的时间、长度；视频文件（广告素材）的播出时间、长度、次数等；
2网络监控以及远程控制功能
●支持故障自动处理和人工处理；
●重要参数监控，在控制中心监看软件运行情况、处理器温度等状态参数；
●可以对终端设备进行硬件和软件的开启和关闭远程操作；
●完善的地图式终端搜索，能更加快捷的对终端进行定位和查询；
第二章产品介绍
一vvm系列产品
1Vvm1.5技术规格表
VVM1.5
模组
组成
像素结构
表贴三合一
像素间距（毫米）
1.579
模组分辨率（点）
152×152
模组尺寸（毫米）
240×240
模组重量（千克）
0.4
单元
组成
单元模组组成（宽x高）
2×2
单元分辨率（点）
304×304
单元尺寸（宽x高x厚）（毫米）
480×480×77
单元面积（平米）
0.2304
常规重量（千克/平米）
30
像素密度（点/平米）
401111
箱体平整度（毫米）
≤0.5
光学
参数
单点亮度校正
有
单点颜色校正
有
白平衡亮度（尼特）
600-800
色温（开氏度）
3000—10000可调
水平视角（度）
160
垂直视角（度）
140
发光点中心距偏差（校正后）
<3%
亮度均匀性（校正后）
≥97%
色度均匀性（校正后）
±0.003Cx,Cy之内
对比度
3000:
1
电气
参数
峰值功耗（瓦/平米）
750
平均功耗（瓦/平米）
217
供电要求
交流100~240伏（50/60赫兹）
处理
性能
驱动方式
恒流驱动
换帧频率（赫兹）
50&60
刷新率（赫兹）
1920
使用
参数
寿命典型值（小时）
50,000
工作温度范围（摄氏度）
-10--40
存储温度范围（摄氏度）
-20--60
工作湿度范围
10--80%无结霜
存储湿度范围
10--85%无结霜
2产品外观
二小间距产品安装方案
1结构介绍
框架结构主要由以下几个部分构成：
1、顶部、侧边和底部边框型材。
2、箱体固定背条。
3、辅助支架、
4、固定连接件（包含螺钉，连接片）
2外边框组装方式
如图，边框4个角都用40-160连接件连接，连接件与型材之间用M8*20内六角圆柱头螺栓（配有平垫和弹垫）和方形螺母块固定，方形螺母块滑入型材对应槽内，与M8螺栓配合使用。
3背条固定方式
如图所示，箱体固定背条与边框型材之间是采用的是型材固定板连接，用M4*12盘头螺钉以及M8*20内六角圆柱头螺栓和方形螺母块固定。
4辅助支架与型材的连接方式
此处辅助支架采用的40*40方管焊接而成，辅助支架主要是固定外边框型材，支架与边框型材采用几字形抱箍连接，用M8*20内六角圆柱头螺栓和方形螺母块固定。
5箱体的固定方式
箱体要固定到背条上面，用M5螺栓以及连接片紧固。
6最下面一排箱体的固定方式
7中间箱体的固定方式
8顶排箱体的固定方式
三小间距产品技术特点
1一体式铸铝结构体
与传统铁皮焊接的箱体不同，利亚德小间距产品采用一体成型的压铸铝制作，这样得到的LED结构具有重量轻，厚度薄，搬运安装更方便等特点。
VVM系列产品采用压铸铝单元箱体，比钣金箱体结实耐用，不产生形变，铸铝结构经过铣床精加工，能提高屏幕拼接精度，屏幕一致性更好。
单元压铸铝结构设计
箱体尺寸为480mm（宽）*480mm（高），整体厚度77mm，具有重量轻、精度高、散热快、外形美观、安装方便的优点。
2一体化驱动主板设计
利亚德小间距产品采用一体化驱动主板设计，通过接插件与LED灯板结合，信号稳定可靠，而旧式排线方式连接则易发生故障。
同时将所有数据接收、处理、存储、回传等功能芯片都集成在一张主板上，工业集成度高，有利于模块化设计和后期维护操作。
集成电路主板
3量身定制开关电源
利亚德小间距产品采用定制开关电源，具有高电能转化效率，高功率因数性能，让产品最终体积更小，并且可以获得更好的散热循环通道。
同时具有双电源备份技术，即两块电源为同一个LED显示单元供电，各占50%功率，当一块电源故障，顺时另一块电源提升至100%，实现无缝切换，并且发出故障报警，提醒运维人员及时更换故障的电源。
量身定制开关电源
4系统超高可靠性
信号热备份：
小间距单元箱体采用双路信号热备份输入方式，各单元箱体控制模块会自动检测两路输入信号完整性，在主输入信号完整性良好的情况下，系统默认将主输入作为输入源，当主输入信号不完整或信号故障则系统自动切换至备输入信号，切换时间<0.5秒。
信号回传机制：
小间距箱体具备完整的信号回传机制，单元箱体当前运行的所有状态均可回传至上位机，包括箱体当前的运行温度、参数设置、电源工作状态、信号线工作状态等等。
上位机软件在采集到回传信息后，通过软件以图片或信息的形式呈现给用户，这样用户便可实时监控屏体的运行状态，如果屏体异常，软件自动报警，以提示用户采取措施，另外，所有回传信息均会生成日志，并自动保存，以便用户需要时查看。
5电磁兼容性
电磁兼容是一门研究在有限的空间、时间和频率资源条件下，各种电工、电子设备或系统在同一电磁环境中可以相互兼容，而不致引起其性能降低的应用科学技术。
由于电磁兼容性的危害严重，所以电磁产品行业开始关注其解决措施。
我公司根据国际电磁兼容性标准IEC60974—10来制定相应的产品研发控制标准；同时开始大力宣传与贯彻国家的政策和法规，研究谐波抑制技术，降低LED显示设备的无功损耗。
改善电磁兼容性，以提高抗干扰能力。
采用软开关技术，降低高频骚扰水平。
为了减少电磁辐射，比较简便和有效的办法就是减少电磁辐射的面积，或减少电压和电流的上升率，减少电压上升率会增加电源开关管的损耗。
抑制电磁辐射干扰的最有效方法是对电磁场进行屏蔽，用导体把两个带电体之间的电力线截断，或用高导磁率的磁性材料把产生干扰磁场的物体进行屏蔽。
但用于电场屏蔽的导体需要良好接地才能有效，如果屏蔽电场的导体不能良好接地，屏蔽电场的导体不但起不到屏蔽作用，反而对电场辐射干扰起到接力赛的效果，因为电场也会通过感应使屏蔽导体带电。
未考虑屏蔽前实验室测试结果：
增加屏蔽后实验室测试结果
结论：
从屏蔽前和屏蔽后测试结果看，经过屏蔽处理，在实验室标准环境下测的数据来看,产品在相同频点屏蔽后比未屏蔽辐射强度下降了10db左右。
可见我们所采用的屏蔽措施是科学有效的。
另外，其中辐射较强的频点均为时钟脉冲或其多次谐波，其他图像等有用信号辐射很小。
6超高刷新速率
LED显示屏刷新率即为图像每秒钟显示数据被重复的次数，高速的刷新频率可完全适应高速摄影机和高清电视转播需要，显示屏达到1920赫兹以上时，摄取画面稳定无波纹无黑屏，应对动态显示画面，图像边缘清晰，将图像信息准确真实地还原。
为了让客户更加直观的了解我司产品的刷新频率，我们现在利用高速相机对全白场的LED模组进行拍照。
其原理是通过调整相机快门速度对产品成像进行抓拍，当快门速度低于模组刷新率时，观测到模组呈现的是完整的白场，当快门速度高于模组刷新率时照出的照片上模组呈现的是不完整的白场（明显的黑白间隔线），从而可以定性的判断一款产品的刷新频率高低的影响。
测试视频动态响应
由上图示意所示，刷新速率越高，动态表现越好，这些负面现象越小。
完美的动态表现性能
出现拖影现象
7高对比度
对比度的高低直接影响显示屏的显示效果，一般目前显示屏对比度基本都在1000：
1左右，较低的对比度直接影响显示屏的显示效果和灰度，对比度越高，屏幕显示效果越好。
为了提高显示屏幕的对比度，利亚德研发部门通过专业的测试和大量的对比，LED灯表面做雾化处理，降低屏幕反光率。
同时，增加黑色面罩。
从根本上解决了以往的问题，使显示屏的对比度提升到了3000：
1，取得了质的飞跃，呈现出绝佳的显示效果。
没有面罩的LED面板（呈灰色）利亚德LED面板（深黑色）
8零噪音散热
由于小间距产品通体不设置散热风扇，所以大屏幕在正常运行过程中，几乎不产生噪音，其散热全部依赖于压铸铝模组，铝材质的导热系数极大，并且LED光效高，发热量低，正常工作温度保持在45-50摄氏度。
显示单元散热均匀，保证LED灯均与老化，使用寿命延长。
均匀的散热技术，保证屏幕亮度均匀一致。
LED显示屏采用绿色发光技术，光点转换效率高，节能环保。
并采用高效率的PFC功能开关电源为LED供电，把整屏能耗降到最低。
投影机的热量主要来源于投影机内部的成像系统、投影机的电源部分以及投影灯泡，这三部分汇聚在一起的热量是相当大的，目前市场上主流的投影机灯泡功率高，而投影机的体积也变得越来越小，在如此小的空间内大功率灯泡所产生的热量是极高的。
寿命也会大大缩短的，给用户增加了使用成本。
一般情况下，投影机连续工作3-4个小时就要休息一下，以让内部充分的散热。
LED屏幕采用高效开关电源，靠自身带的铝片散热，不安装散热风扇，使得整屏零噪音，这样比具有一整套大型散热设备的背投设备，更有实用价值优势。
室内LED显示屏无需配备风扇空调等散热设备，只要在室内环境下便可自然散热。
而且可连续工作72个小时。
9后期维护成本更低
LED小间距屏幕通常情况下坏品率极低，即便有故障也只需对模块或电源进行更换。
同时，屏幕单灯可维护，对于可能出现的坏点，能够进行维修更换。
第三章利亚德产品技术优势
一真正无缝拼接技术
某大厅背投拼接显示墙
奥运会开幕式投影地球
背投拼接大屏幕，单元间存在亮度差异，影像视觉效果。
投影本身亮度不足，造成只有在环境光比较昏暗的情况下使用。
某接待大厅液晶拼接墙
液晶拼接显示器背部
液晶拼接墙因为液晶面板尺寸的限制，会在屏幕中间出现均匀的黑缝，影响整体一致性。
天安门广场巨型LED显示屏
奥运会开幕式LED地屏及画轴
LED屏幕可以任意方向、任意尺寸、任意造型拼接，画面均匀一致，受众范围更广，真正无缝拼接屏。
特别是用在监控背景墙或演出舞台背景屏幕的情况下，无缝屏幕的优点更加明显，图像画面任意分割，可以接收多路输入信号，同时显示在屏幕上，且画面无分隔，没有黑线，不存在遗漏信息的情况。
二响应时间极小
在数字显示技术中，任意连续视频是由许多静止画面帧组成，其中每相邻两帧画面的更换时间，是衡量观众收看到的图像连贯、清晰的重要指标。
LED显示屏的这一时间极短，在纳秒级别内，故与液晶和投影机相比，特别是在监控画面及播放动态视频的时候，具有极大的优势。
相对于照相机、摄像机这种记录图像的设备而言，显示屏幕是还原影像的一种设备，我们最常接触的有液晶显示屏（LCD）、等离子（PDP）、投影和LED显示屏，LED屏幕的亮度、颜色、功耗以及响应时间等方面优势明显。
屏幕类别
液晶显示屏（LCD）
等离子（PDP）
投影
LED显示屏
原理
背光源投射
自发光
背光源投射
自发光
颜色数
低
高
低
较高
亮度
高
高
低
较高
对比度
低
高
低
高
尺寸
小于108寸
大于42寸
任意大小
任意大小
功耗
低
高
较高
低
响应时间
中等毫秒级
很小微秒级
中等毫秒级
极小纳秒级
注：
1毫秒=1000微秒=1000000纳秒
三广视角
假定显示屏法线方向的亮度为LF，从显示屏中心法线左右两侧检测显示屏的亮度，当左右两侧亮度值下降到LF/2时，两条观测线之间构成的夹角θS（θS<180°）称为显示屏水平方向的视角。
从显示屏中心法线上下两侧检测显示屏的亮度，当上下两侧的亮度值下降到LF/2时，两条观测线之间构成的夹角θC（θC<180°）称为显示屏垂直方向的视角。
LED表贴灯将三色发光体封装在一个环氧树脂结构里，呈线性排列或者三角形排列，其混色效果非常好。
线性排列表贴LED
圆周排列表贴LED
屏幕的视角越大，位于屏幕左右两侧及上下方向收看到的屏幕图像越清晰，越均匀，以下是投影屏幕与LED屏幕在各向视角上的对比。
投影屏幕的五向视角照片
LED屏幕的五向视角照片
四混色设计科学
三基色混色原理
各种光源发出的光，由于光谱功率分布的差异，进入人眼后显现出各种不同的颜色。
颜色可从感觉的观点和物理上的观点来看，前者抓住色的视感觉属性，与此有关的概念称作色的心理概念；后者注意到引起色的光性质，用称作三刺激值的量来表示。
为了把心理概念上的色与物理概念上的色区别开来，把前者称作知觉色，后者称作心理物理色。
颜色的心理概念术语和数量，用来表示人眼的彩色视觉，主要包括明度、色调、饱和度。
颜色的物理概念认为任何一种颜色光，都可以由3种相互独立的单色光按一定的比例混合得到，选作3种单色光的条件是其中任一种单色光不能由其余两种单色光相加混合得到，即它们是线性无关的。
目前所使用绝大多数彩色显示器，不管是CRT、LCD、PDP、DLP还是其他，都是基于三原色成像。
以下列出常见显示面板的颜色构成，其中的四色面板，将黄色作为蓝色的补色被增强后，对蓝色的表现力会起到很好的提升作用，还提高了黄色的表现力。
液晶显示器面板
液晶电视面板
等离子面板
ipad面板
iphone4面板
夏普液晶四色
直插型LED面板
表贴型LED面板
LED显示屏的混色设计包含LED排列设计以及控制驱动设计。
LED排列设计属于在面板上对发光二极管进行规则物理排布，也出于对LED各色灯分散性的考虑，以及为了能达到的亮度需求，将对一个基本像素内的LED进行多种排列，以实现最佳混色和白平衡下的最高亮度。
五单点校正技术
LED显示屏之所以能对视频图像的完美再现，得益于LED发光颗粒自身的先天优势，包括体积小、控制灵敏、排布灵活、纯正单色发光等等，相对于这样更重要的是怎样保证大批量应用的LED发光颗粒能够均匀一致的发光，让其亮度和色度高度统一。
这就需要一门称之为单点校正技术的办法，实现几百上千万颗LED能达到一模一样的发光特性。
这种技术也是将普通厂家LED产品区分开来的关键技术。
在原有单点校正的基础上，vvm箱体新增了整屏亮度、色度校正和单模块亮度、色度校正技术。
整屏亮度、色度校正会根据项目具体情况，在间隔一到两年时间对整屏进行亮度和色度的校正，这样可以保证屏幕在长时间运行和老化后，依然可以保证整屏亮度和色度的一致性。
单模块亮度、色度校正技术可以实现对单个模块进行亮度和色度的校正，该技术很好的解决了屏体更换模块后，新模块与旧模块之间的色差问题。
单点校正系统会对每个显示屏单元板中的每个像素进行单独控制，包括其亮度和颜色的控制，以获得前所未有的均匀度，生成最为清
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