LED小间距显示屏技术方案模板.docx
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LED小间距显示屏技术方案模板
第一章系统需求分析
随着计算机技术、信息技术的飞速发展，人类已进入信息时代，以计算机为核心的结合视频，音频和通信等领域的多媒体技术得到了蓬勃的发展，信息的可视性越来越受到人们的普遍欢迎和关注。
LED显示墙是当今最实用、最可靠的大屏幕终端显示设备之一。
它的出现，解决了传统各种显示墙的拼缝、脆弱、维护困难等缺陷，为方便、全面、实时地显示各系统视频信息，为远程实时指挥、调度、监控等长期半固定画面显示工程应用提供了最优的大屏幕显示系统。
本系统主要目的是实现将各种常规信号、会议终端、以及远程视频上传到LED显示墙，实现将各前端画面的显示，并进行统一管理，特别是当有特殊情况发生时做到统一指挥。
为了满足大屏幕显示的要求，需要建立LED显示系统，并有以下需求：
1、系统安全可靠
系统应采用先进的LED小间距显示屏和图像处理系统，实现系统可靠性和安全性，不能对其他子系统造成安全影响和环境影响。
减少故障带来的影。
具备模块设计，具备扩展能力，采用统一的控制管理系统，可以灵活操作。
系统的设计还充分考虑到抗风、防雷、配电等影响系统工作可靠性的因素，使系统安全、可靠、稳定运行。
系统具有过压、过流、防雷、防静电多重保护功能，提供优质服务，真正实现系统的价值。
2、网络化信息传输
应采用网络传输方式，将各种类型的音视频信号进行独立的网络化、数字化编码、传输并进行解码显示，避免传统方案的信号噪声干扰、远距离传输衰减、信号质量下降等问题。
3、图像显示效果清晰稳定
整个图像显示系统能够提供高分辨率图像，同时图像显示均匀，色彩还原真实，图像失真小，显示稳定性高，使用寿命长，能满足24小时长期连续显示的要求。
4、各种显示信号的接入能力
能够显示Windows、Linux等主流操作系统的计算机图像信号，能够显示VGA、DVI、HDMI、VIDEO、Yprpb、等各种视频信号以及目前市面上常见的SDI高清晰显示信号。
5、统一显示和任意位置显示
整个显示系统可作为统一显示平台整屏显示各种信号，如显示欢迎辞等。
所有信号都能在屏幕任意位置流畅显示，支持画面的放大、缩小、移动、多画面显示等效果。
6、统一管理和独立管理
整个显示系统可作为统一平台进行统一管理，如在全屏任意位置调用任意信号显示等。
同时，各功能区可独立管理，如对所在区域进行开窗、关窗、画面的调用、在该区域内对画面移动等。
7、高分辨率图形显示
整个显示系统能提供高分辨率统一Windows系统显示平台，能够显示高分辨率底图，在大规模、多信息显示过程中被广泛的使用。
8、输入信号扩展能力
整个显示系统应输入信号冗余。
日后需要扩展接入更多的媒体视频信号时，只要将DVI/VIDEO信号接入图像控制系统输入节点，使得系统连线的复杂程度降低，也降低系统的成本。
9、多种显示信号的叠加显示能力
多种信号窗口可在显示范围内任意叠加显示，且各种信号窗口可任意叠加、放大缩小。
第二章系统设计原则
本项目所含大屏幕显示系统需符合以下的国家级技术标准如下：
Ø《建筑设计防火规范》GBJ16
Ø《建筑物防雷设计规范》GB50057
Ø《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303
Ø《低压配电设计规范》GB50054
Ø《供配电系统设计规范》GB50052
Ø《电气装置安装工程施工及验收规范》GB50254~59
Ø《LED显示屏通用规范》SJ/T11141
Ø《LED显示屏测试方法》SJ/T11281
Ø《民用建筑电气设计规范》JGJ16
Ø《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343
Ø《建筑工程质量检验评定标准》GBJ301-88
Ø电工电子产品基本环境试验规程试验A：
低温试验方法GB2423.2—1989
Ø电工电子产品基本环境试验规程试验B：
高温试验方法GB2423.2—1989
Ø电工电子产品基本环境试验规程试验C：
恒定温热试验方法GB2423.3—1993
Ø信息技术设备（包括电气事务设备）的安全GB4943—2001
Ø电子测量仪器振动试验GB6587.4—1986
Ø电子测量仪器运输试验GB6587.6—1986
Ø电子测量仪器质量检验规则GB6593—1996
Ø微型数字电子计算机通用技术条件GB9813-88
Ø电子测量仪器可靠性试验GB11463—1989
Ø电子测量仪器包装、标志、贮存要求SJ/T10463—1993
Ø建筑智能化系统工程设计标准DB32/181-1998
Ø建筑智能化系统工程实施及验收规范DB32/366-1999
ØDB32/T367-1999建筑智能化系统工程评估标准
ØDB32/365-1999建筑智能化系统工程检测规程
Ø《电工电子产品基本环境试验规则总则》GB2421
Ø《电工电子产品基本环境试验规则名称术语》GB2422
Ø《电工电子产品基本环境试验规则高温试验方法》GB23433.2
Ø《电网电源供电的室用和类似一般用途的电子及相关设备的安全要求》GB8898-88
Ø《计算机站场地安全要求》GB9366-88
Ø《工业与民用电力装置的接地设计规范》GBJ65-88
Ø《工业企业通信接地设计规范》GBJ79-85
Ø《电力设备接地设计技术规程》SDJ8-98
Ø电工电子产品外壳防护标准GB4208—1993
Ø微型计算机通用规范GB9813—2000
Ø国际、国家、地方、行业现行的有关材料、设备的规范和标准及强制性标准
Ø国际电工IEC规范
Ø《民用建筑电气设计规范》JG/T16-92
Ø《中国电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-82
Ø《总线局域域标准》IEEE802.3
Ø《环型局域域标准》IEEE802.3
Ø《建筑与建筑综合布线系统工程设计规范》CECS72.95
Ø《蓝皮书K11建议“过电压和过电流防护的原则”》CCITT
Ø《建筑物防雷设计规范》GB50057-94
Ø《通信电路和通信设备的防雷手册》CCITT
Ø《计算机通讯技术条件》GB9813-88
Ø《信息技术设备的安全》GB4943-95
Ø符合最新版中国电磁兼容性（EMC）标准要求
Ø《电力子操作工作站机房设计规范》GB50174-93
Ø《国际串行通讯标准》EIARS-232-C
Ø《工业操作工作站系统安装环境条件》ZBN18-001
Ø《UTP电缆芯线定义》EIA/TIA-T568B
Ø《电磁兼容》GB/T17626
Ø《远动设备及系统工作条件环境条件和电源》GB/T15153-94
Ø《计算机信息系统安全保护等级划分准则》GB17859-1999
Ø国际电信联盟有关标准ITU-T
Ø国际电气与电子工程师学会标准 IEEE
Ø通信行业标准《电信专业房屋设计规范》
Ø《计算机信息系统防雷保安器》GB173-1998
Ø《建筑电气设计技术规程》JDJ16-83
Ø《建筑设计防火规范》GBJ16-87
Ø《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-82
Ø《电气装置件暗装用、调整板和接线盒》GB1245-87
Ø《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-92
Ø《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》CECS72：
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Ø《智能建筑设计标准》DBJ08-47-95
第三章系统设计思路
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3
3.1设计要点
Ø重视安全性的抗震设计与兼顾安装和维护性的结构设计。
Ø基于人体工程学的环境设计与重视显示墙视认性的拼接显示配置和最佳监控区域设计。
Ø针对各种业务，以大屏幕为中心，构筑功能完善的控制中心，可瞬时提供必要的信息，能迅速采取应急措施。
Ø通过简单操作即可实现图像显示切换、窗口操作、字幕显示等系统控制的GUI图形化操作。
3.2照明设计思路
Ø灯光设计对于获得满意的视觉效果是一个非常关键的因素，因此对于环境光的需求设计就显得尤为重要。
根据人体工程学及使用的需求：
桌面照明强度推荐值为700～800Lx，工作区的照明照度保持均匀一致。
当工作区照明不适宜时，应该为操作员提供适当的照明补充。
Ø由于“屏幕亮度”会受到周围照明的影响，有无外界光照射会导致屏幕图像效果发生变化。
这是因为，外界光使显示单元的图像黑色变浅最终导致屏幕苍白，从而造成全白与全黑的亮度比“对比度”下降。
因此，对视认性来讲，对比度比绝对亮度更加重要，通过抑制屏幕上的外界光照射强度可以降低屏幕的最暗亮度，从而提高屏幕上显示图像的对比度。
室内的照明设计，最好将屏幕的垂直面照度控制在１００lx以下。
Ø屏幕前方的照明控制可以通过采用独立的灯带照明、遮光设计等措施防止光线干扰屏幕。
Ø使用近身灯光等照明设备仅使桌面周围比较明亮时，会导致桌面与周围环境的亮度差过大，当视线从桌面转到屏幕以外的周围区域会有室内“很暗”的感觉，频繁地重复这种动作，会导致观看人员的眼睛疲劳感增加，因此最好不要使用。
3.3屏幕的亮度
在照明强度为700lx的桌面上观看白纸打印的文件时，眼睛感觉到的亮度大约为178cd/㎡。
计算方式如下：
白纸的亮度＝700（ｌｘ）×１（全方位扩散时的系数）×0.8（与反向光的比率）／π＝178cd/㎡。
在显示画面与文件之间频繁地改变视线且注意力高度集中的作业环境中，人的视线在忽明忽暗中来回转移，眼睛瞳孔的开闭次数明显增加，导致疲劳感提高。
为防止监控人员眼睛疲劳，显示器与文件的亮度比率越小越符合人体工学，最好能控制在3以内。
因此，大屏幕显示的画面亮度越接近178cd/㎡，监控人员的疲劳感就越少。
3.4视认角度和对比度
一般情况下,视认亮度值为20cd/㎡～300cd/㎡，视认对比度大于5。
我公司对该视认范围将进行严格控制，推荐的方案将充分考虑视认范围与最佳视认范围之内的高对比度视认性。
另外，通过采用宽视角屏幕，使屏幕间的亮度差几乎完全消除，提高了最佳视认范围的高对比度视认性。
3.5基于人体工程学的布局设计
LED显示屏的布局设计需要综合考虑垂直视角、水平视角以及屏幕的半增益视角等因素，操作台位置与屏幕的视角、屏幕的功能区域划分息息相关。
根据人体工学（参考资料：
人力因素新人体工学手册）指挥中心的布局设计需要遵守以下原则：
Ø垂直视角：
监控人员合理监控范围为视轴0°
上方：
２５°
下方：
３５°的区域
Ø水平视角
最佳视野范围：
30度（在头部固定的状态下无需转动眼睛即可瞬时识别信息的范围）。
监控区域：
80度（在头部固定的状态下通过眼睛的转动可瞬时识别信息的范围）。
Ø屏幕的半增益视角
屏幕的半增益角度将直接影响到屏幕的观看效果。
为了确保亮丽、完美的画面可以给更多的人从不同的角度进行欣赏，我们对屏幕的半增益视角提出了严格的要求。
在本方案中，采用宽视角屏幕，使每个屏幕均纳入适当的视认范围之内。
第四章系统方案设计和配置
根据实际建设需求，本套方案采用雷曼COBM1.5LED小间距显示屏和基于网络的图像处理系统，以网络交换机，将视频码流网络化、数字化，保证每路信号源的画面品质，并实现网络码流的远距离传输和控制。
本项目采用的室内M1.5（像素点间距1.58mm）产品，LED小间距显示墙规模如4.1.1所示，显示系统可实现同时多路HDMI/DVI/VIDEO信号接入并上屏显示，且画面还原逼真，清晰度高。
LED小间距显示系统建成后，将充分利用LED屏的超高分辨率、超高对比度以及无缝显示等特点，结合图像处理系统，组成一套拥有色彩绚丽、高清晰度、高智能化控制、高可靠性的、先进的大屏幕显示系统。
同时可配合其他视频矩阵设备，将多种视频信号源或音频源接入，实现大数据，多画面，可视化，监控，远程视频会议等多种功能的实现。
LED小间距显示屏采用雷曼新一代的COB（ChipOnBoard）封装技术。
COB封装是将LED芯片直接固晶焊线在带显示电路的PCB板上，再用环氧树脂胶水对LED芯片包封。
较采用SMD表贴技术的LED显示屏，采用COB封装技术制作的LED显示屏具有像素点间距更小、防护性更高，更加稳定、可靠等技术优势。
此外，雷曼COB系列的LED小间距显示屏具有超高刷新、超广色域，支持色温3000-9300K的调节，满足不同显示领域对色温的要求，达到广电行业演播室使用标准。
图像处理系统采用业界最先进的处理架构，模块化设计，具备以下优点：
（1）具备超强的信号显示能力，可实现所有信号源的接入管理、上屏显示，任一信号源可实现在大屏幕墙以任意大小在任意位置进行开窗，可实现窗口的任意跨屏、漫游、叠加显示；
（2）支持多种类型信号源，如PAL、NTSC制视频信号（CVBS、S-Video）、RGB信号、高清视频信号（YCbCr、HDMI、SDI）、IP视频信号、超高分辨率信号（DP）和音频信号等；
（3）支持第三方设备控制接入：
可以集成国内外多家集中中控设备的支持，可使用无线中控、iPad、触摸屏等对系统进行拼接管理、视窗管理、预案调度、矩阵设备管理、回显等功能操作。
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4.1系统构成和配置
雷曼LED小间距显示系统主要由以下组成：
（1）COBLED小间距显示屏；
（2）控制系统：
包括LED显示控制系统（含播控软件，发送盒等）、图像处理系统；
（3）电气系统：
配电柜、电缆线；
（4）钢结构支架等辅材；
2
3
4
1.4
4.1.1显示墙规模
显示墙1：
显示墙1
M1.5（像素点间距1.58mm）
箱体尺寸
608mm×342mm
箱体分辨率
384×216
整屏显示面积
宽8.512米×高2.394米=20.378平米
整屏物理分辨率
5376点×1512点
前维护，无需后维护空间。
显示墙2：
显示墙2
M1.5（像素点间距1.58mm）
箱体尺寸
608mm×342mm
箱体分辨率
384×216
整屏显示面积
宽9.728米×高4.788米=46.578平米
整屏物理分辨率
6144点×3024点
前维护，无需后维护空间。
箱体尺寸图：
箱体效果图：
4.1.2系统配置清单
配置清单
名称
型号/规格
数量
单位
室内LED显示屏
点间距1.58mm室内COB
66.956
平米
发送盒
Mctrl-600
18
台
控制软件
LED控制软件
2
套
拼接控制器
2
台
控制PC
i5,16G,500G,独立显卡
2
台
配电柜
25KW
1
套
50KW
1
套
LED安装结构
定制
2
套
模组备品
COB产品模组备品3%
4.2系统拓扑图
本系统采用基于网络的图像处理系统，将各路信号源（视频信号、超高分辨率视频信号、数字信号等）数字化处理、传输并显示在LED大屏幕显示墙上。
4.3系统显示模式
1全屏显示模式
2欢迎领导显示模式
3分区显示模式
4多视频信号显示模式
5各类信号混合显示模式
第五章主要产品性能描述
5
5.1LED小间距显示屏技术发展趋势
5
1.5
5.1.1SMD分立器件小间距LED显示技术的瓶颈
随着LED小间距显示屏在演播室、监控室等专业显示市场渗透率的快速提升，P2以下的LED小间距显示屏市场规模近年来保持了高速的增长。
2017年P2以下LED小间距显示屏市场规模约为38亿元，而作为LED小间距显示屏重要的替代市场，2016年专业显示市场规模达到200亿元，LED小间距显示屏在专业显示市场的渗透率也只有百分之十几，未来几年P2以下LED小间距显示屏市场仍将高速成长。
目前LED小间距显示屏的主流技术，主要采用SMD分立器件技术，技术路线如下图所示：
图1SMD分立器件小间距LED显示技术路线及产业链
伴随着LED小间距显示屏市场的快速增长，SMD分立器件小间距LED显示屏在应用过程中，也逐渐暴露出了技术瓶颈与局限，主要包括以下几个方面：
（1）可靠性与稳定性问题
LCD面板失效像素点的国际公认标准为百万之1.58个失效像素，即失效率1.58PPM。
目前SMD分立器件LED小间距的出厂前失效率达到30~50PPM，屏厂通过出厂前的老化和维修，以保证出厂时无死灯，但是问题在于显示屏出厂后三个月、半年、一年后也有较高的失效率。
目前，众多小间距屏厂受困于小间距的可靠性与稳定性问题，不得不培养大量的工程服务人员去给客户修屏，这个问题已经成为SMD分立器件小间距显示屏最大的瓶颈和天花板。
（2）点间距的局限
目前采用SMD分立器件的小间距显示屏产品，主流的点间距在P1.5—P2.0之间，市场上几乎没有P0.9以下间距量产的产品。
2017年在美国InfoComm展上，有公司推出了采用0505灯珠制造的间距为0.7mm的小间距样品，从分立器件显示屏技术角度来看，这已经是分立器件小间距显示屏的极限，要想做更小间距几乎已经不可能。
（3）脆弱的防护性
小间距LED显示屏采用的SMD封装器件，灯珠焊盘面积太小，SMT回流焊后，PCB板上的灯珠非常脆弱，搬运、安装、使用中的磕碰极易损坏灯珠。
5.1.2雷曼COB小间距LED集成显示技术
为了解决SMD分立器件小间距显示屏技术路线的瓶颈，目前业界提出了COB（ChipOnBoard）封装小间距显示屏技术路线。
COB封装是将LED芯片直接固晶、焊线在带显示电路的PCB板上，再用环氧树脂胶水对LED芯片包封。
雷曼的COB小间距LED集成显示所在的产业链及技术路线如下图所示：
图2COB小间距LED显示技术路线及产业链
从COB小间距LED显示技术的产业链分布来看，包括了LED产业的中游封装与下游显示应用产业，是对LED封装与LED显示两项技术的集成，与SMD分立器件的LED小间距显示技术相比，具有非常高的技术门槛。
与SMD分立器件LED小间距显示技术相比，雷曼COB小间距LED集成显示技术具有非常明显的技术优势，主要体现在以下几个方面。
（1）能做到更小的点间距
图3COB显示技术与SMD分立器件显示技术点间距
目前SMD分立器件小间距LED显示技术，主流的点间距在P1.5-P2.0之间，点间距继续降低非常困难，主要受制于两个方面的因素：
第一个因素是成熟的SMD器件为1010、0808规格，例如P1.5分立器件小间距LED显示屏，一般用0808规格的SMD器件。
更小尺寸的SMD器件，例如0606或者0505规格的产品，目前成熟度都较低；第二个影响因素是分立器件必须过SMT回流焊，由于更小尺寸的SMD器件，意味着有更小的焊盘，导致SMT回流焊良率受到影响，回流焊后的SMD器件也非常脆弱，很容易被碰掉，防护性非常脆弱。
雷曼的COB小间距LED显示技术，不存在SMD分立器件LED显示技术的上述问题，能够做到的点间距尺寸，仅受限于封装技术，因此雷曼的COB小间距LED显示技术，通常可以做到P0.5-P2.0点间距，最小点间距可以做到P0.5，能够做到分立器件LED小间距技术难以量产的P1.0以下的市场。
（2）能够提供最强的防护性
与SMD分立器件小间距LED显示技术脆弱的防护性能相比，雷曼的COB小间距LED显示技术的防护性能堪称强大。
图4SMD分立器件小间距LED显示技术
图4为SMD分立器件小间距LED显示技术，LED芯片固晶、焊线在支架上，再用环氧树脂封装为SMD器件，通过SMT回流焊，将SMD器件焊接在PCB板上。
由于分立器件小间距LED显示技术采用的SMD器件规格多为1010或者0808，焊盘尺寸很小，SMT回流焊后，容易发生虚焊，以及被碰掉，防护性能脆弱。
图5雷曼COB小间距LED显示技术
图5为雷曼COB小间距LED显示技术，LED芯片固晶、焊线在PCB板上，再用环氧树脂直接封装在PCB板上。
环氧树脂与PCB板具有坚固的结合力，在外力的作用下不会损伤LED，防外力碰撞能力突出。
因此COB封装的小间距LED显示技术，具有非常优秀的防护能力。
（3）提供更高的可靠性与稳定性
SMD分立器件LED小间距显示技术，在生产过程中存在30-50PPM的失效率，通过出厂前的老化和维修，以保证出厂时无死灯。
但是在客户使用过程中，P1.5甚至有高达200PPM的失效率。
雷曼的COB小间距LED显示技术，能够提供更高的可靠性与稳定性，在客户使用过程中的失效率会明显降低。
引起LED显示屏失效的主要因素，包括外界的环境因素以及LED封装的可靠性因素。
外界环境的温度、湿度、污染、震动等，当超过LED显示屏能够承受的范围时，或者LED显示屏设计抗外界环境因素的阈值过低时，均会导致LED显示屏失效，特别是小间距LED显示屏对外界环境因素敏感性更高，更容易发生失效；
LED封装的可靠性，主要由LED芯片、支架、金线、环氧树脂等材料的封装可靠性决定。
要对各种材料的热学匹配性、力学匹配性进行设计，才能确保LED封装后的整体可靠性。
如图6所示，COB封装与普通SMD器件封装相比，COB封装取消了LED支架，以及通过SMT回流焊由锡膏连接PCB板的环节。
COB封装中，直接将LED芯片固晶、焊线在PCB板上，环氧树脂直接将LED芯片包封在PCB板上。
图6COB封装与SMD器件封装
由于COB封装取消了LED支架与SMT回流焊两个环节，给COB封装带来了几个优势：
1）显著降低了系统热阻
LED芯片产生的热量，快速传递到PCB板上，散热性能优异，有利于降低整个系统的温度，而散热水平则是决定小间距LED屏稳定性、点缺陷率和使用寿命的核心因素。
COB封装拥有更好的散热结构，也就意味着COB封装拥有更好的整体稳定性。
2）取消SMT回流焊，提高了系统可靠性
普通SMD分立器件的小点间距LED显示技术，由于SMD器件需要回流焊，回流过程会影响SMD器件的可靠性；同时由于SMD器件小间距LED显示技术，采用的是1010或者0808等超小器件，微小的焊盘通过锡膏与PCB连接的可靠性，与COB封装的金线焊线可靠性相比，可靠性要低很多。
因此，COB封装与普通SMD器件封装相比，应用在小间距LED显示时具有明显可靠性优势，COB封装能够提供更高的可靠性与稳定性。
（4）能够针对不同应用需求进行光学设计，提供更优的视觉效果
COB封装显示技术，是LED封装技术与LED显示技术的集成，COB封装能够进行符合客户需求的客制化光学设计。
例如在指挥调度中心市场，显示效果的核心不在“亮度”方面，而是长时间观看的“舒适性”。
COB封装能够根据这个显示应用需求，对显示光学进行针对性地设计，包括光源亮度设计、透镜设计、高对比对设计、低亮高灰设计等，满足客户的长时间观看的“舒适性”需求。
5.2COBLED显示屏产品特点
5
5.1
2.5
5.2.1COB显示屏技术
新一代“发光芯片直接在板封装，即COB技术，直接将发光芯片和PCB一体化；
高可靠性：
大幅减少焊点，提高可靠性，坏点率是其他小间距屏的1/10~1/20；
广视角：
无周边支架材料遮挡视角
高对比度：
超黑喷墨表面处理，无周边支架材料的底色影响显示屏效果
5.2.2超低坏点率
COB显示屏可确保1/40万的坏点率，比行业标准高100多倍
COB显示屏无支架、引脚，直接“打印”在PCB上；
常温焊接，无二次焊接，无高温冲击及静电损伤；
5.2.3高效散热
COB显示屏（COB）封装产品把芯片封装在PCB板上，直接通过PCB板和外铝壳箱体散热，热量容易散发，散热均匀，依靠PCB板和箱体同步散热，延长了显示
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