LED显示屏箱体组成计算方法.docx

1、LED显示屏箱体组成计算方法LED显示屏箱体组成计算方法一、LED显示屏组成材料1、LED与LED显示屏LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关，目前广泛使用的 有红、绿、蓝（R、G、B）三种。由于LED工作电压低（仅1.n5-3V）,能主动发光且有一定亮度，亮度又能用电压（或电流）调节， 本身又耐冲击、抗振动、寿命长（10万小时），所以在大型的显示设备中，目 前尚无其他的显示方式与LED显示方式匹敌。把红色和绿色的LED放在一起作 为一个象素制作的显示屏叫双色屏或彩色屏；把红、绿、蓝三种LED管放在一 起作为一个象素的显示屏叫三色屏或全彩屏。制作室内LED显示屏的象素尺寸 一般

2、是210毫米，常常采用把几种能产生不同基色的LED管芯封装成一体，室 外LED显示屏的象素尺寸多为12-26毫米，每个象素由若干个各种单色LED组 成，常见的成品称象素筒，双色象素筒一般由3红2绿组成，三色象素筒用2 红1绿1兰组成。无论用LED制作单色、双色或三色屏，欲显示图象需要构成 象素的每个LED的发光亮度都必须能调节，其调节的精细程度就是显示屏的灰 度等级。灰度等级越高，显示的图像就越细腻，色彩也越丰富，相应的显示控 制系统也越复杂。一般256级灰度的图像，颜色过渡已十分柔和，而16级灰度 的彩色图像，颜色过渡界线十分明显。所以，彩色LED显示屏当前都要求做成 256级灰度的。2、

3、应用于显示屏的LED发光材料有以下几种形式：1LED发光灯（或称单灯）一般由单个LED晶片，反光碗，金属阳极，金属阴 极构成，外包具有透光聚光能力的环氧树脂外壳。可用一个或多个（不同颜色 的）单灯构成一个基本像素，由于亮度高，多用于户外显示屏。2LED点阵模块由若干晶片构成发光矩阵，用坏氧树脂封装于塑料壳内。适 合行列扫描驱动，容易构成高密度的显示屏，多用于户内显示屏。3贴片式LED发光灯（或称SMD LED）就是LED发光灯的贴焊形式的封装， 可用于户内全彩色显示屏，可实现单点维护，有效克服马赛克现象。二、LED显示屏分类1 LED显示屏分类多种多样，大体按照如下几种方式分类：（1） 按使用

4、环境分为户内，户外及半户外户内屏面积一般从不到1平米到十几平米,点密度较高，在非阳光直射或灯 光照明环境使用，观看距离在几米以外，屏体不具备密封防水能力。户外屏面 积一般从几平米到几十甚至上百平米，点密度较稀（多为1000-4000点每平米）发 光亮度在3000-6000cd/平米（朝向不同，亮度要求不同），可在阳光直射条件下使 用，观看距离在几十米以外，屏体具有良好的防风抗雨及防雷能力。半户外屏 介于户外及户内两者之间,具有较高的发光亮度，可在非阳光直射户外下使用，屏 体有一定的密封，一般在屋檐下或橱窗内。（2） 按颜色分为单色，双基色，三基色（全彩）单色是指显示屏只有一种颜色的发光材料，多

5、为单红色，在某些特殊场合 也可用黄绿色（例如殡仪馆）。双基色屏一般由红色和黄绿色发光材料构成。三基 色屏分为全彩色（full color）,由红色，黄绿色（波长570nm）,蓝色构成及真彩色 （nature color）,由红色，纯绿色（波长525nm）,蓝色构成。（3） 按控制或使用方式分同步和异步同步方式是指LED显示屏的工作方式基本等同于电脑的监视器，它以至少 30场/秒的更新速率点点对应地实监视器上的图时映射电脑像，通常具有多灰度 的颜色显示能力，可达到多媒体的宣传广告效果。异步方式是指LED显示屏具 有存储及自动播放的能力，在PC机上编辑好的文字及无灰度图片通过串口或其 他网络接口传

6、入LED显示屏，然后由LED显示屏脱机自动播放，一般没有多灰度 显示能力，主要用于显示文字信息，可以多屏联网。（4） 按像素密度或像素直径划分由于户内屏采用的LED点阵模块规格比较统一所以通常按照模块的像素直 径划分主要有：03.n0mm 600像素/平米03.H75mm 44000 像素/平米0S/Omm 17000像素/平米户外屏的像素直径及像素间距目前没有十分统一的 标准，按每平米像素数量大约有1024点，1600点,2000点,2500点,4096点等多 种规格。（5）按显示性能可分为视频显示屏：一般为全彩色显示屏文本显示屏：一般为单基色显示屏图文显示屏：一般为双基色显示屏行情显示屏：

7、一般为数码管或单基色显示屏；三、LED显示屏特点全面了解LED显示屏特点，是为了选择高性价比LED显示屏，与其它大屏幕 终端显示器相比丄ED显示屏主要有以下特点。亮度高：色彩丰富鲜艳，户外显示屏的亮度大于8000mcd/m2,是目前唯一能够在户 外全天候使用的大型；寿命长：LED寿命长达100,000小时（十年）以上；视角大：室内视角可大于160度，户外视角可大于120度；结构模块化：屏幕面积可大可小，小至不到一平米，大则可达几百、上千平米；易与计 算机接口，支持软件丰富，操作方便灵活，画面清晰稳定。显示屏联网：利用一台微机可以同时控制多个显示屏显示不同的内容，显示屏也可脱机 工作。既可以显示

8、文字又可以显示图形图像，字体字型变化丰富。注：常见大型显示终端对比屏幕类型优点缺点电视墙全彩色、面积大画面有分隔感、亮度低不能在户外用、色差大、造价高PDP全彩色、画面细腻面积不大、亮度低、寿命短投影机全彩色、画面细腻亮度低不能在户外用、画面受光不均。四、基本概念LED:Light Emitting Diode (发光二极管)的缩写。单点直径(Single dot diameter)指一个像素点的直径，单位通常为mm。 象素(PIXEL):指每单个或多个发光管组成的发光点。是画面上可以被独立控制的最小单 元PIXEL是picture element的缩写，在三基色显示屏上，象素由三部分组成：红

9、，绿，篮，每一部分由一个或几个LED组成，理论上，分别调节红， 绿，蓝的亮度，可以表现出任意颜色。间距(PITCH)相邻象素的中心距离。间距越小，可视距离越短。分辨率(Resolution)通常用于数字显示设备，表示总的象素数量，一般写成宽X高的形式，如800X600。可视角度(ViewingAngle)当观察者面对LED时可以看到LED的最大亮度，当观察者向左或右移动 时，看到的亮度会减少，当亮度减到最大亮度的一半时，此时所处的角度加上 向反方向移动得到的角度之和，称水平可视角度，垂直可视角度用同样方式测 量。LED的视角厂家会给出参数。亮度(Brightness)亮度在任何显示设备中都是最

10、重要的参数。亮度的主单位叫烛光 (candela),用CD表示,单个LED的亮度通常用millicandelas, MCD,即千分 之一 CD,把一个平方米的LED亮度加在一起，就得到单位面积亮度，用尼特(NITS)表示,lNITS=lCD/m2。”红绿蓝三色的亮度必须平衡才能准确的还原真实色彩，换句话说，LED的白 色必须是白色，而不是粉红色。如果红绿蓝都处于最高亮度，混合出的色彩通 常不是白色，为了得到白色(通常称为6500K色温)，红绿蓝中须有一个或两 个的亮度调低，为了获取正确的白色，必须反复测量调整亮度，这个过程称白 平衡。可视距离(Viewing Distance)对于各种显示器件

11、来说，最佳的观察距离应该是人眼无法分辨出象素的最 小距离，这个距离大约是点间距的3400倍。电视和电脑的观测距离通常要小 于这个要求，但可接受的距离不能小于点间距的1700倍。灰度等级(Grey Levels)也称色彩深度，指不同亮度的数量，红绿蓝有各自的灰度，在全彩色系统 中一般是256级灰度，可以产生256X256 = 16,777,216种颜色，在PC中称为24 位色，在LED显示系统中称为8位系统。LED显示屏能表现的色彩数量取决于 RGB三色的灰度等级，在标准的全彩显示屏中为256级灰度，对于体育场馆的 LED全彩系统，256灰度是不够的，无法准确的恢复还原色彩。刷新率(Refres

12、h Rate)显示屏画面更新的速率，通常用赫兹表示(Hz)。与帧频是不同的。帧频(Frame Rate)显示屏每秒显示的图像帧的数量，通常取决于输入的信号(25 fps for PAL,30 fps for NTSC)场频(Field)PAL和NTSC的一半帧，因为PAL和NTSC是隔行扫描，每次刷新只显示半 帧图像。高级概念纯绿(Pure green)和真绿(true green)过去30年，各种颜色LED被相继 开发出来，首先是红色，黄色，黄绿色，蓝色LED和纯绿LED在90年代相继被 日亚工程师发明。至此，制造LED全彩色显示屏成为可能。播放视频的LED显示 屏必须用纯绿，如果用黄绿来做

13、，颜色肯定不真实，如果一个象素里绿管的数 量很多，比红管和蓝管的数量多，那肯定是黄绿管，因为黄绿的亮度不够，必 须用多个，但黄绿LED价格低廉。该种显示屏俗称伪彩屏。GAMMA 矫正(gamma correction)这是一种通过变换函数来减少灰度数量，从而产生一个更接近真实环境的 色彩和对比度，全彩屏实际表现的颜色受到很多限制，当夜晚时，必须降低屏 体亮度，此时能够显示的色彩就会减少，因此，数字RGB显示的色彩肯定少于 16M色，为了解决这个问题，需要更高层次的灰度，IBill色的系统(红绿蓝各 1024级色)可以表现更真实的色彩，因为从256级灰度扩大到1024级，极大 的丰富了可表现的色

14、彩数目。虚拟象素技术(Virtual Resolution)也称共享象素或动态象素，将4倍于物理象素的象素快速的按奇偶列和奇 偶行分4次送到物理象素上显示，其效果相当于将间距缩小一半，其成本与传 统做法基本相比，基本没增加，但可以做到原来4倍的分辨率。一致性(Uniformity)整个画面的质量很大程度上取决于LED的一致性。一致性的问题是LED固 有的问题，当LED生产时。他们的亮度，视角，还有其它的特性实际上都不统 一，这些参数分布在某一范围，制造商工艺控制的越好，这个范围越小，选用 优质厂商提供的LED可以减少调试的工作量，人眼对颜色和亮度的敏感度相当 高，对于LED Z间的差别很容易察

15、觉，特别在高亮的显不系统中，这种差别更 大，设计者必须采用各种技术来消除这种差别，增加一致性。色差(ColourShift)LED显示屏由红绿蓝三色组合来产生各种颜色，但这三种颜色由不同材料做 成，视角是有差异的，不同LED的光谱分布都是变化的，这些能被观测的差异 称为色差。当偏过一定角度观察LED时，其颜色发生改变,人眼判断真实画面的 色彩的能力(比如电影画面)比观测计算机产生的画面要好。单元板规格(Cell board size)指单元板的尺寸，通常用单元板长乘以宽的表达式表示，以毫米为单位。(48x244)单元板的解析度(Cell board pixels):指一块单元板有多少个像素，通

16、常用单元板像素的行数乘以列数的表达式 表示。(如：64x32)像素密度(Lattice density)也称点阵密度，通常指每平方米显示屏上的像素个数。每平方米最大的功耗(Consumption per sqm)每平方米每小时的最大耗电量，通常是指显示屏全白色工作情况下的耗电 量。因为在电源设计上我们采用了增容设计，所以在显示屏满负荷情况下，也 不会达到电源的最大功率，对显示屏起到了很好的保护作用。重量(Kg)通常指每平方米屏体的重量(含电源、边框等)，但不包括框架的重量。通讯距离(Communication distance)操作平台(电脑)与屏幕之间的距离。通常8芯网线传输不大于130米，

17、 光纤传输在500米一 1300米。支持模式(Support mode)VGA的英文全称是Video Graphic Array,即显示绘图阵列，通常说的显卡接 口。VGA支持在640X480的较高分辨率下同时显示16种色彩或256种灰度，同 时在320X240分辨率下可以同时显示256种颜色肉眼对颜色的敏感远大于分辨 率，所以即使分辨率较低图像依然生动鲜明。VGA由于良好的性能迅速开始流 行，厂商们纷纷在VGA基础上加以扩充，如将显存提高至1M并使其支持更高 分辨率如800X600或1024X768,这些扩充的模式就称之为VESA（VideoElectronics Standards Ass

18、ociation,视频电子标准协会）的 Super VGA 模 式，简称SVGA,现在的显卡和显示器都支持SVGA模式。不管是VGA还是 SVGA,使用的连线都是15针的梯形插头，传输模拟信号。五、显示屏大小的计算方式。1.室内显示屏的计算方式。（1）给出屏的具体数据（长、宽，面积）。a.例子:所做屏的规格是5（指像素的直径）屏，屏长5“8米,宽2”6米。b首先,清楚5屏的技术参数单元板规格为488x244mm,单元板解析度 64x32c.计算所用单元板的块数。屏长或宽用的板数=预做屏长或宽三单元板的长 或宽屏长用的板数：5.8 米xl000v488=11.89=12屏宽用的板数：2.6 米x

19、l000v244=10. ”6571d计算实际的屏的大小。实际屏长或宽用=单元板的长或宽X屏长或宽用的块数实际屏长：488x12二5856mm即5.856 米实际屏宽：244xll=2684mm即2”684米e屏的面积：5.H856x2.684=15.72（平方米）注：通常清况屏体外边框尺寸在屏体尺寸基础上每边各加5-10cmof屏的分辨率二屏用的板数x单元板的解板度屏的分辨率=（12x64） x （11x32）（2）只给出屏的面积，没有长宽。a.例了：做一个面积为9 nf的屏，屏的规格是5（指像素的直径）。b.如果只给出了 面积，长宽我们要自己算。可以按长、宽4： 3或16： 9的比例去算。

20、这样画面 效果好。（这里以4： 3为例）c.理论屏屏长为：长=（面积记2）的平方根x4宽=（面积记2）的平方根x3即：长=3.46m宽=2.n60md长宽已经求出来了，下边的计算见（1）中的例子。2.室外显示屏的计算方式。（1）给出屏的具体数据（长、宽，面积）。a.例子:要做P20的户外全彩屏长约10米，宽约6米b首先清楚，单元箱体的规格（箱体长宽）为1280x960mm,解析度为64x48c. 计算箱体的个数。屏长或宽用的箱数=预做屏长或宽三单元箱的长或宽屏长用的箱体数：10米xl000-rl280=7.81238屏宽用的箱体数：6米xl000v960=6”25=6d计算实际的屏的大小。实际

21、屏长或宽用=箱体的（规格）长或宽x屏长或宽用的箱体个数实际屏长：1280x8二10240mm即10.24 米实际屏宽：960x6二5760mm即5/76 米e屏的面积：10.24x5/76=158.n9824=158.98（平方米）f屏的分辨率二箱体的解析度长宽x箱体的长宽个箱=（64x10） x （48x6）（2）只给出屏的面积，没有长宽。a.例子:如果做一个P20的户外全彩屏面积大约为50平方米。b如果只给出了面积，长宽我们要自己算。可以按长、宽4： 3或16： 9的比例去算。这样画面效果好。（这里以4： 3为例）c.理论屏屏长为：长=（面积“2）的平方根x4宽=（面积“2）的平方根x3即

22、：长=8.n16m宽=6.n12md.大概长宽以求出，接下来的计算参考例。六、显示屏的亮度计算方法以全彩屏为例，通常红、绿、蓝白平衡配比为3： 4： 1红色LED灯亮度：亮度(CD) /M22点数/M2x0”3(白平衡配比占30%片2绿色LED灯亮度：亮度(CD) /M22点数/M2x0”6(白平衡配比占60%)蓝色LED灯亮度：亮度(CD) /M22点数/M2x0.T(白平衡配比占10%)(1)已知整屏亮度求单管亮度。例如：每平米2500点密度，2R1G1B,每平米亮度要求为5000 cd/m2,则: 红色LED灯亮度为：5000v2500x0.34-2=0.3cd=300mcd绿色LED灯

23、亮度为：5000v2500x0”6 二l.2cd=1200mcd蓝色LED灯亮度为：5000v2500xO.H1=O.2cd=2OOmcd每像素点的亮度为：O.n3x2+1.2+0.2=2”0 cd=2000mcd(2)已知单管亮度求整屏亮度。例如：以P31.25,日亚管为例。HSM显示屏主要管芯规格红绿HSM-PH-A+(日亚)180-440mcd1020-2400 med因为白平衡配亮度配比红：绿：蓝=3： 6： 1；又白平衡的配比以绿管亮度去配其它管。所以如下:由红：绿二3： 6可知，绿管亮度是红管的2倍，即红管亮度为：2400（蓝片2=1200mcd又因为红、绿、蓝四个管中，红管有2个

24、，所以，单 个红管的亮度为：1200-r2=600mcdo由绿：蓝=6： 1可知，绿管亮度是蓝管的6倍，即蓝管亮度为： 2400（蓝片6二400mcd因，1个发光像素=2红管+1绿管+1蓝管；。即一个像素的亮度=600（红）x2+2400（绿）+400（蓝）=3400mcd 二3.n4cd每平方米亮度=1个发光像素的亮度x每平方米的像素密度（个数）=3.n4cdxl024（像素个数）=3482cdo以光损20%计算，实际发光亮度应为：2785.28cdo补充知识：控制LED亮度的方法：有两种控制LED亮度的方法。一种是改变流过LED的电流，一般LED管允 许连续工作电流在20毫安左右，除了红色

25、LED有饱和现象外，其他LED亮度基 本上与流过的电流成比例；另一种方法是利用人眼的视觉惰性，用脉宽调制方 法来实现灰度控制，也就是周期性改变光脉冲宽度（即占空比），只要这个重 复点亮的周期足够短（即刷新频率足够高），人眼是感觉不到发光象素在抖 动。由于脉宽调制更适合于数字控制，所以在普遍采用微机来提供LED显示内 容的今天，几乎所有的LED显示屏都是采用脉宽调制来控制灰度等级的。LED的 控制系统通是扫描板上集中控制各象素点灰度，扫描板将来自控制箱的各行象 素的亮度值进行分解（即脉宽调制），然后将各行LED的开通信号以脉冲形式 （点亮为1,不亮为0）按行用串行方式传输到相应的LED上，控制其

26、是否点 亮。这种方式使用器件较少，但串行传输的数据量较大，因为在一个重复点亮 的周期内，每个象素在16级灰度下需要16个脉冲，在256级灰度下需要256 个脉冲，由于器件工作频率限制，一般只能使LED显示屏做到16级灰度。另一 种方法是扫描板串行传输的内容不是每个LED的开关信号而是一个8位二进制 的亮度值。每个LED都有一个自己的脉宽调制器来控制点亮时间。这样，在一 个重复点亮的周期内，每个象素点在16级灰度下只需要4个脉冲，256级灰度 下只需8个脉冲，大大降低了串行传输频率。用这种分散控制LED灰度的方法 可以很方便地实现256级灰度控制。常由主控箱、扫描板和显控装置三大部分 组成。主控

27、箱从计算机的显示卡中获取一屏象素的各色亮度数据，然后重新分 配给若干块扫描板，每块扫描板负责控制LED显示屏上的若干行（列），而每 一行（列）上LED的显控信号则用串行的方式传送。目前有两种串行传送显示控制信号的方式：一种七、LED显示屏常用安装方式（1） 安装方式（显示屏安装结构简图）a落地式b镶嵌式c悬挂式d支撑式e支柱式f壁挂式以上为目前显示屏安装中最常用的七种安装方式，对于室内显示屏一般采 用a、b、c、d四种安装方式，户外显示屏以上方式均可采用。（2） 外框结构及外装饰外框结构在设计上是由显示屏的安装要求和显示面积大小以及周围环境颜 色而定，在保证有足够的安装强度的前提下，尽量减少显

28、示屏的安装重量。对于室内显示屏外框通常有三种做法：黑色铝合金、铝合金外包不锈钢（亚光、亮光）和扳金一体化。o黑色铝合金外框结构简单，外框颜色接近显示屏底色。O铝合金外包不锈钢框架，采用拉丝不锈钢，美观、大方。O扳金一体化结构，其颜色为索尼灰，容易被视觉接收。另外在整体结构 方面比较紧凑，没有缝隙。其缺点是对显示屏的面积大小有要求。对于户外显 示屏为保证有足够的安装强度，其外框均为钢结构，外装饰通常根据现场情况 以及客户要求选用，通常采用外包铝塑板。其优点如下：O铝塑板颜色多样、品种丰富，可以根据不同要求选购；O铝塑板表面质量高，粗糙度小；O铝塑板可以实现胶缝拼接，表面可以等距离布置线条，合乎美

29、观要求；八、LED显示屏的控制系统LED控制系统分类与LED显示屏分类相对应，主要是以显示性能和显示色彩 来分。根据屏的大小及客户要求可采用异步控制或者同步控制。（a ）异步RS232通讯方式控制（计算机串口）说明：异步控制是接收并存储由PC机上编辑好的文字和没有灰度的图形（PC机 通过串口发送数据给异步控制卡）再通过异步控制卡控制显示屏的显示，而且 屏关电后，所要显示的内容存储在控制卡上存储器里面，屏开电后，异步控制 卡上的CPU从卡上的内存读取内容再控制LED显示屏的显示。异步控制优点实现的是脱机和存贮信息的功能，PC机只起到修改LED显示屏内容的功 能，显示的功能由异步控制实现，这样的好

30、处是一台PC机可以控制多个显示 屏，所以可以实现多屏联网使用。异步控制的缺点异步控制卡无法实现播放动画，图象的功能，而且控制卡存储的内容受控 制卡内存的限制，只能存储几十幅内容，另外异步控制卡控制的屏面积有限 5控制在7平米以内，3“75控制在2”8平米以内，超过控制范围的只能上同步控制。注:单个显示屏通讯距离超过100米或2个以上显示屏联网使用需要加转换器（232转422转换器200元）（b）同步256级灰度控制说明：同步控制是将PC机显示卡的信号实时传送到LED显示屏上丄ED显示屏和电 脑显示器是同步显示的（所见即所得），同步控制包括一块DVI显示卡，一块 数据采集发送卡，一块数据接收卡（注：超过512点要用2块接收卡）同步控制优点能够实现播放动画，图象的功能，灰度等级输出可达到256级（对于单色 屏就是256种颜色，对于双色屏就是可显示红256色x绿256= 65536种颜色）（DVI显示卡+256级灰度控制卡，控制点数1280 x512点，控制范围5-长9.76米，咼3“9米,3.*7 5长6.1米高2.448 米）注:如何知道在可控范围之内LED显示屏可以做多大面积？可控制长度=控制卡点数（长）x点间距可控制宽度=控制卡点数（宽）x点间距可控制范围=可控制长度X可控制宽度