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1、LED电子显示屏方案设计实用模板LED显示系统技术方案201X-XX-XX第1章 项目需求分析1.1 项目背景近年来，户外LED电子显示屏以其亮度高、坚固耐用等特点，作为继电视、广播、报纸、杂志之后的另类媒体，被广泛地应用于广场、机场、车站、港口、体育中心等公共场所。但随着人们对一块块显示屏开播喝彩声的消失，令人惋惜的现实无情地展现在了大众面前：昔日亮丽无比的电子显示屏在使用几年后，亮度大幅度衰减，色彩严重失真，电路被腐蚀、老化带来的火灾隐患到了令人发指的地步。一块块电子显示屏变成了一片片破旧不堪的黑色补丁，贴在各大城市的显要之处，既浪费了投资，又影响了市容。究其根源就在于LED电子显示屏制造

2、厂家对光材料的选用不严谨，对屏体的防护不重视。实际上国内各大家电生产厂家已经给LED电子显示屏制造行业积累了丰富的切实可行的现成法宝：高质量的制造+细致入微的防护。有鉴于此，我公司确定的户外视频LED电子显示屏设计目标是：高可靠性保证其长久稳定工作。为确保达到以上目标，我们采用独有的驱动设计，对屏体进行全方位防护，包括防雷击、防静电、防腐、防水、防潮、防温等，同时对开关电源更换低温管、硅胶处理进行二次防护措施。户外LED电子显示屏的工作环境既恶劣又复杂，防护稍有不当就会对显示屏造成致命伤害。真正有效的防护不是在显示屏安装完毕后才去实现的，而是在设计阶段就必须精心考虑。现国内大多的LED显示屏生

3、产厂家仍在采用大板模块式驱动结构，虽也叫做模块化结构，但实际上其可防护性是极差的。不要说防腐、防潮、散热，即是防水也很难实现，由此形成了国内已建户外LED电子显示屏故障多、怕雨、怕热、怕尘、怕风的通病，维护成本极高，寿命奇短。我们采用独有的驱动设计模块级恒流驱动方案。它能够很容易实现全方位防护措施：通过特殊硅胶处理，既能很好地达到防腐、防水、防潮的目的，又能充分利用其极好的散热特性，将驱动部分产生的热量迅速传递消化。更由于我们选用了专用的户外LED恒流驱动芯片，可轻松承受高温环境的考验。在25和60两种条件下的测试结果表明，该恒流芯片能够承受3KV的静电冲击，当其表面温度上升到125时，连续工

4、作168小时而无一失效点。在雷击防护措施中，我们主要采取外部无源保护、内部防护、接地防护。在0级保护区即外部作无源保护，主要有避雷针（网、线、带）和接地装置（接地线、地极）。如电子显示屏所依附的建筑物本身已具备良好的0级保护区防护设施，电子显示屏工程中可不必重复建设。在电源和信号入口处的防护措施中，我们选用了美国SIDACTOR公司的专用防护产品。其防护指标符合以下规范：GR 1089, ITU K.20&K.21, IEC 950, UL 1459&1950 和FCC Part 68。按地系统进行防护是极重要的环节，因所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄入大地，从而保护设备和人身安全。如

5、果接地系统做得不好，不但会引起设备故障，烧坏元器件，严重的还将危害工作人员的生命安全。另外还有防干扰的屏蔽问题，防静电的问题都需要通过建立良好的接地系统来解决。直流开关电源是整个电子显示屏工作的中心部份。无论是明韦还是衡孚，其直流开关电源均非针对户外恶劣环境而设计，因此有必要对其运行二次防护处理。在电路防护方面上采用与恒流驱动板同样的防护措施；同时应更换其开关管，以提供更宽的温度适用范围。LED电子显示屏的技术仍在迅猛地发展进步，作为专业的研发和制造厂家，我们将持之以恒地致力于技术的进步和产业的发展中，为用户创造更好、更满意的LED电子显示屏。1.2 客户需求根据用户的要求，我们将重点考虑如下

6、几点：显示屏必须具有高可靠性和良好的安全运行保证措施，能够长期稳定地工作；充分体现行业应用的特殊性，软件具有较强的监管功能，使用方便，可升级性好；控制系统及显示屏体易于维护；整个系统易于管理，运行成本合理，具有良好的可扩充性；该方案在各项技术指标、可靠性、安全性等方面都有着较高标准，我们深信它能较好的满足本项目的全部使用要求。1.3 建设目标我们的目标是铸造室外LED全彩屏精品工程，其重心是防护功能强，稳定性好，可靠性高，亮度充足。作为一套单色多媒体视频屏显示系统，其基本点是一个集光、电、机于一体的高智能化系统,其系统的好坏决定了系统的再现能力和纠偏能力。再现能力反映的是显示系统显示效果的逼真

7、度，它与白平衡、色偏差、灰度级等一些光电参数有直接关系；纠偏能力反映的则是显示系统在外界环境变化的影响下，保证其原有的显示效果，其光电参数不发生偏移的能力。这也是本系统设计的主要实现目标。第2章 LED电子显示屏简介2.1 LED显示屏简介二极管（light emitting diode)简称LED，是利用半导体P-N结电致发光原理产生红，绿，兰颜色。是六十年代未发展起来的一种半导体显示器件；七十年代，随着半导体材料合成技术、单晶制造技术和P-N结形成技术的研究进展，发光二极管在发光颜色、亮度等性能得以提高并迅速进入批量化和实用化；进入八十年代，LED在发光波长范围和性能方面大大提高，并开始形

8、成平板显示产品即LED显示屏，八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成在面积显示屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、价格性能比高、使用成本低等特点，在短短的十来年中，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。 LED显示屏发展经历了三个阶段： 1990年以前LED显示屏的成长形成时期。一方面，受LED材料器件的限制，LED显示屏的应用领域没有广泛展开，另一方面，显示屏控制技术基本上是通讯控制方式，客观上影响了显示效果。这一时期的LED显示屏在国外应用较广，国内很少，产品以红、绿双基色为主，控制方式为通讯控制，灰度

9、等级为单点4级调灰，产品的成本比较高。1990-1995年，这一阶段是LED显示屏迅速发展的时期。进入九十年代，全球信息产业高速增长，信息技术各个领域不断突破，LED显示屏在LED材料和控制技术方面也不断出现新的成果。蓝色LED芯片研制成功，全彩色LED显示屏进入市场；电子计算机及微电子领域的技术发展，在显示屏控制技术领域出现了视频控制技术，显示屏灰度等级实现16级灰度和64级灰度调灰，显示屏的动态显示效果大大提高。这一阶段，LED显示屏在我国发展速度非常迅速，从初期的几家企业、年产值几千万元发展到几十家企业、年产值几亿元，产品应用领域涉及金融证券、体育、机场、铁路、车站、公路交通、商业广告、

10、邮电电信等诸多领域，特别是1993年证券股票业的发展更引发了LED显示屏市场的大幅增长。LED显示屏在平板显示领域的主流产品局面基本形成，LED显示屏产业成为新兴的高科技产业。 1995年以来，LED显示屏的发展进入一个总体稳步提高产业格局调整完善的时期。同时，LED显示屏产业内部竞争加剧，形成了许多中小企业，产品价格大幅回落，应用领域更为广阔，产品在质量、标准化等方面出现了一系列新的问题，有关部门对LED显示屏的发展予以重视并进行了适当的规范和引导，目前这方面的工作正在逐步深化。我国的LED显示屏产业经过几年的发展，基本形成了一批具有一定规模的骨干企业。在国内市场上，国产LED显示屏的市场占

11、有率近100%，国外同类产品基本没有市场。2.2 LED显示屏应用领域信息化社会的到来，促进了现代信息显示技术的发展，形成了CRT、LCD、PDP、LED、EL、DLP等系列的信息显示产品，纵观各类显示产品，各有其所长和适宜的市场应用需求。随着LED材料技术和工艺的提升，LED显示屏以突出的优势成为平板显示的主流产品之一，并在社会经济的许多领域得到广泛应用，主要包括：证券交易、金融信息显示。这一领域的LED显示屏占到了前几年国内LED显示屏需求量的50%以上，目前仍有较大的需求。机场航班动态信息显示。民航机场建设对住处显示的要求非常明确，LED显示屏是航班住处显示系统FIDS（Flight i

12、nformation Display system）的首选产品。港口、车站旅客引导信息显示。以LED显示民间为主体的信息系统和广播系统、列车到发揭示系统、列车到发揭示系统、票务信息系统等共同构成客运枢纽的自动化系统，成为国内火车站和港口技术发展和改造的重要内容。体育场馆信息显示。LED显示屏作为比赛信息显示和比赛实况播放的的主要手段已取代了传统的灯光及CRT显示屏，在现代化体育场馆成为必备的比赛设施。道路交通信息显示。智能效通系统（ITS）的兴起，在城市效通、高速公路等领域，LED显示民间作为可变情报板、限速标志等，得到普遍采用。 调度指挥中心信息显示。电力调度、车辆动态跟踪、车辆调高度管理等

13、，也在逐步采用高密度的LED显示屏。邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。广告媒体新产品。除单一大型户内、户外显示屏做为广告媒体外，集群LED显示屏广告系统、列车LED显示屏广告发布系统等也已得到采用并正在推广。演出和集会。大型显示屏越来越普遍的用于公共和政治目的的视频直播，如在我国建国50周年大庆、世界各地的新千年庆典等重大节日中，大型显示屏在播放实况和广告信息发布方面发挥了卓越的作用。展览会，LED显示大屏幕作为展览组织者提供的重要服务内容之一，向参展商提供有偿服务，国外还有一些较大的LED大屏幕的专业性租赁公司，也有一些规模较大的制造商提供租赁服务。2.3 LED显示屏

14、的行业发展1995年以前，LED显示屏的生产无行业规范。1996年原电子部委托蓝通公司制定LED显示屏通用规范，1998年1月正式作为电子行业标准发布实施，使LED显示屏产业标准化工作开始走向规范。1998年初，中国光协光电器件分会加强了LED显示屏行业的管理和业务，在引导规范行业发展、开展光电器件与LED显示屏产品技术及检测标准交流协调等方面积极开展工作，目前正在就标准体系和具体标准的建立组织力量进行有关工作。随着产品标准体系的形成和系列标准的实施，LED显示屏产业在向健康有序的方向发展。现代信息社会中，作为人一机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展，进入二十一世纪的显示技术将是平板

15、显示的时代，LED显示屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。高亮度、全彩化、 蓝色及纯绿色LED产品自出现以来，成本逐年快速降低，已具备成熟的商业化条件。基础材料的产业化。使LED全彩色显示产品成本下降，应用加快。以全彩色户外26显示屏为例，1996年的产品市场价格每平方米在12万元左右，1999年已降至78万人民币/m2，LED产品性能的提高，使全彩色显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果，完全可以满足户外全天候的环境条件要求，同时，由于全彩色显示屏价格性能比的优势，预计在未来几年的发展中，全彩色LED显示屏在户外广告媒体中会

16、越来越多地代替传统的灯箱、霓红灯、磁翻板等产品，体育场馆的显示方面全彩色LED屏更会成为主流产品。全彩色LED显示屏的广泛应用会是LED显示屏产业发展的一个新的增长点。 标准化、规范化、 材料、技术的成熟及市场价格的基本均衡之后，LED显示屏的标准化和规范化将成为LED显示屏发展的一个新趋势。近几年业内的发展，市场竞争在传统产品条件下是以价格作为主要的竞争手段，几番价格回落调整达到基本均衡，产品质量，系统的可靠性等将成为主要的竞争因素，这就对LED显示屏的标准化和规范化有了较高要求，业内一些骨干企业已开始在企业实施ISO9000系列标准。行业规范和标准体系的形成，对产品的检测有了相对统一的认识

17、和评判依据，生产条件差、技术性不强、售后服务体系不完善的企业将受到市场的淘汰，预计今后几年内一批小规模LED显示屏厂商会逐步淡出，行业的发展趋于有序。信息化社会的形成，信息领域愈加广泛，LED显示屏的应用前景更为广阔。预计大型或超大型LED显示屏的主流产品局面将会发生改变，适合于服务行业特点和专业性要求的小型LED显示屏会有较大提高，面向信息服务领域的LED显示屏产品门类和品种体系将更加丰富，部分潜在市场需求和应用领域将会有所突破，如公共交通、停车场、餐饮、医院等综合服务方面的信息显示屏需求量将有更大的提高，大批量、小型化的标准系统LED显示屏在LED显示屏市场总量中将会占有多数份额。2.4

18、LED显示屏组成LED显示系统由计算机专用设备、显示屏幕、视频输入端口和系统软件等组成。计算机及专用设备：计算机及专用设备直接决定了系统的功能，可根据用户对系统的不同要求选择不同的类型。显示屏幕：显示屏的控制电路接收来自计算机的显示信号，驱动LED发光产生画面，并通过增加功放、音箱输出声音。视频输入埠：提供视频输入端口，信号源可以是录像机、影碟机、摄像机等，支援NTSC、PAL、S-Video等多种制式。系统软件：提供LED播放专用软件，PowerPoint或TL2000视频播放软件。第3章 LED显示屏的分类3.1 真彩色显示屏真彩色显示屏适用于表现绚丽色彩的重要场合。如火车站广场、街心广场

19、、机场候机楼等。它表现色彩的方式与彩色电视机相似，屏上每个像素点都由红、绿、蓝三种顔色的发光二极管组成。这三基色按一定比例搭配，就可以变幻出自然界里的所有顔色。真彩色显示屏可以用来显示文字、表格、彩色图像、彩色视屏。显示内容可以来源于电脑、电视、VCD、DVD、录相机等。如果配合音响功放系统，在欣赏画面的同时，还可以听到同步伴音。3.2 双基色显示屏因为蓝色发光二级管价格昂贵，出于降低成本的考虑，更多的客户选择双基色显示屏。它虽然只有红和绿两种基本颜色，但通过控制每种颜色的灰度，依然可以变幻出成千上万种颜色。双基色显示屏常用于显示车船的刻表、航班起降信息、医院门诊排班、药品广告、商场广告宣传等

20、场合。可以显示文表、表格、图象、视频、在彩色表达上缺少蓝色。3.3 单色显示屏组成每个像素的发光二极管都是单一的红色、绿色、或蓝色（极少）。可以通过灰度控制来表现画面的明暗，这一点类似于黑白电视机。单色显示屏又分为文字屏和图文屏，前者只能显示文字、表格，而后者还可以显示单色的图象、视频。由于成本较低，单色显示屏也有相当广泛的应用。银行、邮电、税务、机场、证券、医院、商场处处可见。3.4 利率屏用于项目名称变动小，数字却经常变动的场合，如银行的利率牌、工厂的生产进度牌、各种倒记时牌等。数字的变动可以使用遥控器，也可以使用电脑联网控制。除此以外，利率屏还可以附加电脑万年历，用来显示年、月、日、时、

21、分、秒、星期。也可以把条屏和利率屏有机地结合为一个整体。3.5 条屏条屏主要用于发布一些简单的文字信息，如在银行、邮电、税务等柜台上显示服务内容、宗旨、口号，在机场、车站、码头显示车次、航班，在停车场显示出入口信息等。条屏又分为单色条屏和双色条屏。屏长可以是8字、10字、12字等。可以储存几千个汉字，用来滚动循环显示。可以通过选配的红外遥控器输入汉字，也可以和电脑联网进行输入。条屏可以单独使用，也可以若干条屏联成网，由一台主控电脑进行控制。联网的每个条屏可以同时显示相同或不同的信息。3.6 证券屏主要用于证券、期货、外汇市场。项目名称由点阵块组成，可显示汉字，价格由数码管组成，只显示变动的数字

22、。有红、绿、黄三种顔色，可以实时、动态、直观地显示价格的升跌。第4章 硬件系统功能说明我们的总体设计目标是，把本系统设计成为一套高可靠性、智能化的多媒体显示系统。该系统应具备信息发布、环境监测与调节控制、故障自动报警和远程编辑控制等基本功能。4.1 特有的环境监测与安全保护功能屏体内温、湿度的测试与调控功能环境亮度监测与屏体亮度的调节功能配电系统具有过压、过流、欠压、缺相、短路保护功能，并具备功率因素补偿功能通过PLC控制系统，可实现显示屏的分步上电、软启动和自动开关屏，即电源自动控制功能4.2 准确无误的故障自动报警功能显示故障报警控制系统故障报警环境监控系统故障报警4.3 先进的局域网编辑

23、与控制功能可实现局域网的编辑与控制可实现网络群控第5章 硬件系统的构成LED显示屏系统由显示系统、控制系统（含运行环境智能监控与安全保护系统）、信息录入等部分构成。5.1 显示系统显示屏体：LED发光器件组成的可控显示板。结构骨架：屏体支撑部分，含显示单元固定架、外框架和维护架等。环境监测系统：位于屏体后部，具有温度、湿度、光强监测，是屏体的保护部分。5.2 控制系统该系统由主控电脑、多媒体卡、控制卡等构成，主要用于显示数据的编辑、处理与分配，并控制显示屏的显示。主控电脑是工控微机，在本系统中起控制显示屏播放的作用。显示屏显示所需要的软件、显示内容、监测控制软件均存储于此机器中。控制机置于机房

24、中，信息录入、节目制作终端可置于本机房或异地办公室中。5.3 编辑系统编辑系统的作用是完成显示屏显示内容的整理、编排和设计。编辑完成后的显示内容，须由编辑系统送入控制系统才能进行有效的时时播放。5.4 运行环境智能监控与保护系统环境监测控制系统：由各类传感器、监测系统和控制计算器构成。用于监测显示屏工作环境参数，适时控制相关保护系统，确保显示屏正常工作、性能参数不发生较大的偏移。它包括：散热系统、配电系统、监测系统和静电防护系统等。第6章 硬件系统结构设计该类设计包括屏体骨架结构、散热结构、安装方式与外表装饰四项内容，它们是显示屏工程中十分重要的设计项目，其设计的合理性直接关系到显示屏的整体使

25、用性能、安全性、可维护性以及外形的美观。在该项设计中，我们的基本做法是：严格按照相关国标、行标要求，依据相关理论，分析客户需求，并结合我们以往的实际经验，经过本公司工程师、美工师的精心设计，最终完成该类设计工作。6.1 现场情况分析现场情况的分析与掌握是结构设计的首要环节。本公司结构设计工程师在进行结构设计之前须进行现场实地考察，以此了解安装现场的情况，从而为确定安装方式、连接固定方式、散热方式、视线角度、维修信道、承载能力计算等，提供设计依据。在进行现场情况分析过程中，通常需客户提供要求与相关数据：屏体安装方位与效果安装位置建筑结构图建筑结构的承载能力现场施工要求与期限本公司结构设计师根据现

26、场考察的结果，并依据客户的要求和获得的相关数据进行初步设计。屏体结构部分主要分为二个部分：基座部分、主框架部分。基座为承重结构，主框架为安装箱体、并提供部分工作空间。这两部分都是由角钢、槽钢、工字钢按力学原理设计而成，外形由铝塑板装修而成。具体尺寸指针最终由设计院结构工程师确定。主框架部分包含以下四部分：骨架结构设计：骨架结构图、边框架结构图、维护架结构图与技术要求散热设计：散热设计方案及其工作原理安装结构设计：安装方式图、连接固定方式说明、结构强度计算外观美学设计：外观效果图、设计思想说明6.2 骨架结构设计屏体骨架的设计结构如图1所示，我们把它看成由固定架、边框架、维护架三部分构成。固定架

27、：屏体正面部分，用于连接和固定显示单元。边框架：屏体四周部分，用于支撑屏体、并与固定面连接。维护架：位于屏体内部，用于维护的方便。骨架是整个显示系统的筋骨，设计施工中我们将把握如下几点：骨架的刚性连接强度连接孔尺寸与位置精度表面防腐性能6.3 散热设计散热是确保电子屏长期稳定工作的重要设计项目。散热，即把屏内因工作产生的热量及时带走，以保持屏内空气温度与器件工作温度处于正常的要求范围。同时它能有效地解决屏内防尘、防湿与防腐等问题。我们在本系统中采用散热与防护融于一体的分离式散热方案。该方案的中心点就是将平常故障率最高、也是最难防护的电路驱动部分分解为与模块相匹配的标准单元，选用散热系数较好的硅

28、胶材料，进行灌胶处理。此方案与传统上采用的风扇对流散热方案或对屏体采用隔离式强制循环散热器对流散热方案相比，其最明显的优点就是该方式使屏体内部或外部的空气与电路部分相互隔绝，满足了防尘，防潮的要求。6.4 外观美学设计我公司针对每块显示屏安装的环境，对其进行独特的造型设计，在设计阶段我们认真分析项目的需求，了解项目的需求关键，根据我们丰富的LED大屏幕制作经验以及原厂商的支持、参与，我们制定整个项目的设计方案，确保该方案能够满足系统的功能要求，并具有高实用性、高可靠性、高观赏性。我们的设计原则是功能、结构、外形三位一体，协调统一。既要保证显示屏的功能完善、结构合理、外观现代、大气，同时又要与周

29、围环境很好的融合与呼应，让整个显示屏在所安装的环境中美观协调。6.5 环境智能监控系统室外单色屏投资大，使用频率高，必须要保证显示屏能够始终处于良好的工作状态。我公司设计制造时就充分考虑到它的高可靠性和智能化测试调整功能，公司设计制造的LED单色屏采用了业界独有的运行环境智能监控系统，从而使显示屏真正做到安全运行。它通过专用的大屏内置硬件检测电路以及相应的通信和监控软件，利用各种传感器送来的测试信号值对大屏的各种工作环境参数进行监测，自动实现对各类可调节单元的控制，保证显示屏始终处于良好的工作状态。运行环境智能监控系统实现的功能主要有两个方面，一个是监测调整，另一个是监测报警。所谓监测调整就是

30、以上我们提及的通过Bit硬件电路得到大屏的当前运行参数，并将其及时回馈给智能化实时监控主机系统与标准值比较，所得误差值作为驱动各种调整单元的依据，从而达到保持LED屏正常工作的目的。当出现既使动用调整功能也不能保证大屏正常工作时，就需要通过不同的方式及时通知技术人员，以便应急处理，这就是运行环境智能监控系统要实现的第二个功能监测报警。监测报警可以分为被动式与主动式两种，被动式监测报警是大屏技术人员通过计算机和Modem远程连接LED显示屏，两者连通以后，运行环境智能监控系统则将运行参数发回远程计算机控制软件，远程控制软件以图形化的接口实时显示各类参数的运行状况，并在偏离标准值时，给出一级警示、

31、二级警示和严重警示；主动式监测报警是在LED显示屏出现严重故障时，运行环境智能监控系统通过自动拨号器主动呼叫远程计算机或技术人员的BP机，以便维护人员实时处理。结构上，单色LED显示屏运行环境智能监控系统主要由Bit监测系统和执行单元系统组成。Bit监测系统：Bit监测系统由各类传感器和内部信号转换电路构成，传感器的选择是关键。温湿度传感器：安装在显示屏内部，它以频率信号向实时监控主机发送温湿度参数。光照度传感器：用以判断环境光强，以配合实时监控主机调节显示屏亮度。烟雾传感器：对电路、芯片等出现严重故障进行监测。执行单元系统：执行单元系统由空调机，大屏通风散热系统，增压机，主电源开关系统等部分

32、组成。它们在智能化实时监控主机的控制下自动调节屏内温度、湿度、气压等参数。同时显示屏的主电源也受智能化实时监控主机的控制。本环境监控系统特点：实时性：系统根据不同类型的变量设置不同扫描时间，实时采集全域各种部件运行状态，并根据各个部件的状态和工艺要求自动调节各种设备的运行参数和状态。 可靠性：系统采用分布式控制，各部分相对独立，某一部分发生故障时，不会影响其它部分运行。灵活性：系统分为自动方式、手动启动和手工操作三种方式。 安全性：根据系统的各种操作，设置不同级别，对重要操作进行限制，使无关人员无法进行操作。6.6 系统安全性保证防静电设计静电即相对静止不动的电荷（Electro-Static），通常指因不同物体之间相互摩擦而产生的在物体表面所带的正负电荷。静电放电即指具有不同静电电位的物体由于直接接触