1、1P10 户外全彩色户外全彩色 LED 显示屏显示屏设设计计方方案案设计单位：河南顺兴丰烁电子技术有限公司电 话： 037163805676 网址： E-mail:2目录目录 2一、显示屏规格尺寸 3二、显示屏配置 3三、显示屏主要器件型号及功能 4四、主要技术参数 5五、综述 7(一) 硬件组成 .7(二) 环境适应性要求 .7(三) 系统总体设计 .7(四) 系统功能 .8六、视频播出方式 8七、计算机播出方式 9(五) 系统软件 .9基本功能 9基本操作 9基本方式 .10基本特点 .10(六) 防护设计 10防酸雨、防水、防潮、防腐、防尘 .10避雷 .11八、系统组成及原理 .11
2、(一) LED 主控系统 .11(二) 视频处理和控制单元 12(三) 通信模块 12(四) 数据分配和扫描单元 12(五) 显示屏体 12九、关键技术 .12(一) 多媒体控制技术 13(二) 视频处理技术 13十、发光管配置方案 .15十一、可视距离技术方案 .163一、显示屏规格尺寸规格：室外全彩 10000 像素多媒体 LED 电子显示屏二、显示屏配置1、 室外全彩显示屏体一块。2、 全彩屏多媒体控制系统一套。3、 计算机。4、 配电箱。5、 音响系统一套。6、 有线电视系统。7、 非线编设备(选配) 。8、 字幕机(选配) 。9、 摄像机(选配) 。10、 显示屏操作专用监控(选配)
3、。11、 硬盘播放机(选配)12、 基建装修及钢结构一项。4三、显示屏主要器件型号及功能序号 器件名称 器件厂家 备 注1 发光器件绿、蓝管为仕兰、红管为光磊发光芯片可以显示各种信息2 驱动芯片 恒流源可以稳定地输出各种发光二极管所需电流，控制每一个二极管的明、暗程度3 显示屏箱体冷轧钢板经加工成型后酸洗喷塑而成，保证十年内不变形，不生锈4 控制系统 灵星雨 L2010 八代 室外全彩多媒体控制系统（801）5 电子灌封硅胶 亚光高粘密封、防水6 线路板三防漆增加屏幕的防尘、防腐蚀、防霉变、防潮、防静电等性能7 电源导热硅脂加强开关电源的散热性能，保证开关电源的性能稳定和开关电源的使用寿命5四
4、、主要技术参数室外全彩 3906 像素多媒体 LED 电子显示屏主要技术参数表：序号 项 目 规格及技术要求1 屏幕分辨率 10000 像素/m 22 像素点间距 10mm3 模组解析度（W*H ） 160mm160mm4 标准字解析度 160mm160mm5 标准字分辨率 16 像素16 像素6 发光器件 纯红、纯绿、纯蓝 5 椭圆发光二极管7 像素配置 1R1PG1PB（ 1 纯红+1 纯绿+1 纯蓝）8 选材及亮度 绿管、蓝管为仕兰明星；红管为台湾光磊, 7000cd/m 29 视 角 水平 120垂直 6010 视 距 3m-300m11 最佳视距 20m-200m12 亮度调节 25
5、6 级，自动可调13 视觉校正 多条 曲线自动调节14 一致性 最暗像素/最亮像素0.9515 平整度 任意相邻像素间1mm；模块拼接间隙1mm16 显示灰度 红绿蓝同屏 256 级，非线性较正17 显示模式 最高 1280 点800 点 18 显示颜色 16777216 色19 系统操作平台 WINDOWS98/2000/XP20 显示驱动 静态恒流源21 刷新速度 200 帧/秒，无闪烁感，可对屏幕进行摄像22 扫描速度 1300Hz23 整屏失控点 1/10000 24 工作电压 AC220V10% 50Hz 单相三线制25 最大功耗 1200W/26 正常功耗 580W/m227 平均
6、无故障时间 10000 小时28 寿 命 10 万小时29 重 量 66kg/m 2630 显示接口 VGA 显示卡特征口31 环境要求 -20+60 最大湿度：95%32 抗风情况 10 级风力33 有效通讯距离 120m 无中继34 屏幕控制系统 室外全彩 L2010 八代多媒体控制系统（801 型）35 节目编辑制作软件 多媒体节目播放专用软件36 防护情况防尘、防腐蚀、防霉变、防潮、防雨水、耐高温、防工频干扰、防震、阻燃、防电磁干扰、防静电、防雷击、防撞击具有过流、短路、断路、过压、欠压等防护措施。7五、综述本项目为室外 LED 显示屏系统，可视范围在 3-300 米（最佳视距 5-2
7、00 米），具有防尘、防腐蚀、防霉变、防潮、防雨水、耐高温、防工频干扰、防震、阻燃、防电磁干扰、防静电、防雷击、防撞击具有过流、短路、断路、过压、欠压等防护措施功能。发光材料采用仕兰明星芯片，四周采用铝塑板装修。其基本组成如下：(一 ) 硬件组成 显示屏体 控制系统 计算机 音频播放设备及辅件 显示软件 配电箱、散热设备和辅件 钢结构、边框(二 ) 环境适应性要求 显示屏内部电路器件均作“三防（防尘、防潮、防腐） ”处理；钢结构外防锈漆。 昆虫及霉菌在显示屏内不能生存 显示屏钢结构及边框装饰为防水结构设计 按照 8 度抗震或 10 级风力的设防烈度进行结构设计(三 ) 系统总体设计系统设计满足
8、以下要求： 显示系统的设计制造质量可靠技术先进 屏幕图象分辨率和清晰度高，屏幕画面清晰不闪烁 图象色彩柔和逼真、灰度丰富、层次感和立体感强 显示屏亮度均匀 具有良好的色平衡，图象空间色彩自然 声音满足本系统现场播放立体声音响的要求 系统工作稳定可靠，抗干扰能力强，屏体寿命长，能连续工作 24 小时以上8 显示模组安装，维修方便 成熟的显示系统软件，操作简单 显示系统满足防潮、防腐蚀、防风沙、耐高温、防静电、防雨、防火等要求，并进行相应的防护处理。(四 ) 系统功能从技术等级上讲，室外 LED 大屏幕显示系统是一个集计算机网络技术、多媒体视频控制技术和超大规模集成电路综合应用技术于一体的大型的电
9、子信息显示系统，具有多媒体、多途径、可实时传送的高速通信数据接口和视频接口。计算机网络技术的使用使显示制作、处理、存储和传输更加安全、迅速、可靠。采用网络系统控制技术，可以和计算机网络联网。制造商在系统中使用了视、音频控制技术，可以对各种不同的视频和音频信号源的输入进行统一控制和管理。六、视频播出方式通过多媒体视频控制技术和 VGA 同步技术，可以方便地将多种形式的视频信息源引入计算机网络系统，如广播电视和卫星电视信号、摄像视频信号、录像机 VCD、DVD 视频信号、计算机动画信息等，因而可以实现下列功能： 系统采用 VGA 同步技术，大屏内容与 CRT、视频同步显示，显示各种计算机信息、图形
10、、图像 支持各种输入方式：计算机键盘、鼠标、扫描仪等及视频直接接通 显示内容可通过键盘等手段实时进行编辑，即编即显，或依照时间节目程序自动变换 可显示中、英文字、图形、动画、视频图象，实时显示真彩色视频图像，实现现场转播 转播广播电视、卫星电视及有线电视信号 电视、摄像、影碟等视频信号的即时播放（VCR、VCD、DVD、LD） 支持 PAL、NTSC 等各种制式 具有电视画面上叠加文字信息，全景、特写、慢镜头、特技等效果的实9时编辑和播放（需另外配置非线性编辑设备） 具有同时播放左右不同比例的画面及文字的功能七、计算机播出方式 图文特技显示功能：具有对图文进行编辑、缩放、流动、动画功能 显示各
11、种计算机信息、图形、图像及 2、3 维计算机动画并叠加文字 播出系统配有多媒体软件，可以灵活输入及播出多种信息，多媒体技术可以把声音、图象、文本、视频、图形为载体的信息变成计算机文件，存储在计算机中，可同屏播放图象及计算机画面，也可以将视频图象与计算机画面进行迭加 有多种中文字体和字型可供选择，同时还可输入英文等多种文字 有多种播出方式，如：单/多行平移、单/多行上/下移、左/ 右拉、上/下拉、旋转、飘雪，放大或缩小，闪烁，覆盖，推出，色彩交替等 主要实时新闻的编辑与播放，并有多种字体供选择 重要通告的即时发布 广告信息的播放等(五 ) 系统软件基本功能 显示数据的加工与处理 产生各种显示效果
12、并控制显示效果的输出 提供人工操作界面 提供多种消息的编辑、排版和剪接等功能 提供播放节目和播放内容的编排功能 提供对整个系统运行的监视和控制功能基本操作 图形动态播放多媒体文件播放 文本、超文本文件的播放 走马灯文字的播放 显示屏亮度、屏静止、坐标、大小等参数的控制10 标签的制作 图像组播放 联机帮助基本方式 具有电视画面上叠加文字信息，全景、特写、慢镜头、特技等效果的实时编辑和播放（需另外配置非线性编辑设备） 具有同时播放左右不同比例的画面及文字的功能 可满足文艺表演的使用要求 图文特技显示功能：具有对图文进行编辑、缩放、滚动、动画等功能 显示各种计算机信息、图形、图像及二、三维计算机动
13、画，可叠加文字 播出系统配有多媒体软件，可以灵活输入及播出多种信息 有多种中文字体和字型可供选择，同时还可输入英文等多种文字。 有多种播出方式，如：单/多行平移、单/多行上/下移、左/ 右拉、上/下拉、旋转、无极缩放等基本特点 可灵活地编制各种节目 操作界面美观、大方 简单易学，无需专业知识就可很快掌握使用 可实现对超文本的播放 支持所有格式的图形文件 一个窗口可同时编辑多项内容(六 ) 防护设计防酸雨、防水、防潮、防腐、防尘 LED 显示系统所涉及的产品都经过防酸雨、防水、防潮、防尘、防燃烧、防腐蚀等处理，通过盐雾试验，试验结果表明：产品均达到国家工业标准，符合盐雾试验要求，即使在海洋性气候
14、的条件下，屏幕也能够长期正常使用。 三防措施：所有电路板在生产检测完毕后使用专用电子三防漆处理，并涂抹阻燃性材料，使其具有防尘、防潮、防腐蚀、阻燃性能。 像素和模组间用绝缘橡胶圈压封以阻止水分渗透。11 屏体外装饰由耐腐蚀性能非常好的阻燃性材料优质铝塑板制作，板材之间拼缝严密填充优质玻璃胶。 装饰与模组间的接缝填充泡沫棒条并填充优质玻璃胶，可防止水气渗入。 全部产品外壳防护等级达到 GB4208-93 标准中 IP65 以上。 操作员执行正确的处理动作。 另外需要使用一个独立于保护地的信号地，供网络系统和集散控制系统使用。电网防雷依靠现场配电系统解决。避雷从目前防雷击器件的使用情况看，避雷针、
15、网带、法拉弟笼防止建筑物遭直击雷侵害效果较好。但在引雷落的过程中，雷电流留在周围产生的电磁场对电子设备有很大的破坏作用，为此制造商采用专用避雷设备对供电线路及信号线路进行保护，可以防止感应雷击对显示屏电子设备的影响及破坏，当雷击发生的瞬间，避雷设备能快速对地放电，将强大的电流引入大地，从而保障 LED 显示屏体及其附属设备万无一失。八、系统组成及原理(一 ) LED 主控系统LED 主控系统控制其对应的显示屏显示效果。它可以自动运行一个不断循环的程序，根据给定的节目单显示视频内容，也可以人工干预，产生屏幕上的显示效果。屏幕上像素和屏幕控制机监视器区域上的像素对应，直接映射。也可以通过屏幕控制机
16、手动调节显示屏的亮度，选择适合当前环境的灰度非线性校正数据，屏幕控制机也可以通过网络系统根据环境亮度自动调节显示屏亮度和选择不同的灰度非线性校正数据。通过屏幕控制机可以调节图像显示的对比度、色度等。屏幕控制机将要显示的信息传送到视频处理和控制单元进行视频处理。(二 ) 视频处理和控制单元12视频处理和控制单元完成显示数据的图像处理，这些处理包括： 灰度非线性校正，可以自动或手动调节 自动或手动无级亮度调节 图像降噪处理：保证图像更加干净和平滑。 运动补偿技术 色坐标空间变换技术 色度调节功能 视觉处理：在系统中，可以分别调整单个模组每基色的亮度，调整色平衡，基本消除马赛克现象，所有模组和显示模
17、块亮度一致性好，单色显示无视觉差。(三 ) 通信模块通信模块保证屏幕控制机的显示内容准确无误地长距离传输到显示屏上。通信模块对传输的信息进行编码解码处理，进行长距离传输和接收数据处理。通信模块将显示信息传送到数据分配和扫描单元上。(四 ) 数据分配和扫描单元数据分配和扫描单元是模块化结构设计，它将显示数据按区域分配到显示屏上，并完成显示数据扫描。(五 ) 显示屏体显示屏是有许多显示单元模组组成，它们分成不同的区域接受数据分配和扫描单元传来的显示数据，以模块化结构显示。保证模组内温度一致，保证白平衡。模块化结构设计，整个显示屏是由许多个单元模组组成，方便安装、调试和维修。屏幕背后保留有维修空间，
18、方便屏幕的安装调试，以及日后的维修维护等操作。九、关键技术(一 ) 多媒体控制技术多媒体控制技术将模拟 Video 信号和 Audio 信号转换成可以供计算机处理的数字信号，以完成数字化处理。多媒体控制技术通过 A/D 采集技术将模拟视频 Video 信号和模拟视频 VGA 信号转换成数字信号，进行同步运算处理以后，13经过叠加后送显示屏显示。屏幕控制机上装有多媒体卡，可将多种 Video 视频源引入到大屏幕之上，如播放电视实况、录像影碟节目、卫星电视节目、有线电视节目、摄像机节目、播放系统能播放动画、图形、文字及其迭加、以及多种特技混合效果。通过多媒体控制技术，可以对屏幕的亮度、对比度和色饱
19、和度进行调整以保证显示屏的观看效果，任意压缩或切割 Video 显示区域以适应显示屏大小，可以任意调整显示区域。输入的视频信号可以是 PAL 或 NTSC。(二 ) 视频处理技术【1】 非线性校正技术为了更加适合 LED 显示屏的显示特性，本制造商采用图像处理技术对视频信号进行了控制和处理。视频灰度非线性校正是人眼能舒适地观看显示屏的关键。无论是在电视机、计算机监视器和其它任何显示设备中，几乎都需使用该技术，这是由人眼的视觉特性决定的。没有经灰度校正的 LED 屏，会显得显示生硬、层次感差，看起来很不舒服，长时间观看甚至会对人眼造成伤害；只有经灰度校正后的 LED 显示屏才会显得纹理清晰，亮度
20、柔和，灰度级过渡平缓。另外，由于 LED 本身的发光特性和电视机、计算机监视器（CRT）的发光特性不一样，简单地将在 CRT 上应用的非线性 校正算法和反 校正算法直接应用到 LED 显示屏上是十分不科学的，会严重影响 LED 显示屏的图像质量，使观看效果更差。从常识可知，当电视在阳光充足的环境中的观看效果没有在无阳光的环境中观看舒适，这是由于在环境不同时，简单的灰度校正是无法满足人眼需求的，同样 LED 显示屏更是如此，由于用户不可能随便的移动该设备，因此必须使LED 显示屏在各种环境下均能舒适地观看。在各种环境下的正常显示体现一个公司较高的设计水平。由目前对人眼的视觉特性研究可知如下原理：
21、人眼的主观亮度与光强为非线性关系。人眼在环境亮度较低时，对比度的响应比在高亮度环境中敏锐；有背景光时，对比灵敏度与光强的线性关系范围大大减小：为了保证显示效果，我公司与国内、国外的著名 TI 公司和高等学府进行了广泛的技术合作和交流，通过大量实验，克服了同类产品的设计缺陷，并且在本我公司的产品中得以实现。14【2】 色座标空间变换从色度图上能看到，视频源的色空间三角形与 LED 发光二极管的色空间三角形是不同的。好在 LED 的色空间大于并包含了视频源的色空间，但问题是如果不对视频源输出的红绿蓝色坐标信号进行适当的调整（色坐标空间变换）LED 显示屏上反映出的色彩便不是视频源色彩的真实对应，原
22、本应发白色光时有可能会发粉红色或发生其它色偏现象。为克服以上问题，我公司在技术上运用高速图像处理芯片实现了色空间变换技术将视频源色空间上的每一点与 LED色空间上的每一点一一对应起来，从而使画面色彩更贴近真实。【3】 色温处理我公司首先完成了从 3500k 至 8500k 的色温调节，配合不同的环境，不同的节目，均可使显示屏呈现最佳的效果。针对用户的各种需求，可以很容易地做到无论是国际光度协会规定的 6500k 的 D65 白色，还是国际光度协会规定的5500k 的 E 光源白色真实再现。【4】 边缘增强采用图像增强技术，使得显示效果更加清晰、逼真，立体感更强烈，色彩更艳丽。【5】 降噪LED
23、 显示屏是高亮度显示系统，对显示图像进行降噪处理能保证图像更加干净和平滑。【6】 对比度处理对比度是人工重显图像的一个非常关键的技术指标，如果对比度达不到要求，图像重现的层次感和颜色感无从谈起。对于屏幕表面光反射系数的控制，我公司采用乌光黑色材料和黑色胶水封装像素，并且采用乌光黑色模组。屏幕表面雕刻特殊纹理，使入射光全部被吸收。【7】 亮度调节为了保证在白天和夜晚等不同光照度情况下的观看效果及节约电费，我公司设计显示屏具有亮度调节功能，显示系统可以根据不同的环境光照度进行无级亮度调节。【8】 白平衡控制15保证屏幕白平衡的主要方法是采用发光效率比较高、稳定性比较好的 LED发光管。设计中我公司
24、采用色还原度比较好的纯色发光二极管：仕兰明星公司绿、蓝、光磊红 LED 发光二极管产品。【9】 运动补偿视频图像信号由于信息量大，在显示的物体处于快速运动过程中，往往会有图像变模糊，拖尾和横条等现象。这种现象一方面会影响观看效果，另一方面会影响摄像效果。为此，我公司在 LED 显示屏视频采集后端专门添加了运动补偿电路。无论是显示激动人心的体育竞技场面，还是显示美丽宁静的田园风光，画面都将是清晰稳定的。【10】高速扫描由于采用分布式控制，使系统的高速扫描成为可能。在我们最大限度的提高扫描频率的情况下，使我们的显示屏不仅仅是人眼，即使是专业的摄像机亦无法捕捉到帧闪烁，并且可根据用户要求采用逐点检测
25、技术，以实现对显示屏状态的完全监控。十、发光管配置方案发光管是整个LED显示屏的核心部件，屏体的亮度、色彩、一致性直接取决于发光管。显示屏所有发光管色彩即波长可在采购芯片时定义芯片供应商，波长一般能满足屏幕要求。显示屏亮度是一个很重要的关健指标;一般朝阴面，有5000cd/亮度即可满足要求。如朝向阳光须有6000cd/方能比较清晰可见。另，影响显示屏亮度从实践看主要在于绿色发光管，一个简单的算式是：1cd白光强即需6份绿，3份红，1份兰。即：R：G：B3:6:1,故提升显示屏亮度重点在提升绿管亮度。单屏体发光管配置：严格界定单屏体发光管，能确保屏体画面一致性，单个屏体发光管配置标准为：16R管
26、：亮度600800mcd区间内，单屏亮度差值：100mcd，波长：620625nm区间 单屏波长差值:2nmG管：亮度18002200mcd区间，单屏亮度差值：150mcd，波长：520525nm区间 单屏波长差值:2nmB管：亮度350450mcd区间，单屏亮度差值：50mcd，波长：470-475nm区间 单屏波长差值:2nm要保证上述严格的单屏筛选发光管要求，理论上同批次芯片投放量越多越有利于分筛。一般应大于510倍的芯片投放量方能保证上述选管需要。十一、可视距离技术方案显示屏有效视距受发光管 x.y 轴角度、屏体安装高度和角度、屏体长宽三方面因素影响：1、发光管水平视角及可视距离水平视
27、角：如图 8，发光管中心轴线发光强度为最强称法向光强，随着角度向两侧偏移，光强逐步减弱，光线减弱至法向光强的 50%称为半功视角，两半功视角之和称为水平视角。全彩屏发光管水平视角通常为 110，半功视角 50；屏体左右视角：理论上，人眼在水平视角范围内均可看到显示屏图像 (见图 9)大量现场情况看水平 110视角基本上能满足绝大部分观众需求。2、发光管垂直视角及可视距离垂直视角：如图 10 所示，发光管垂直视角较水平视角小，全彩屏用发光管100 50 45 90 135 180光 强 ： mcd屏 体 亮 度 快速 下 降 区水 平 有 效 观 看 处10 50 光 强17垂直视角一般为 45
28、50，即垂直半功视角为 25。(见图 10) 屏体前后视距：如图 11 所示：一般室外显示屏数米至10m 高度，屏体在 5m-10m 左右高度，取常用屏体安装6m、屏体高 8m、发光管半功视角 25为例，取屏体中心处（8/2m）为典型值，据此计算：人有效观看屏幕最近距离：X 18.23m3、电气系统可靠性、耐久性生产工艺1、下述方面是影响屏体无故障间隔时间、持之稳定的主要因素（排除发光管、IC本身质量因素）：1） 、发光器件、IC 器件与 PCB 焊接;2） 、显示板与驱动板接插件连接3） 、线缆接入方法、方式4） 、屏体防水工艺5） 、控制系统选用本公司吸取多年室外屏生产安装经验教训，对生产
29、工艺全过程进行多次完善、改进、优化，已形成一整套行之有效的工艺流程。本方案仅对主要影响屏体质量的工艺制程进行描述。2、PCB 板焊接PCB 焊接主要为发光管显示板焊接及驱动 IC 板焊接。A、 发光显示板焊接 发光管组成的显示板焊接至关重要，易出现质量问题，集中于静电保护和焊接牢固。防静电措施：显示板上发光管最易受到静电损伤，本公司采取措施为： 生产设备具备常规防静电措施; 加大空气湿度大于 90%，消除静电; PCB 板设计独有的静电闭合环电路，在发光管插入后即处于环路保护之中，且伴随后焊、切、调、装、修等工序，终身免除受磁干扰、静（4+6）-1.5tg25是 8.5 0.4663水 平 线
30、 4 4 6 25252510518电损伤; 焊接密度依靠双波峰焊机稳定运行，辅之科学的助焊剂焊锡配方确保每个焊点圆润、饱满、牢靠。B、 驱动板焊接显示屏驱动板焊接分为 IC 焊接与接插件焊接a、IC 焊接全部采用电脑制板钢网 SMT 表贴工艺焊、用进口锡浆印刷贴片后经多温区迥流炉进行自动焊、本工艺已非常成熟、故障率很低。b、接插件焊接现有全彩屏驱动板与显示板之间接插件是显示屏出现故障最多部位，且这些故障多是半年以后出现且层出不穷。原因是：接插件质量低劣、排座卡片弹性失效、接触不良;接插件抗氧化能力差、锈蚀、引起接触不良。值得提出的是：接插件材质有：铁、钢包铁、黄铜、磷青铜。本公司全彩屏接插件
31、全部采用磷青铜镀 0.8nm 金，此弹性与氧化性远高于其它材料。3、线缆接入方法、方式分为：信号排缆、5V 直流供电、220V 交流供电A. 信号排缆：压线尽可能短，排线头采用牛角插，排除以后松脱可能，连接针、卡片采用铜镀金；B. 5V 直流供电：大量的 5V 供电线全部采用优质铜线，在 PCB 板处采用焊接方式，减少日后接线柱接触不良的故障。C. 220V 供电线路：采用优质铜扣件，主线路经过过桥分配后到达各开关电源，在电源线入口处接防雷击保护器及浪涌吸收器，保证电源系统输入安全、稳定。4、屏体防水工艺本公司还对屏体出厂前所有 PCB 板后面均喷涂“三防漆” ，即使有酸雾气体及水滴进入不会直接浸蚀 PCB 板及器件管脚，吸附灰尘少、数年后如新。另外，屏体现场防水注意各种线缆过孔，螺栓孔的防水处理，这些孔往往是潜在过水根源。195、控制系统的选用计算机与数据收发系统合并为控制系统。本公司建议：a 、播出计算机配置追求可靠性，不需过多配置硬件及软件，确保运行可靠；b、数据收发传递系统，以现有灵星雨，德普达为可选对象，此两种系统经大量运行证明可靠、稳定，任何公司没有量产的系统均是不可选的。
