户外全彩屏设计方案样本.doc

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户外全彩屏设计方案
一、 实施方案
1、 安装步骤流程图( 如图所示)

1 核实项目进展情况
2 确定施工方案

3 各类物品检查
1 屏体安装步骤
1. 上电及试运行
2. 系统试运行
l 准备工作
对用户要求
收货检查
电气指标
承重要求
抗风力要求
物理检查
电气检查
结构安装及检验
显示屏体安装及检验
各类线连接及检验
电气检查及故障排除
l 工作重点
l 工作重点
系统初步测试
通电次序

1

2、 安装过程中的相关说明
2.1配电系统工程
显示屏的系统供电采用的是三相五线制, 在设计使用时应尽量做到三相均衡, 以保证显示屏系统的正常使用。
2.2接地电阻
接地电阻≤4Ω。建议根据具体的使用情况, 采用深埋铜包钢板, 同时控制土壤的水份和盐份, 满足设备良好接地要求。
2.3对货物的清点和开箱检验
根据合同最终签订的物品清单, 检查货物在运输过程中, 是否有遗失? 是否有物理损伤等发生? 若有应该采取相应的处理措施, 确保客户的利益不受损害。
2.4电气检查
分别对每个单元箱体通电, 加载信号, 进行测试。测试示意图如下所示:

信号线

测 试 仪

单元板( 箱体)

电源线

从测试仪引出一根信号线和一根电源线, 按照一一对应关系连接到单元板( 箱体) 上。通电后, 在单元板( 箱体) 显示面上会相关测试信号。此时表明单元板( 箱体) 合格, 能用于工程安装, 否则, 不能用于工程安装。
3、 显示屏安装
3.1配电系统安装
严格地按操作规范进行安装, 切断动力供电, 确保安装人员的人身安全, 装配严格按照设计要求实施, 安装完毕后, 必须进行必要的安全检查。
3.2单元板(箱体)结构安装步骤
3.2.1 首先检查框架的加工和安装是否满足设计要求;
3.2.2其次检查框架结构的垂直度, 确定安装的水平基准;
3.2.3将显示板从最底层开始, 一层一层地往上安装;
3.2.4连接箱体电源线;
3.2.5连接单元板(箱体)间的信号线。
3.3专用软件安装
主要包括调试软件、 控制软件、 播放软件及其它专用软件, 其安装方法和操作, 详见使用说明书。
3.4地线的连接
将结构框架与大地接地电极可靠地连接在一起。
3.5系统连接时的注意事项
3.5.1要注意插接件的极性与方向。
3.5.2各接插件要连接好。不得有松动或未到位现象。
3.5.3地线一定要连好。
3.6系统试运行及测试
3.6.1通电及初步测试
整个系统搭建完成之后, 请先检查各信号线和数据线连接是否正常, 当全屏检查完成并确认无误后, 然后给整个显示屏供电。
3.6.2系统试运行
每一块单元箱体在出厂之前都经过老化试验, 单元板经过严格的温度试验、 老化试验以及振动试验等, 因此系统成功搭建后即可长时间可靠运行。显示屏正常工作应满足如下环境条件:
交流工作电压
220V 50/60Hz
工作环境温度
低温-20℃; 高温+50℃
相对湿度
10% - 90%

显示屏工程进度安排
时间
进度
1
天

天

天

天

天

天
15
天

天

天
30
天
35
天
40
天
45
天
采购

土建及框架

布线

生产

老化、 质检

包装、 运输

安装调试

用户培训

用户验收

第二部分 技术部分
一、 显示屏系统设计目的和原则
1、 显示屏系统设计目的
显示屏系统设计的目的: 在充分了解、 理解用户需求的基础上, 利用本公司的世界领先的专业技术和丰富的经验为用户设计能够完全满足用户需求的, 先进的性能价格比高的显示屏系统方案。
2、 显示屏系统设计原则
显示屏系统设计的原则:
先进性: 在满足用户的需求的同时根据有关信息播放的要求、 有关显示技术发展的趋势和大型活动的要求, 结合显示屏的最新技术进行设计, 保证显示屏系统的先进性。
实用性: 能够满足广告、 图文信息, 二维三维动画的播放以及大型活动显示信息的要求。
兼容性: 系统能够接入各种视频源、 计算机信号, 能够与网络接口。
可靠性: 系统硬件与软件能够长期稳定运行, 保证日常信息播放与活动的顺利进行。
性能价格比: 系统的性能价格比高。系统操作简单维护量少, 软件能够轻松升级, 保护用户的投资, 有效降低用户的系统总体拥有成本。
二、 显示屏系统设计
1、 显示屏系统的组成
室外全彩显示屏系统由室外全彩显示屏屏体、 全彩显示屏控制系统、 显示屏工作电脑、 供配电设备、 通讯光纤、 音视频设备、 系统软件等组成。显示屏系统能够高保真地播放视频信号和计算机信号。
室外全彩显示屏系统如图1所示: 显示屏系统以控制器为核心, 接收视频信号和计算机信号, 数字化处理后用光纤远程传输至屏体显示。并能够远程控制配电设备, 配以控制、 播放软件构成一个先进完善的显示屏系统。

录像机
通讯光纤
视频信号
数码相机
扫描仪
打印机
局域网或INTERNET
供电电源和配电设备
全彩屏控制器
全彩显示屏屏体
计算机信号
供电电源
广场背景
音响系统
摄像机
DVD影碟机
闭路电视节目
卫星电视节目
音视频切换矩阵
视频源
监视器
图1 室外全彩显示屏系统组成
显示屏
工作机
控制信号

2、 全彩显示屏效果图

3、 显示屏系统工作原理
3.1显示屏屏体
显示屏屏体由许多显示单元箱体组成。屏体能够根据不同的尺寸要求进行横向和纵向的单元箱体组合而成。显示屏接受从光纤传输的控制器输出的全数字信号, 进行解码并显示。显示单元箱体安装有LED全彩发光模组, 驱动部分、 开关电源、 散热风扇等。
3.2全彩屏控制器
全彩屏控制器是大屏幕处理信息的核心设备。全彩屏控制器能够直接接受视频信号或计算机信号, 进行信号解码、 转换、 处理、 运算、 编码、 数字化传输, 向显示屏屏体输出显示信号。在控制器上直接能够调节显示屏的亮度等显示屏参数。全彩屏控制器的具体功能和使用的先进技术请见设计方案具体说明。
3.3显示屏工作机
显示屏工作机能够向全彩屏控制器输出计算机信号。显示屏显示计算机信号时, 显示屏上的像素与显示屏工作机显示器相应区域上的像素一一对应, 直接映射。运行显示屏控制软件, 能够对全彩屏控制器进行显示屏的各项参数调节和操作。
3.4光纤
显示屏系统的信号传输设备。光纤, 不但提高了信号的传输距离, 而且, 在提高了信噪比的同时, 减少了前后级之间的相互影响, 使得整个控制系统布线简练、 美观; 可靠性高; 抗干扰性强; 易于安装维护。
　单元箱体间连接光缆( ( 可
　控制器与屏体间连接光缆

3.5配电设备
配电设备为显示屏的运行提供了电力。配电设备采用交流三相五线制。能够在控制室远程控制配电设备, 开关显示屏。
3.6音视频设备
为显示屏提供视频源和音频源。
3.7系统软件
系统软件包括控制软件和播放软件。计算机操作系统使用WINDOWS98/ 。
控制软件能够经过计算机的RS232口与显示屏主控制器进行连接, 经过控制软件进行显示屏参数的调节。
播放软件播放显示各种计算机文字、 表格、 图形、 图像和二、 三维计算机动画等计算机信息。
4、 系统功能
显示屏系统是一个集视频技术、 计算机及网络技术、 超大规模集成电路等技术综合应用于一体的大型电子平板显示器。具有多媒体、 多输入、 可实时显示高速变化的数据信息, 主要可实现以下功能。
4.1 视频图像显示功能
在系统设计中, 配备有多路音视频切换器, 可实现:
l 与摄像机连通实现实况转播。
l 与广播电视卫星无线网和有线网相连, 能够接收电视节目。
l 与视频播放设备相连, 如: LCD、 VCD、 DVD、 VHS、 BT-SP等, 能够播放各类电影、 电视剧、 记录片、 录像等等。
l 与场地音响( 功放、 扬声器等) 配合, 可广泛服务于大型体育比赛、 文艺表演、 集会、 新产品广告展示等等。
l 经过与背景音响系统连接能够实现声像同步
4.2 计算机信息显示功能
在系统设计中配有一台用于可对各类文字信息、 图片信息等进行编辑制作的计算机, 可实现:
l 显示各种计算机文字、 表格、 图形、 图像等;
l 播放二、 三维计算机动画等;
l 在该计算机内安装一块以太网网卡, 用网线把网卡与LAN的HUB/Switch相连, 即可实现与局域网的互联, 实现远程控制显示屏实时播放的内容, 并能够实现所有控制微机的互联互通, 进而实现所有显示系统的互联互通。
l 对所需要显示的信息进行文字编辑, 如: 字型、 字体、 大小等,特技效果编辑, 如: 左拉、 右拉、 百页窗、 上推、 下推、 旋转、 缩小、 放大、 滚动、 精彩镜头回放、 暂停、 慢动作等, 以及播放文件的整体编辑。
l 在我们的系统设计中, 采用了双机控制系统, 即一台控制微机和一台编辑控制机, 增强了使用过程中的灵活性, 比如: 临时信息的插播显示等等。
4.3 完成对显示屏的多种参数设置
l 倍频设置, 可实现100/120Hz图像刷新, 在高亮度下无闪烁;
l 输入信号接口的选择。即Video,S-Video,VGA选择。
l 输入信号的亮度、 饱和度、 对比度、 图像位置等参数的设置;
l 屏体亮度多级可调, 而不损失灰度等级。
l 屏体色度多级可调, 保证显示屏的白平衡。
l 屏体显示图象位置的调节。
4.4 自检测功能
l 对单元箱内的电源检测, 若异常, 将会切断电源, 发出警告。
l 对单元箱内的风机检测, 若异常, 将会切断电源, 发出警告。
l 对单元箱内的控制信号( 主要是同步信号) 检测, 若异常, 将会发出警告。
4.5 全彩屏主控制器的功能
l 完成信号的输入接口选择, 即VIDEO、 S-Video、 VGA.三种选择。
l 将模拟信号转换为数字信号, 并经过一定的编码方式, 将数据信号、 同步信号和控制信号一起由光纤传送到显示屏。
l 能够设置输入模拟信号的亮度。
l 能够设置输入模拟信号的对比度。
l 能够设置输入模拟信号的饱和度。
l 能够设置输入模拟信号的宽高比
l 能够设置支持输入模拟信号的分辨率, 即640×480、 800×600、 1024×768。
l 能够设置输入模拟信号的图象水平位置。
l 能够设置输入模拟信号的图象垂直位置。
l 能够设置输入模拟信号的图象缩放。
l 能够设置输入模拟信号的红、 绿、 蓝份量大小。
l 能够自动完成输入模拟信号的制式转换。
l 能够设置输入模拟信号的γ校正值。
l 能够设置显示屏的亮度。
l 能够设置显示屏的图像水平位置。
l 能够设置显示屏的图像垂直位置。
l 能够控制显示屏开机时亮度逐步升高到预置值。
l 能够设置显示屏红、 绿、 蓝的份量, 用于调节白平衡。

4.6 控制软件的功能
l 采用标准的WINDOWS图形人机界面, 界面直观、 生动, 操作简便, 为用户快速操作实现各项功能提供可能。控制软件的使用是在主控制器交出控制权后才使用的, 由计算机控制, 其所发出的各种操作指令, 经过RS232接口传给全彩显示屏主控制器, 实现对输入信号和显示屏的控制, 即可完成的控制功能如下:
l 完成信号的输入接口选择, 即VIDEO、 S-Video、 VGA.三种选择。
l 将模拟信号转换为数字信号, 并经过一定的编码方式, 将数据信号、 同步信号和控制信号一起由光纤传送到显示屏。
l 能够设置输入模拟信号的亮度。
l 能够设置输入模拟信号的对比度。
l 能够设置输入模拟信号的饱和度。
l 能够设置输入模拟信号的宽高比
l 能够设置支持输入模拟信号的分辨率, 即640×480、 800×600、 1024×768。
l 能够设置输入模拟信号的图像水平位置。
l 能够设置输入模拟信号的图像垂直位置。
l 能够设置输入模拟信号的图像缩放。
l 能够设置输入模拟信号的红、 绿、 蓝份量大小。
l 能够自动完成输入模拟信号的制式转换。
l 能够设置输入模拟信号的γ校正值。
l 能够设置显示屏的亮度。
l 能够设置显示屏的图像水平位置。
l 能够设置显示屏的图像垂直位置。
l 能够控制显示屏开机时亮度逐步升高到预置值。
l 能够设置显示屏红、 绿、 蓝的份量, 用于调节白平衡。

　控制软件界面

4.7 播放软件的功能
采用标准的WINDOWS图形人机界面, 界面直观、 生动, 操作简便, 为用户快速操作实现各项功能提供可能。主要完成各类文字、 图形的编辑制作。
l 可选择被编辑信息的字体( 符合国标字库) 。
l 可选择被编辑信息的字体大小。
l 能够设置被播放文件的时间、 顺序、 间隔等等。
l 能够设置被播放文件的特技播出方式, 即百叶窗、 放大进入、 左移入、 右移入、 上移、 下移、 马赛克、 淡进淡出、 扫描线进入、 展开进入、 收缩退出、 缩小退出、 擦除退出等数十种特技效果。
l 能够对被播放文件的添加、 删除、 修改、 调整等编辑。
l 支持的文件格式类型
静态图片 支持BMP/JPG/GIF/PNG格式。
静态文本 支持TXT文本格式。
动态视频 MPEG, M1V, AVI。
2D、 3D动画 Animation GIF, FLC。
l 能够预先设置播放节目单, 按照节目单顺序设置成循环播放节目, 已实现无人操作的目的。

5、 显示屏设计中采用的先进技术
5.1图像信号的视频处理技术
作为全彩色LED显示屏其主要用于要求显示视频图像的场所, 因此, 显示屏还原图像的清晰度( 图像层次) 和分辨率( 主要是指水平方向的分辨率) 都会影响显示屏的视觉效果。
当前, 国内全彩色显示屏制造厂家, 在视频信号的处理技术方面, 普遍采用一种基于计算机处理技术的多媒体卡, 该卡的特点是较好的还原计算机显示的各类信息, 如: 文字、 字符、 图片、 图形、 动画、 2DS、 3DS等等, 在显示视频图像时, 特别是快速运动物体图像, 由于多媒体卡硬件设计本身的限制以及计算机软件对图像数据的处理运算速度不够等, 都无法与视频图像的变化速度相匹配, 由于这些原因, 将会造成: 图像的停顿、 模糊、 马赛克、 丢帧等等现象, 在还原图像清晰度方面, 一般能够达到64级灰度。因此, 多媒体卡比较适合用于一些对还原图像要求不高、 非实时性显示的场所。
我公司在图像信号的视频处理技术方面, 采用的是一套独立的视频处理系统, 它在视频信号的解码、 转换、 处理、 运算、 编码、 传输等方面均是经过硬件实现的。克服了多媒体卡在实时性显示方面的不足; 同时, 在还原图像清晰度方面, 一般能够达到256级灰度以上。不但能够较好的显示文字、 字符、 图片、 图形、 动画、 2DS、 3DS等计算机信息, 而且, 能够最佳的还原视频图像信号。因此, 它被广泛地应用于体育场馆、 文化广场、 博览会、 电子广告牌、 信息发布媒体等等。国际上著名的显示屏制造厂商, 如: 索尼、 松下、 三菱等也都是采用这种视频处理技术。
5.2场倍频技术
当前, 世界上采用的电视制式主要有PAL、 NTSC、 SECAM三种, 场频一般为50Hz或60Hz, 对于电视机显示视频图像信号时, 由于其亮度大约在200尼特, 人眼在观看时, 不会引起闪烁感。可是, 随着亮度的提高, 人眼的临界闪烁频率也随之相应的提高, 否则会引起大面积闪烁现象。当全彩色LED显示屏在户外或户内环境光较亮的场所使用时, 亮度要求高达3000—7000尼特( cd/m2) , 在这么高的亮度下, 只有提高场频, 才能避免观看时, 出现的大面积闪烁现象。我公司采用场倍频技术处理后, 即将LED显示屏的场刷新频率变为200Hz或400Hz, 就能够有效的克服LED显示屏在高亮度下的频闪现象。
5.3帧刷新技术
在早期的LED显示屏控制系统设计中, 对显示屏数据信号的刷新处理采用的是与电视机逐行扫描方式类似。即将一幅图像平均分成1～n的若干行, 当传输图象信号时遵循从第1行至第n行的规则逐行方式传输。这种方式的弊病在于传输第1行和传输第n行期间的延迟时间大约是20ms或16.67ms。那么当显示快速运动图像时, 就会造成显示图象的畸变。这些现象用视觉直观体现出来, 就是我们平时看到的——高速物体运动图像播放不连续; 或画面变成锯齿状等等现象。
为了克服这些问题, 我们在LED全彩色显示屏控制系统设计中采用了帧刷新技术, 即显示屏的数据刷新方式是整屏同时刷新, 而不是逐行刷新, 消除了传输第1行和传输第n行期间的延迟时间, 提高了图像的还原质量, 同时还能够和高速摄像机配合使用, 能够较好的显示快速运动图像, 不会失真。
5.4非线性校正技术
在广播电视设备发展的初期, 由于主要采用的显示器就是我们现在广泛使用的电视机, 其中采用的发光器件就是阴极射线管( 即CRT) , 也就是我们一般说的显像管, 它的光输出特性与输入控制电压( 的γ次方成正比) 成非线性关系, 为了保证显像管能够正常的还原视频信号, 在信号源的发生设备上对信号进行了非线性预校正, 也就是说, 当前, 我们使用的所有视频信号源( 广播电视信号、 DVD、 VCD、 摄象机等视频信号) 都经过了非线性的预矫正处理, 即1/γ校正。
LED显示屏属于大型平板显示设备, 发光二极管的亮度与驱动信号成线性关系。因此, LED显示屏在播放视频信号时, 必须对输入的视频信号进行非线性γ反矫正, 才能够显示正常的图像信号; 否则, 如果不对输入的视频源信号做非线性校正处理, 大屏显示的视频图像在层次和色彩上都会严重失真, 直接影响显示效果。
在我们的全彩LED显示屏系统设计中, 采用了当前较科学的γ校正处理技术, 对数字三基色视频信号分别进行数字γ校正( 也能够对模拟三基色视频信号分别进行γ校正) , 在完成γ校正的同时, 并不损失灰度层次, 使全彩色显示屏图像更鲜艳、 更逼真, 更清晰。

5.5 独特的白平衡调节系统
发光二极管属于半导体器件, 长期使用后, 亮度会逐步衰减, 而且红、 绿、 蓝三种管子的衰减曲线也不一致, 这样就会造成显示屏的白平衡失调, 主要表现为屏幕发红, 色温降低等, 为此在系统设计中采用了在显示屏白平衡失调后, 仍能经过主控器调节红、 绿、 蓝三基色的份量以达到新的白平衡。该处理技术能够精确地实现红、 绿、 蓝三基色亮度份量的数字微调, 使三种基色达到理想的配比值, 实现最佳的白平衡视觉效果。

5.6 数据传输
在以往的显示屏系统设计中, 有关主控器与显示屏体之间的数据传输往往是采用同步时钟和图像数据并行的方式经过很多数据线传输( 差分RS422) , 当传输信号的频率较高时, 传输线上的延时差异, 将会导致同步时钟和图像数据之间的相位差异, 使屏体显示不正常, 具体表现为: 花屏、 杂波点多、 图像镶边等等现象。
为了克服传输延时对显示屏整体效果的影响, 在系统设计中, 我们在主控器与显示屏体之间的数据传输上, 采用了同步时钟和图像数据串行的方式经过一根数据线( ) 传输, 虽然这种传输方式也会带来一定的延时, 但它属于群延时, 而不会改变同步时钟和图像数据之间的相位, 因此, 这是一种有效且可靠的传输方法, 而且, 我们经过特定的数字视频编码技术实现了显示屏的控制量与同步时钟、 图像数据一起经过一根数据线传输, 优化了整个系统设计。在信号的传输媒介上, 我们选择了光纤, 不但提高了信号的传输距离, 而且, 在提高了信噪比的同时, 减少了前后级之间的相互影响, 使得整个控制系统布线简练、 美观; 可靠性高; 抗干扰性强; 易于安装维护。
5.7 多种输入及良好的兼容性
在我们的系统设计中设计有多种输入接口供选择, 主要是: VGA、 VIDEO、 S-VIDEO三种接口, 其中视频输入接口可支持PAL、 NTSC、 SECAM等多种电视制式信号, 并自动识别, VGA输入接口是标准的计算机显示器接口, 可支持640×480、 800×600、 1024×768等多种计算机显示器分辨率, 具有良好的兼容性。

三、 屏体结构及防护设计
1、 箱体结构方案设计

经过多年的生产和制造经验, 我公司精心设计出切实满足用户需要的LED显示屏系统屏体结构——钢质单元箱体。我公司户外显示屏产品采用模组化箱体结构和无缝拼接方式( 如图所示) , 并具有防雨结构、 防尘结构、 抗震结构、 防静电措施、 风冷散热系统在运输、 安装、 使用过程中, 提高了屏体的安全性、 稳定性。它具有安装、 运输方便, 防水防潮、 防尘、 防霉、 防腐蚀、 防震、 封装严密、 抗风性能强等诸多优点, 而且可适应较高的温度和湿度环境, 并能24小时全天候工作。结构如下图所示:
图2 单个箱体背视图

图3 单个箱体背视效果图

2、 箱体生产装配过程中的若干工艺设计
l 在箱体装配过程中, 两个箱体之间涂有专用防水密封胶, 它能够防止外部雨水、 灰尘等进入屏体内, 造成内部环境不洁。
l 模组更换, 可在屏内直接完成, 无须屏外协助。
l 在箱体的加工过程中, 对金属表面进行清洗喷砂处理, 起到除锈作用; 在金属表面进行氧化镀锌处理, 可防止表面氧化和腐蚀; 在表面烤漆或表面进行防酸树脂喷涂处理, 可有效的防止酸雨雾的侵蚀。
l 良好的风道设计, 可达到较佳的散热效果, 在箱体上部装有两台交流轴流风机, 向外部排风, 加大箱体内空气的流动速度, 实现有效的通风、 散热。而且进气口( 安装有过滤网) 与出气口均采用防水护罩的形式, 在保证良好散热的情况下, 起到防尘、 防水的作用, 使电子元件在较好的条件下正常工作。
l 箱体与电源的接地之间经过导线连接, 并经过屏体结构与大地连接, 从而保证良好的接地, 防止屏体带电。

3、 屏体结构方案设计
由于整个屏体采用了箱体积木化设计, 从而简化了屏体安装结构设计, 在具体实施过程中, 使用了竖梁式框架结构, 不但加工简单, 安装方便, 而且, 在工艺性和可靠性方面都有非常好的效果。
整个显示屏的外结构, 根据用户的要求, 采用全钢结构, 独立支柱。具体设计中考虑如下因素:
( 1) 在屏体长和高选择中考虑了现有建筑物的尺寸及周围的整体协调。
考虑到观众观看屏幕的视觉效果和人体工程学原理, 设计如下:
屏幕有效显示尺寸为: 全彩虚拟P16:5120mm( 横向) ×3072mm( 纵向) , 户外单色P16:5120mm( 横向) ×768mm( 纵向) 比例为1.5; 整个屏幕外。尺寸及比例符合整体效果要求; 能够保证观众视觉效果。
( 2) 屏周( 边框) 装饰设计、 选材、 制作( 采用外墙铝塑板包边) 上除保护屏功能外, 尽量最大限度考虑了屏周本身的美感, 力图达到景观的效果。与广场环境有机融为一体。
( 3) 显示屏的框架采用钢结构, 可与混凝土的预埋件牢固焊接, 有效固定屏体。屏体内钢架及屏背面处理, 综合考虑了防风、 防雨、 散热特定功能。
( 4) 屏幕后面留有维修空间, 便于安装、 维修。
如下图所示:

图4 正面观看示意图

图5背面观看示意图

图6局部观看示意图

图7屏后整体效果图

4、 系统的稳定性及可靠性设计
4.1 LED显示屏控制系统的稳定性及可靠性设计
显示屏控制系统的核心部分, 主要包括主控制器和单元控制器两部分, 在设计上采用了高速大容量可编程逻辑器件。
全彩屏主控制器
它要对输入模拟信号以及转换后的数字视频信号进行复杂的逻辑时序控制处理、 复杂的编码及传输处理、 多种控制参数量的处理等等, 既有软件操作, 也有硬件操作, 若采用一般的集成电路设计, 将是一个非常复杂的硬件设计, 会对系统的可靠性及稳定性造成许多不稳定因素。而采用了高速大容量可编程逻辑器件后, 所有复杂的时序逻辑控制、 编码传输控制、 参数量控制等等, 都能够融到一片可编程逻辑器件内, 这不但简化了电路的硬件设计, 同时增强了主控器的可靠性和稳定性, 而且, 采用这种设计也较容易实现产品的升级换代。

单元控制器
要对接收的数字视频信号进行复杂的解码处理、 复杂的逻辑时序控制处理、 多种控制参数量的设置处理、 图像信号的还原显示控制处理等等, 若采用一般的集成电路设计, 也将是一个非常复杂的硬件设计, 会对屏体显示的可靠性及稳定性造成许多不稳定因素。而采用了高速大容量可编程逻辑器件后, 所有复杂的时序逻辑控制、 编码传输控制、 参数量控制、 信号还原显示控制等等, 都能够融到一片可编程逻辑器件内, 这不但简化了电路的硬件设计, 同时增强了单元控制器的可靠性和稳定性, 而且, 采用这种设计也较容易实现产品的性能改进。

4.2 LED显示屏电源控制系统的稳定性及可靠性设计
独立的箱体单元电源设计
首先, 由于各个箱体的电源使用是相互独立的, 因此, 减少了相互间的电源干扰。其次, 箱体内采用的工作电源均是效率高的开关电源, 具有过压、 过流保护功能, 在降低功耗的同时, 还能够有效的保护电子元器件。另外, 采用这种设计后, 局部电源的损坏或不正常, 不会影响整屏的使用, 只需更换局部电源即可, 维护简单方便。

显示屏的慢启动或黑屏开机设计
由于显示屏在开机时, 冲击电流会很大, 会对配电柜内的元器件使用寿命有较大的影响。为了降低这种影响, 我们在系统设计中, 采用了慢启动或黑屏开机两种方式, 即黑屏开机方式: 显示屏亮度为零时开机; 慢启动开机方式: 开机时, 显示屏亮度由零逐步增加至预置值。两种开机方式, 都能够最大限度的降低冲击电流对配电柜内元器件使用寿命的影响。

防护设计
作为户外产品, 要能经受住户外的各种恶劣的环境条件。而模组化结构的设计初衷就是在户外屏中使用并在结构和工艺上能进行完善的各种防护处理。模组能保证整个屏体正面的密封性, 在产品设计、 生产工艺上重点采取了以下措施:
l 模组采用单灯封装, 正面采用进口防护胶进行灌封, 有效地保护了单灯, 模组背面的电路及其驱动电路均涂刷三防漆, 其作用: 防水、 防尘、 防静电。解决了大气水份、 雾气及其它不利环境因素对模组的影响。
l 在模组与箱体的结合面上, 每个模组均配有橡胶密封垫圈, 其作用是: 防水、 防尘。
l 在模组与箱体装配过程中, 还涂刷专用防水胶, 其作用: 防水、 防尘。
l 箱体表面进行防腐、 防水等处理
l 金属表面进行喷砂处理, 起到除锈作用; 在金属表面进行氧化镀( 喷) 锌处理, 形成电势保护, 防止表面防锈和防腐; 在表面烤漆处理; 再在表面进行防酸树脂处理, 有效的防止酸雨的腐蚀。箱体本身具有良好的防水、 防尘性能。箱体之间及结构连接部分采用进口高性能密封胶处理, 是整屏具有很好的防尘、 防水功能。
l 电路板严格经过”三防”处理, 使整个电路系统具有良好的防水、 防腐性能, 能够在潮湿、 沿海地区及特殊的环境保证正常的工作。
l 主要接插件采用进口高质量镀金器件, 保证系统在高温、 高湿环境下良好的电气连接性能。
l 散热系统健全, 保证了系统的安全性、 可靠性
l 先进箱体的导热设计: 为使箱体内形成有效的空气对流, 达到散热的目的, 在箱体上部装有二台低压直流风机, 向外部排风, 加大箱体内空气的流动速度, 实现有效的通风、 散热。而且进气口与出气口均采用百叶窗的形式, 保证在良好的风冷散热下, 防止雨水的进入。
l 防尘措施: 进气口安装有过滤网, 有效的防止较大颗粒灰尘进入箱体内部, 保证电子元件正常工作。
l 软启动电源技术: 可在软件控制下使大屏的电流消耗缓慢上升, 避免猝发的大电流冲击供电系统。
l 防雷电措施: 配电系统中的保护地线对大地的电阻小于4欧姆。电网防雷依靠大楼的本身的配电系统解决。]
l 屏体承重钢结构焊接完毕后, 按规定进行除锈、 刷防锈漆和放火漆, 保证主体结构的使用寿命达到设计年限。
l 屏体的外装饰采用耐腐蚀性好的阻燃性材料双面铝塑板。板材中采用耐候胶填充。
四、 控制室设计
控制室是显示屏日常操作控制的主要场所。控制室内放置有机柜、 显示屏控制器、 视音频设备、 控制电脑、 工作电脑等。其中显示屏控制器、 控制电脑防入机柜中。可在控制室中实现对全彩显示屏的开、 关机和播放。具体如图8所示。
图8 控制室示意图

五、 控制电缆布设
控制电缆为网线( 显示屏通信用) 、 超五类双绞线( 配电远程控制用) 穿镀锌钢管或PVC管从控制室到屏体处布设。镀锌钢管接头处连接接地环。

六、 配电设计
配电系统完成整个显示屏系统的供电分配, 包括: 风机回路, 控制柜回路, 控制电源回路, 显示屏回路。另外, 配电柜还能够实现远控或本控功能选择, 既能够控制室远控, 也能够在屏上检修时本控。
我公司的配电设备如配电箱等都由专业厂家根据我们的实际定制而成。我们布放的配电电缆都按照规定保护系数。能够保证系统长期稳定可靠的运行。
显示屏系统采用交流380V三相供电( 三相五线制供电) , 工作电压交流220V。总功耗为各部分功耗之和。
配电系统接地电阻≤4Ω。我们建议用户根据当地的标准, 采用深埋铜包钢棒, 同时控制土壤的水份和盐份, 满足设备接地要求。考虑到显示屏安装在广场的空旷空间中, 为保证系统长期稳定可靠, 在配电系统中安装防雷设备。

图9 配电柜示意图

七、 主要设备及元器件选型依据
集成电路( IC) 选型依据
驱动电路采用日本TOSHIBA( 东芝) 公司出品的TB62706Cf或MBI5026型恒流驱动芯片。该电路技术成熟运行可靠。 已经在全彩显示屏上得到广泛的运用, 性能价格比高。
控制核心芯片采用美国ALTERA公司的产品。该产品技术世界领先, 芯片集成度高, 生产工艺先进, 能够大大简化了电路设计, 提供系统的性能。可靠性高。
系统中其它集成电路均采用美国TI( 德州仪器) 公司等国际大厂产品, 性能好, 可靠性高。
接插件
接插件是系统中的重要连接器件。我们采用进口接插件产品。以保证接插件的纯金镀层的厚度, 保持最佳的电气连接性能。保证系统在高温、 高湿环境下良好的电气连接性能。能够使系统长期稳定可靠地运行。
电源
电源是显示屏的心脏。我们采用创联的开关电源。此开关电源获得多个国际安全及质量认证。其产品性能、 可靠性已经获得业界一致。
控制计算机
选用知名品牌产品。其性能优越、 可靠性极高。能够长期稳定运行。同时具有上门服务的好处, 解决了用户的后顾之忧。

八、 发光二极管技术参数
发光二极管是显示屏中最关键的器件, 它直接影响显示屏的质量和显示效果。因此我们选用美国AXT公司的发光二极管作为室外全彩显示屏的发光器件。AXT公司的发光器件拥有多项技术专利, 具有高亮度、 高色纯度、 视角大的特点, 代表世界最高水平, 是行业公认的世界上最好的发光器件。十分适宜用作室外全彩屏的发光器件。我们保证本项目中所有LED灯管芯均是经过海关正规渠道进口的, 我们将提供定货合同和海关报关单。
厂家: 红管: 台湾光磊 PR546D; 绿管: 美国AXT PG546D; 蓝管: 美国AXT PB546D
发光二极管主要参数:
序号
颜色
厂家/型号
法向光强
( 标准)
法向光强( 最大)
中心波长
半功率角
1
绿管
AXT( 美国)
PG546D
1800mcd
2100mcd
523nm
水平: 110
垂直: 45
2
蓝管
AXT( 美国)
PB546D
550mcd
700mcd
470nm
水平: 110
垂直: 45
3
红管
光磊( 台湾)
PR546D
450mcd
600mcd
625nm
水平: 110
垂直: 45
注: 发光强度为同一档次, 同一批次, 确保整屏显示的亮度一致性和色度均匀性。
配灯
A、 像素点配灯
为保证显示屏具有足够的亮度, 在像素点的配灯设计上, 采用美国AXT原厂 PG546D / PB546D LED灯(纯绿、 纯蓝)和台湾光磊PR546D, 并按1R+1G+1B方式配灯。

B．模组
我公司已放弃传统的单一像素筒形式, 而采用独特的、 区别于国内其它厂家的大型显示模组构成显示阵面, 像素间距16毫米。模组为16( 点) ×8( 点) 。外形尺寸为: 192mm(W)×96mm(H)。这种显示模组采用PVC黑色聚碳酸酯制成, 不褪色, 防晒、 防冻, 抗变形, 能够大大提高了显示模组的三防性能。显示摸组的底部有安装螺孔和定位柱便于安装。在组装到箱体时能够很好地提高显示面的平整度。有防水橡胶圈。有遮阳帽檐, 使得在阳光直射情况下, 显示屏仍旧能够使用。

图11显示模组照片

户外全彩像素指标
序号
项目
指标
1
像素间距
16mm
2
像素组成
1红+1绿+1蓝/硅胶封装
3
像素亮度
5500mcd
4
像素半功率角
水平: 100 垂直: 45

九、 显示屏主要参数表
设备名称: 室外全彩显示屏
序号
项 目
投标参数
说明
备注
1
像素尺寸
□毫米

2
像素构成
1红1纯绿1纯蓝

3
R管厂家型号
台湾光磊
NSPR546CS
色度、
亮度同1档

4
G管厂家型号
美国AXT
PG546D
色度、
亮度同1档

5
B管厂家型号
美国AXT
PB546D
色度、
亮度同1档

6
像素间距
16毫米

7
像素密度
6944点/ m2

8
模块像素( 点×点)
16点( 宽) ×8点( 高)

9
模块尺寸( mm×mm)
192( 宽) ×96( 高)

10
单元箱体像素
48行×64列
共