十一、LED大屏幕信息显示系统
11.1系统概述 ............................................ 196 11.2多媒体显示屏示意图 .................................. 196 11.3显示屏总体设计 ...................................... 197 11.4产品选择 ............................................ 197 11.5重要特点和性能 ...................................... 199
十一、LED大屏幕信息显示系统
11.1系统概述
LED电子显示屏是一种显示文字、图像、二维或三维动画及电视、录像、VCD等视频信号的理想的公众信息显示媒体，
LED显示屏是集光电子技术，微电子技术，计算机技术和视频技术为一体的高科技产品，它的发光部分由LED（即光发二极管）拼装组成的，其优点是耗电量少，亮度高，工作电压低，驱动简单，寿命长，性能稳定。显示屏面积可以根据需要由单元模块任意拼装，响应速度快。在铁路、民航、体育场馆、会议厅堂、高速公路、广场、大型商场、银行、证券市场以及多种监控调度中得到了广泛的应用。
为满足快速发布信息的需要，在沈阳曼哈顿广场一层商务用房入口大堂等公共区域共安装3块电子显示屏。面积均为8平方米。
11.2多媒体显示屏示意图
远程控制微机
网卡 MODEM 电话 信息网
网 鼠标 MODEM 扫描 控制器制作微仪 主控微通讯卡 机 机 视频11.3显示屏总体设计 卡 功
音响
根据沈阳曼哈顿广场方面的要求我们提出如下设计方案： 电视 激光视摄像机 录像机 在沈阳曼哈顿广场一层商务用房入口大堂等公共区域共安装3块电子显示屏。面积均为8平方米。 盘 控制机安装在显示屏体外，通过信号电缆与显示屏联接，由控制微机对显示屏进行控制和更新显示。
在沈阳曼哈顿广场六层的弱电机房使用1台电脑分别作为3块电子显示屏的控制微机。
11.4产品选择
我们为沈阳曼哈顿广场LED显示屏工程选用沈阳华海电子设备制造有限公司生产的5mm LED三基色全彩电子显示屏。
华海LED点阵电子显示屏引进美国先进的LED视频控制技术，采用世界一流的美国、日本器件，经过严格的测试，筛选，采用先进的工艺进行安装组合，产品出厂前经过72小时的老化和震动处理，从而达到了高稳定性和高可靠性，并在全国“四新”展示会上赢得了好评，多次被沈阳市广告协会、市工商局评为优秀产品和信得过产品，在与用户的合作中，赢得了极佳的信誉。
技术指标(点间距P7.62)
（1） LED模块型号：LP3088-3C扁平头灯 颜色 纯绿色 红色 厂家 台湾光磊 台湾光磊 波长（nm） 515-520 625 465 视角 ±60 ±60 ±60 亮度（mcd） 110-130mcd 60-80mcd 35-45mcd 纯兰色 台湾光磊 （2）单元板规格 项 目 像素组成 像素密度（点/m2） 像素数（点） 模组尺寸（mm） 点间距（mm） （3）屏体参数 项 目 三基色 1红+1纯绿+1纯蓝 17222 64×32 488×244 7.62 mm 三 基 色 屏 屏体显示尺寸长×高（m） 3.904×1.952 面积（m）(净面积) 单元板数目 总解析度（点） 27.62 8块×8块 512点×256点 屏幕外框 茶色铝合金 （4）屏体指标： 项 目 像素密度 最大亮度（白平衡） 视角 驱动方式 亮度调节 帧刷新率 观看距离 控制方式 一致性 杂点率 连续工作 屏幕工作寿命 平均无故障时间 功耗（每平米） 全屏最大功耗 供电要求 环境要求 平整度 屏体重量 全彩色 17222点/㎡ 1300cd/ M2 ±60° 1/8扫描 恒流驱动 128级/色可调， 60 Hz/S 5m —150m VGA全跟踪 800×600模式 无论黑屏或单色最亮，无“马赛克”现象 小于万分之一 大于24小时 大于10万小时 10000小时 800W（最大） 6KW 220VAC±15% 50HZ 三相五线制 -15℃ — +55℃，10% — 95%RH 采用先进的焊接工艺，保证发光管排列完全一致及高可靠性 191KG 11.5重要特点和性能
系统特点：
a. 本系统为目前国内显示屏性价比最好的产品。
b. 显示屏全部采用贴片元件，并由机器自动焊接，可靠性强。
c. 不使用传统的多媒控制卡，而采用国际标准的DVI显示卡，而原多媒体显示卡内存最多4M，从而使图象运行速度更快，更逼真。
d. 提供的软件支持亮度，对比度调整，并支持采样窗口的大小和位置调整显示屏，普通网络线或光线通讯。
系统功能 （1）屏体规格
P7.62显示屏有效显示面积为：7.62㎡ （2）亮度
亮度自动调节功能
由于白天和夜晚等室外环境，亮度差异巨大。我们实现显示屏从全黑至全亮128级自动/手动调节。而且，这一调节是分色的，即红、绿、蓝分别256可调，这样，我们就可以在各种环境下创造出更逼真的色彩还原。这一技术目前国内领先。
（3）可靠性
系统的可靠性是个综合性问题。对LED显示屏我们认为主要包括：系统电性能设计的可靠性；原材料的选用；系统保护；工艺要求等，这里我们主要说明系统设计方面的可靠性特点，其它方面将在工程方案的有关章节中着重说明。
• 简单化设计
我们一贯奉行“简单就是可靠”的设计宗旨，在长期的实践中不断地优化我们的设计电路。我们将复杂的控制逻辑全部集中在屏体控制器上，在显示屏体上只有最简化设计，具体的说，我们设计的显示屏体采用的IC器件有发光管恒流驱动器（MBI5026）、信号驱动器（74HC245）电流驱动器（CEM4953）、数据分配译码器（HC138），9702芯片。真正从技术上实现了从“简单复杂简单”这一重大升华。显示了众多优点：
COMS器件大大降低发热量 故障率极低
可以超低温起动和高环境温度下工作 可维护性极好
简化生产工艺，提高可靠性等。 • 冗余设计
采用的连接部件全部为余度设计（双组或多组），使故障率大大降低。电源余量达100%。
• 严格控制驱动电流
特别对所有LED发光管的驱动电流进行严格控制，使其不大于60mA，可以减少发光管意外坏死和光衰现象的发生，延长发光管寿命。
（4）灰度和视觉校正
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，显示会显得生硬、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上应用的非线性了校正算法和反T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室内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了一个公司完善的设计和较高的设计水平。
由目前对人眼的视觉特性研究可知如下原理：
a. 人眼的主观亮度与光强为非线性关系(如左图所示)
b. 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；
c. 有背景光时，对比灵敏度与光强的线性关系范围大大减小。
为了保证在各种环境下保证显示效果，我们设计的控制系统具有多达128条不同的
校正曲线，最大校正深度达128：1，校正是由硬件完成的，完全不影响灰度级的现实。同时，红、绿、兰3个基色的视觉校正是分开独立选择的，以实现不同环境下的最佳显示效果。
（5）刷新率和稳定性
我们选择计算机VGA刷新频率为60帧，显示屏扫描速度大于140 HZ/秒，远远高于110帧/秒这一最低画面稳定刷新频率。使画面犹如“灯箱效果”般稳定，毫无闪烁感。
（6）平整度
采用全SMD的焊接工艺，保证发光管排列完全一致以及高可靠性； 采用显示单元板积木拼装方案，完全保证平整； 6. 质量保证
a. 关键原材料采用优质件
产品质量的先决条件是原器件的质量，没有优质的原材料采用任何设备和工艺制作不出先进的高品质的产品。对于本项目所用的关键原材料我们全部采用优质件。主
要原材料包括：
集成电路（IC）选型依据
驱动电路采用恒流驱动芯片。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LATTICE公司MACH系列产品。该产品技术世界领先，芯片集成度高，生产工艺先进，可以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PHILIPS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。可以使系统长期稳定可靠地运行。
b. 质量控制措施
实际上整个系统的品质是一个综合过程，是由工程行进过程中的每个环节逐步保证的。我们的主要措施包括：
• 采用优良的设计方案 • 严格的人员培训上岗制度
• 关键材料与元件全部采用进口，按质量要求严格控制采购质量 • 生产过程严格按工艺流程管理
• 按质量要求严格控制产品安装调试过程
• 在系统运行的初始磨合期内，为业主提供软件磨合期服务 • 提供分阶段的内容完整的使用培训服务 7. 安装工艺
a. 对屏体外结构平整度检测
如果条件允许可用经纬仪，也可以采用挂线、吊垂线等方法，严格检测横、纵向构件是否符合图纸精度要求。 b. 各项检测公差标准：
• 屏体外边框、内侧对角线误差 1mm • 纵向结构件正面中心线垂直度 0.5mm
• 纵向构件与构件的中心距误差 0.5，且累计误差 1mm • 纵向构件自身平整度误差 0.5mm
• 最后是整体结构件平整度的综合检测误差 1mm c. 单元显示模组的安装
• 首先将最下边一行和中间一列安装就位，设置横、纵向辅助挂线。调整平行度与垂直度，误差均 0.5
• 确定水平与垂直挂线后，可将中间一列拆下，然后由下向上，由左至右开始安装单元显示模组
d. 单元显示模组安装误差 • 模组与模组平整度 0.5mm • 模组之间像素点间距误差 0.3mm • 模组安装完毕，屏体表面平整度 1mm 8、控制系统
室内三基色LED显示屏控制系统，是一种用于各类CRT同步扫描LED电子显示屏的视频256级灰度控制系统。它由市场上可购买的含DVI输出口的显示卡构成(DVI已达到国际标准水平),可直接读取视屏信号,到帧控制器经数字处理后发送至显示屏接收卡,接收卡接收数据后传送至数据板并按行、列进行数据分配。并由显示板上大规模集成电路9702进行灰度和非线性控制。
通过采用双层PCB板及单片超大规模集成电路设计，改变了同行业中普遍采用的大量分立离散小规模集成电路设计方式，实现了超大规模集成电路技术，使控制系统稳定性高、故障率低、维护方便，有效地将LED电子显示屏工程中最复杂的控制系统和信号传输部分变成了简单的即插即用式工作，大幅度地降低了对工程技术人员的专业要求，显着提高了系统的性能和可靠性，既降低了开发、安装成本，又减少了维护成本。解除了用户的后顾之忧。此技术是本公司拥有的专利技术。
非线性校正技术
clkin clkout dain daout dbin dbout dcin dcout ddin ddout alrin alrout wv_set oh_set hclk ofr_set sl_sl sl_so DVI computer 声 音 hcounter decoder hdriver LED_matrix 16/8片串并转换
由于视频图像信号主要是提供给CRT这一类设备播放的。根据CRT设备的特性，为到达良好的播放效果，在用摄像机等设备摄制真实的场景时，对生成的视频图像进行了γ矫正。而LED显示屏的特性与CRT的设备特性不同。为了将真实的场景通过LED显示屏真实再现时，必须对视频图像信号进行反γ矫正。
Real-Time技术
换帧速率实现了与监视器的自动同步, 最高可达120帧/秒，速度大大提高，有效地克服了由图象缺乏连续性（似动画效果），产生与速度相关的画面“闪烁”、晃眼、眩目等现象，完全实时地播放视频节目。
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