1、室外LED大屏幕显示系统精室外LED大屏幕显示系统方案设计甘肃驰达通用电子有限责任公司2006年12月第一章系统概述一、LED概述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，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。LED显示屏的出现弥补了以往磁翻板，霓虹灯等信息发布媒体效果的缺陷。以其变化丰富的色彩，图案，实时动态的显示模式，完美的多媒体效果和强大的视觉冲击力，将信息、文字、图片、动画及视频等多种方式显示出来，成为信息传播的划时代产品
2、，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。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，作为当代高科技发展的产物，它与广告牌、灯箱、霓虹灯等传统宣传媒体比较，具有无可比拟的优势：1、可实时播放无限的信息（每秒钟高达60幅图像）；2、是目前世界上各种宣传媒体中亮度最高的；3、图像清晰、视觉大、功耗低、寿命极长等。现已在城市的各种行政事业单位得到了广泛的应用，在提高形象和知名度及渲染单位主办各项活动的气氛等方面起到了良好的作用。1、起到方便公众的作用。2、起到政务公开
3、的作用。3、起到宣传相关法规、条例的作用。4、起到普及知识的作用。5、起到公告板的作用。6、起到公益广告的作用。通过显示屏幕可播放天气预报、文明市民公约及重要新闻等。7、起到烘托气氛的作用。通过显示屏幕可播放上级领导及各种贵宾莅临参观、指导的欢迎词，各种重大节日的庆祝词等。二、需求分析随着信息化的发展，xx公司结合自身信息化的实际情况，需要在楼外安装LED大屏幕显示系统，更好的开展信息宣传，同用户交流。现代社会已进入信息时代，信息的传播占有越来越重要的地位，同时人们对于视觉媒体的要求也越来越高，要求传播媒体传播信息直观、迅速、生动、醒目。为了满足人们越来越高的视觉要求，本方案中设置室外LED大
4、屏幕显示，用以显示各种新闻实事、通知、动态信息、实时信息等内容，建立公共电子信息公告系统。公共电子信息显示系统通过管理系统子网，连接到公共电子信息显示系统服务器，经过组织、处理和控制，以显示各类信息。根据现场环境，室外屏观看距离比较远，选择分辨率较低的屏为好，既能满足要求成本也可以得到有效控制。选择技术先进的产品，保证在今后相当一段时间内不会落后。三、系统设计指导思想因地制宜、适用为主，符合业主设想，满足业主要求，兼顾企业形象保证技术最先进，产品性价比高考虑全面周到，兼容现在和将来的有关制式、格式，为迎接数字化、电子商务时代作好前期准备，以其完美的视觉效果为企业二次创收奠定坚实的硬件基础。技术
5、方案着重功能技术要求。四、设计原则本方案的设计本着先进性、实用性、开放性、可靠性和经济性并重的原则设计。1.先进性本公司有自己技术开发实力，我们在设计中在保证产品的成熟性和可靠性的前提下，将选用代表目前国内较高水平的产品，保证产品的先进性。2.实用性在设计中，我们将把客户的需求放在首位，首先要保证产品能满足客户的功能需求，做到实用、适用。3.开放性设备之间集成和联动是今后智能化产品发展的趋势，要求显示屏能和其他遵循主要标准通讯协议的设备进行互连。4.可靠性LED大屏幕显示系统一般安装在非常瞩目的场所，出现问题会造成很坏的影响，而且维修会中断产品正常的使用。因此要求产品的可靠性非常高，在设计中我
6、们严格按照故障率低于行业标准和行业平均水平的原则进行产品选择。5.经济性经济性任何时候都是客户对系统的基本要求，在保证产品能满足客户的功能需求下，对系统进行优化设计。五、系统实现目标依据客户需求设计本方案方案，我们将重点保证如下几点：显示屏亮度值大于5000cd/，该项指标是适宜的，可以适应户外光线条件下全天候播放显示；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LED屏应用的行业特殊性，软件完全符合规范要求，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第二章系统设计方案一、系统构成LED显示屏系统由显示系
7、统、控制系统、多媒体配套设备系统等组成。1.显示系统显示屏体：LED发光器件组成的可控显示箱体（显示单元和灰度系统构成）。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。2.控制系统该系统由计算机、多媒体卡、控制卡以及控制软件等构成，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。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地进行播放。4.多媒体配套设备系统该系统由视频输入、图文输入和音频输出等一些设备构成，主要用于显示数据与声音的采集、发生等。二、系统功能说明本系统设计是适应能力强的专业化、智
8、能化的多媒体专用显示系统。该系统具备图像文字显示、立体声响、远程编辑控制等基本功能。通过视频、音频等接口与电视机、录放机、摄像机、LD、VCD、扫描仪相配接，实现声像、图文并茂的实时显示效果。本屏采用多媒体和同步控制技术，其显示与播放可与控制计算机屏幕上的内容完全一致，LED显示屏上的图像色彩、缩放比例和显示尺寸，还可通过鼠标在计算机上随意调整。具体功能如下：文字显示 可以任意点阵显示中英文各种字体，有多种显示进入和退出方式，显示变换灵活。表格显示 可绘制各种表格进行显示，表内数据既可利用编辑软件人工输入和更改，也可通过编制专用软件，从网上指定的数据库中自动采集显示。图片显示 可将各种山水、人
9、物图片放到屏上显示。动画播放 可显示由动画软件制作的图文动画内容。视频播放 接入VCD/DVD、录像机、摄像机等视频信号源，屏上可显示视频画面；接入闭路电视信号，屏上便可收看各频道的电视节目。组合显示 利用编辑软件可将文字、图片、表格、动画和视频进行组合、迭加显示。时间显示 可采集计算机内的当前时间，并适时分幅显示，内容可包括：年、月、日、星期、时、分、秒等。本方案LED电子显示完全兼容了VGA的图形方式，保证您的软、硬件投资，单机使用和联网使用都没有问题。可实现局域网的编辑与控制可实现网络群控三、系统软件提供的显示屏系统软件，不但能满足贵方对软件所提出的全部要求外，还具备了其他更强大的功能。
10、1.一般要求的软件功能：计算机网络体系及结构屏幕控制体系采用微机局域网络，成功地将当今许多成熟的数字技术引入了大屏幕显示系统，如数据库技术、网络通信技术、网络互联技术、数据安全技术、信息自动化处理技术、嵌入式微处理器控制技术、接口技术、多媒体技术等。显示屏系统集图形制作播放、艺术字型制作播放、三维动画播放等功能于一体，界面美观友好，操作方便、效果华丽。其各项功能可由贵方自由组合后进行循环播放并自动切换，且均可分别实行定时、定速控制。编辑软件采用WINDOWS98或以上版本操作系统，配置的文件具有可修改各种参数及功能的特性，具备如下特点：功能强大。可以通过键盘、鼠标输入文字、图象等信息，可再经软
11、件修改、编辑。配置的文件具有可修改各种参数及功能的特性。可插入各种显示方式。各项编排可自由组合、定时。系统能接收和播放内部网络上的有关信息。具备丰富的显示方式，如移动、翻滚、中开、中合、闪烁、淡变飞动、反白、百叶窗、旋转、飘雪等。支持二维、三维动画显示二维、三维动画制作采用市面上通用的制作软件，通过本系统的图文制作播放系统播放（制作二维动画主要采用的软件为ANIMATOR PRO ，三维动画制作采用3DSTUDIO）。具有24种以上新颖显示方式及多种颜色搭配方式。屏幕映射位置可调，并可方便随意地选择显示画面大小，可开多个窗口，具画中画功能。支持摇控器计算机接口。播放控制简便各项功能可任意组合，
12、可制作成播放信息。可定时循环自动播放。可以方便地调节整屏亮度、对比度等。傻瓜式使用设计，提供在线帮助。2.提供的软件具备的其他更强大功能：软件功能综述提供的图文制作播放软件由节目制作软件、节目编辑软件、节目播放软件组成。节目制作软件该软件主要实现原始资料（如图片、照片、文字资料等）的输入、加工（如通过二维/三维动画制作软件等工具）、成型的处理过程。节目编辑软件该软件主要实现将节目制作软件成型的产品围绕一定的主题思想组织成具有强烈渲染力和吸引力的节目。节目播放软件该软件主要实现按照节目编辑软件形成的节目的各种显示要求在大屏幕上显示。软件具备的其他更强大功能具备文本叠加功能：屏幕不但可同时开任意多
13、的窗口，而且可进行分别或叠加播放。显示屏的亮度、色彩、对比度调节更方便：可像电视机一样，根据天气情况，灵活、方便地调节。具有多种新颖显示方式：自行开发的最新一代“室内显示屏专用软件”，除具有正常软件所有的显示方式外，还增加了更新颖的显示方式，如：菱心出、扇形出、大花出、右花出、上花出、转出等等；使屏幕每一幅图案、单调的文字更具吸引力，大大增加画面的动感，实现了最佳的艺术效果。具备模拟演示功能：可在电脑显示器中模拟演示即时编辑效果，使操作更直观、简单、方便。界面更友好：全中文菜单，操作简便，节目制作播放用鼠标点按即可。具备视频叠加功能：视频图像可以迭加字幕、动画；以视频图像为背景, 迭加图像,
14、可使LED显示屏表现形式产生飞跃, 增加感染力。播放控制更简便：播放时既可以单步播放, 也可随时暂停, 并可从暂停处重播，且提供播放时间, 让使用更方便。具有实时插播功能：对于最新信息，可在显示屏播放过程中任意时刻插播，使用更为方便。 自动播放：各种显示内容、显示方式、信号源可由用户方便地任意编排，随时修改，制作好的剧本每天开机后全自动播放。四、屏体设计本方案为用户提供点密度为2500点/平方米的室外全彩色LED显示屏方案，本方案发光材料的管芯全部为美国AXT公司的产品，且全部为同档同批次产品，以此做为保证显示屏亮度一致性的硬件基础。1.显示屏尺寸设计显示屏部分：显示尺寸：xm(长)xm(高)
15、=x屏体分辨率：x点单元箱体数：x个x个=x个2.发光管芯、像素参数我公司在考虑颜色配比上，依照多年的经验及有关设备仪器，建议采用2红1纯绿1蓝管芯配比结构。显示密度方面设计采用2500点/平方米的像素管。该规格显示屏每平米亮度可达到6000cd。下面表格为发光管芯参数、像素指标及单元箱体参数： LED管芯参数：管芯的优劣直接决定了显示屏的好坏，为了保证用户显示屏的质量，本屏拟采用厂家知名度高、性能质量稳定的管芯。下表是显示管芯的具体参数：（美国管芯）序号颜色厂家/型号波长亮度（mcd）水平/垂直视角1红台湾国联630nm典型值：550100/552绿台湾国联525nm典型值：1600100/
16、553蓝美国AXT470nm典型值：520100/55像素指标：像素点间距即为像素间的距离，点间距的大小，决定了单位面积内像素的多与少，点间距越小，图像分辨率越高，图像越清晰。下表是为用户配置的具体像素指标：序号项目技术参数1像素间距20mm2像素密度2500点/2像素组成2红+1纯绿+1纯蓝(2R1+PG+1PB)3像素材料管壳用高性能聚碳酸酯塑料制成，膨胀系数小，冷热不变形单元箱体参数：为了方便整个显示屏幕的安装，通常将像素组合成一个个的单元箱体。下表是单元箱体的具体指标：序号项目P201箱体尺寸1280mm960mm2像素点数6448=3072dots3面 积 1.22884重 量22k
17、g5峰值功耗800W6材 料专用铝型材可防静电、防酸碱、屏蔽电磁干扰、减轻屏体重量像素管封装技术像素管外壳采用PVC黑色塑胶制成，不褪色，防晒、防冻。像素管上方有遮阳罩，可以使显示屏在阳光直射下正常使用。管芯采用无色透明的聚脂材料灌注，在不影响亮度的前提下起到防水的作用五、显示屏的技术特点1.显示屏专有技术特点我公司提供显示屏除了具备显示屏通用控制技术（后附）以外，还具备以下专有控制技术和工艺：灰度控制技术：调节亮度不损失灰度。嵌入式驱动设计：将显示驱动芯片嵌入在显示模块的背后，提高了系统的集成度，简化了驱动电路，同时提高了设备的可靠性。恒流驱动：采用恒流驱动的工作方式。将驱动电路集成在显示模
18、块之中，加大了集成效果，真正体现了LED是电流特性的器件。“集散式”控制系统：采用“集散式”的控制方式，摒弃了原有系统一块控制板控制1024*128点的控制模式，而是在每块显示单元后加装一套控制扫描电路，这样大大提高了系统的扫描频率、增强了显示的稳定性。显示屏自检功能：一般显示屏很难准确找出故障点，需要人为的去显示单元的行和列。我公司显示屏在屏体发生故障时，可以在控制计算机上通过检测软件自动显示故障单元的位置。这是一般显示屏所没有的功能。专业音视频处理系统：采用专业音、视频处理系统实现对音、视频信号的处理，从传统的多媒体卡级上升为专业视频信号处理级，首先从信号处理上保证了质量，使得播放高保真的
19、图像信号成为可能。显示材料的“二次”筛选与测试：在发光材料的选择上采用两次筛选，即发光晶片的选择和封装之后的模块选择。绿色环保技术：采用恒流驱动，进一步提高了显示元件的发光效率，同时，驱动芯片采用5V工作电压，具有明显的节能效果。此外，亮度调节技术的使用也能起到节能的作用。2.显示屏通用技术LED显示屏发展到今天，显示屏一般具备以下基本技术特点：灰度控制技术：单基色256级灰度；非线性校正技术：一种根据人眼对亮度级差敏感程度不同而做出的对LED显示屏亮度的修正技术；Gamma校正技术：在控制电路采用一级Gamma校正技术；亮度调节技术：16-64级手动或自动亮度调节。采用传统改变工作电流的调节
20、方式实现，但对显示灰度造成了一定的损失；我公司的亮度调节技术不损失灰度。色坐标空间变换技术：由于视频源与发光二极管的色空间不同，会造成视频源的色彩不能真实的在显示屏上显示。为了克服这种差异，采用专有技术对两者的色坐标进行变换，使得两者的色彩能够真实的对应。运动补偿技术：显示高速运动的物体时，如果屏体余辉较大，数据处理速度过慢，会造成“拖尾”现象。为了避免这种情况，显示屏采用高速A/D芯片的同时，还专门加入了运动补偿电路，使画面更加稳定、清晰；同时采用软件控制做进一步修正。3.计算机及网络控制系统它由控制计算机、显示屏控制系统、多媒体显示系统、编辑播放软件等组成。一般情况下，用户仅需使用一台独立
21、的计算机控制电子显示屏，此时，只要在计算机中安装同步灰度控制器，多媒体视频显示卡，声卡等，即可通过编辑播放软件控制显示屏系统的正常工作。但是，为了适应将来的发展，开发的显示屏控制系统采用了开放的计算机网络技术，能够将当今许多成熟的数字技术引入大屏幕显示系统，如数据库技术、网络通讯技术、网络互联技术、信息自动化处理技术、接口技术、多媒体技术等。网络互联技术可以和未来的网络系统相连，包括用户的Intranet和互连网络Internet等，也可将各其他系统的信息按要求格式实时显示到大屏幕上。通过多媒体视频控制技术，可以方便地将多种形式的视频信息源引入计算机控制系统，如广播电视和卫星电视信号、摄像机视
22、频信号、录像机、DVD视频信号、计算机动画信息、视频监控信息等。概括起来，可以实现下列功能： 实时显示计算机屏幕上彩色RGB或视频图像 必要时可实现现场转播及有线电视和卫星电视的节目播放 摄像机、录像机、LD机、VCD机、DVD机等视频信号的播放 可在电视画面上及自己制作的节目中叠加文字信息，进行特技效果的实时编辑和播放电子显示屏系统中的计算机及网络控制系统完全基于用户的实际应用而设计。充分考虑了用户的应用环境，兼顾人性化和个性化。下面请参看用户多媒体室内电子显示屏系统结构图简单介绍一下该部分的应用。1）. 网络服务器（Server）网络服务器是用户内部网络（Intranet）的数据和文件中心
23、，同时也是LED屏幕显示系统各种信息数据源，它向网络上其他工作站提供文件服务和数据共享服务。工作站和工作站之间数据的交换也是经由服务器实现的。2）. 显示屏控制计算机（网络工作站Workstation）显示屏控制计算机用以控制显示屏的显示效果。它可以自动运行一个不断循环的程序，根据给定的节目单去服务器或自己本地硬盘上取得相关的显示数据，也可以人工干预，产生屏幕上的显示效果。屏幕上像素和控制计算机显示器相应区域上的像素一一对应，直接映射。系统操作人员可以通过系统控制机控制显示屏电源开关，并且实时监控显示屏出现的各种故障，如过压、欠压、过流、漏电、温、湿度变化、火灾烟雾等。3）. 多媒体视频显示系
24、统控制计算机内部安装一套视频多媒体卡，该视频卡对复合视频信号进行同步分离，色度信号分离，彩色解码，对红/绿/兰信号进行A/D转换，将A/D转换后的数字信号按专用处理器的数据格式存入存贮器中，供256级灰度控制器将数据送到电子显示屏上，完成视频图像的重现。所以，通过视频多媒体卡可达到在电子显示屏上播放视频信息的目的，多媒体卡还支持多路视频输入，如果配合视频切换矩阵可用来选择不同的视频节目源，诸如有线电视、闭路电视、演播现场的摄录机、监控系统的摄像机、家用录像机、VCD、LD、DVD等。4）. 灰度控制器灰度控制器将视频卡送出的数字信号变换成显示屏控制驱动电路能接收的信号，通过总线驱动器发送出到显
25、示屏体的控制驱动电路。5）. 系统控制软件及应用软件 视频LED显示屏同计算机显示器逐点对应,播放软件随计算机软硬件的发展而不断更新换代，将为用户提供自有版权的LED编辑播放系统以及第三方的编辑播放软件，用户可根据自己喜好任选。对固定内容（如网络信息、新闻发布等）提供专用接口，可挂接到任何对象的编辑系统上，极大地方便用户使用，几乎可以做到每天只需开、关机，内容自动编排发送。 LED显示屏编辑播放软件系统中节目制作工具采用了面向对象的技术，把界面制作、节目结构设计及多媒体设备控制有机地结合起来，极大简化了节目系统的制作过程，可以方便高效地制作出功能完善的节目系统。 节目制作工具支持文字、图形、动
26、画、声音、视频等多种多媒体信息，并可以方便地将这些信息集成于应用系统之中，完成应用系统的开发、制作；支持多种多媒体产品，如声卡、CDROM、视频等。 文字信息支持各种颜色和中文WINDOWS（95、98）各种字体，支持多种文字特技显示方式。 图形、图像信息支持16色、256色、65536色、24位真彩色。 声音支持WAVE、MIDI、CD-ROM声音的播放，播放过程任意控制，支持具有MCI DRIVER的所有声卡，支持所有具有MCI驱动的多媒体信息播放，如动画、AVI、JPEG等。 可以显示伪彩色照片和在VGA上播放外部输入视频信号，如录像、VCD、电视接收机信号等。 可与计算机网络系统联接，
27、远程控制显示屏体亮度、根据显示屏内温度自动启动或关闭空调，以及进行版面调节等。六、结构设计方案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、军标要求，依据相关理论，分析客户需求，并结合我们以往的实际经验，经过本公司工程师的精心设计，最终完成该类设计工作。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
28、接固定方式、散热方式、视线角度、维修通道、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，通常需客户提供如下要求与相关资料：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场考察的结果，并依据客户的要求和获得的相关资料，将会做出一套完整的设计方案，具体内容包括：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。外观美学设计：外观效果图、设计思想说明。2.骨架结构设计屏体骨架的设计结构如图所示，我们把它看成由固定架、边框架、维护架三部分构成。固定架：
29、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。4.外观美学设计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，通过与客户的沟通，了解项目的需求关键，根据我们丰富的LED大屏幕制作
30、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独具匠心。 七、系统安全性保证1.防静电设计使用接地工具和设备在防静电区域设警示标志2.电磁屏蔽对于LED电子显示屏，由于我们采用的是金属定位的单元结构，其本身已具有很好的电磁屏蔽作用，因此通常我们不再考虑其电磁屏蔽问题。然而，通过电源线，电网上的干扰可以传入设备，干扰设备的正常工作。同样，设备的干扰也可以通过电源线传导电网上，对网上其他设备造成干扰。为了防止这两种情况的发生，我们将在设备的电源入口处安装一个低通滤波器，这个滤波器只容许设备的工作频率(50Hz)通过，而对较高频率的干扰产生很大的损耗，从而起到了很好的屏蔽保护作用。3.接地系统直流地接大地就是把数字电路等位地与大地相接,它克服了直流地悬浮带来的问题,特别是在LED显示屏系统中有大量的静电荷积沉,还有人体静电都会影响设备的运行,所以采用直流地接大地后，为静电荷找到了通路。直流地接大地我们采用的是并联接地方法,这种接法各点间的电位差很小,可获得较低的接地阻。安全保护地LED显示屏系统中的安全
