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　　LED 顯示屏發(fā)展至今已歷20 余年。從起步時(shí)顯示文字內(nèi)容為主，到之后的圖文并茂及動(dòng)態(tài)視頻，被廣泛應(yīng)用在戶外大型廣告、舞臺(tái)表演、展覽展示、賽事運(yùn)動(dòng)等各種場(chǎng)合。

　　與其他顯示設(shè)備一樣，LED 顯示屏從誕生開(kāi)始，就伴隨著技術(shù)進(jìn)步和升級(jí)換代，相比其他顯示設(shè)備的大尺寸、超輕薄、高分辨率，LED 顯示屏在近距離觀看的畫面顆粒感、長(zhǎng)時(shí)間觀看的舒適度等方面技術(shù)上也有很大改進(jìn)；并且隨著小間距高密度、低亮度顯示屏等技術(shù)的快速突破，促使LED 顯示屏進(jìn)入室內(nèi)，與DLP 拼接、LCD 拼接、PDP 拼接、工程投影機(jī)等一起成為室內(nèi)大型顯示主流方式，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到室內(nèi)多功能禮堂、會(huì)議中心和調(diào)度指揮中心。

　　本文結(jié)合工程建設(shè)較全面地分析了某禮堂LED 顯示屏的設(shè)計(jì)、安裝、測(cè)試及維護(hù)等注意事項(xiàng)。

　　項(xiàng)目基本情況

　　1.1 項(xiàng)目的建設(shè)需求

　　多功能禮堂的顯示系統(tǒng)分為主顯示屏（以下簡(jiǎn)稱“主屏”）、輔顯示屏（以下簡(jiǎn)稱“輔屏”）和會(huì)標(biāo)屏3 個(gè)部分。主屏建設(shè)需求是建設(shè)大幅面、高清晰度的大屏幕，顯示多個(gè)計(jì)算機(jī)數(shù)字信號(hào)、本會(huì)場(chǎng)攝像、遠(yuǎn)程監(jiān)視或異地會(huì)商的視頻信號(hào)等，實(shí)現(xiàn)攝像、講解資料、視頻會(huì)議等畫面的顯示，同時(shí)還要兼顧舞臺(tái)演出背景；輔屏建設(shè)需求是顯示一個(gè)標(biāo)清信號(hào)，實(shí)現(xiàn)會(huì)議輔助內(nèi)容的顯示，也可用作演出時(shí)的報(bào)幕、字幕等；會(huì)標(biāo)屏則需要顯示多種顏色的文字。

　　禮堂舞臺(tái)部分寬20m、深17m、高18m， 臺(tái)口處寬15m、高7.8m ；舞臺(tái)上方安裝燈光、幕布等舞臺(tái)機(jī)械裝置；臺(tái)口兩側(cè)耳墻距地面3m，寬8m，高6m。設(shè)計(jì)主屏顯示面積至少72m2（12m×6m），屏前是主席臺(tái)會(huì)議和演出的場(chǎng)所，屏后則是演員通過(guò)和維護(hù)空間，第一排觀眾距屏至少17m ；輔屏在耳墻上，顯示面積至少12m2（4m×3m）。

　　1.2 顯示技術(shù)的確定

　　對(duì)于DLP 拼接顯示墻、LCD 拼接顯示墻和LED 電子屏，不管采用何種方式，都要滿足禮堂視頻會(huì)議和現(xiàn)場(chǎng)演出的顯示需求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)3 種顯示方式進(jìn)行分析比較。

　　1）DLP 拼接顯示墻

　　DLP 拼接系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)比度高、色彩細(xì)膩、分辨率高，拼縫小于0.25mm ；缺點(diǎn)是顯示效果受舞臺(tái)燈光影響較大，亮度和色彩會(huì)因投影設(shè)備的衰耗不同而難以均勻，燈泡壽命短，維護(hù)耗材費(fèi)用高。

　　2）LCD 拼接顯示墻

　　LCD 拼接單元尺寸一般為為1397mm、1524mm，單元亮度小于1000cd/m2，拼縫最小為2.4mm，壽命6 萬(wàn)小時(shí)，優(yōu)點(diǎn)是體輕薄、噪音低、散熱少、易維護(hù)，適合近距離觀看；缺點(diǎn)是因單元尺寸小，拼接大屏后拼縫多且明顯。

　　3）LED 顯示屏

　　LED 顯示屏室內(nèi)屏亮度大于1500cd/m2，可以以任意面積拼接為無(wú)縫的顯示墻，色彩一致性好，壽命10 萬(wàn)小時(shí)，對(duì)應(yīng)用環(huán)境要求低；缺點(diǎn)是近距離觀看顆粒明顯，如果顯示面積不夠大，圖像需要壓縮，影響畫面顯示的清晰度。

　　相比較3 種顯示技術(shù)，對(duì)于DLP 方式，為了在17m 的距離清晰地觀看屏幕顯示內(nèi)容，要求采用高亮度、高對(duì)比度的激光光源DLP 投影進(jìn)行多屏的拼接，工程造價(jià)較高，并且演出應(yīng)用可能會(huì)產(chǎn)生灰塵和道具觸碰，因此DLP 拼接顯示墻不是理想選擇；

　　對(duì)于LCD 方式，顯示視頻會(huì)議圖像會(huì)出現(xiàn)人的面部分割的不良顯示效果，同時(shí)，對(duì)于禮堂環(huán)境在距17m處觀看屏幕亮度不夠高；

　　對(duì)于LED 顯示方式，由于觀看距離最小是17m， 顯示面積在72 m2 左右，所以LED 拼接墻的缺點(diǎn)完全可忽略，并且隨著電子產(chǎn)品成本下降，整體造價(jià)也不高，系統(tǒng)有超長(zhǎng)壽命、低應(yīng)用環(huán)境，維護(hù)容易，適合會(huì)議電視和舞臺(tái)演出。

　　影響顯示屏體質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)

　　LED 顯示屏在設(shè)計(jì)屏體時(shí)，要考慮顯示內(nèi)容的需要、場(chǎng)地空間條件、顯示屏單元模組尺寸或像素大小三個(gè)重要因素，同時(shí)還要確保生產(chǎn)工藝、技術(shù)指標(biāo)等適合室內(nèi)實(shí)際應(yīng)用需求，再結(jié)合整個(gè)項(xiàng)目的造價(jià)，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

　　2.1 顯示點(diǎn)距的選擇

　　視覺(jué)顆粒感主要來(lái)自人眼有一定的分辨力，在一定距離觀看兩點(diǎn)，當(dāng)兩點(diǎn)緊密到一定程度時(shí)，人眼將無(wú)法分辨。近兩年隨著LED 顯示屏制造技術(shù)的提高，小間距LED 屏體分辨率不斷提升，室內(nèi)顯示設(shè)計(jì)已從初始選擇最小的點(diǎn)距規(guī)格方案提升到選擇合適的點(diǎn)距規(guī)格方案。一般從最小視距、最佳視距、系統(tǒng)造價(jià)和屏幕顯示分辨率等方面綜合比較，確定系統(tǒng)采用的顯示屏規(guī)格。

　　表1 將比較典型的顯示屏規(guī)格進(jìn)行對(duì)比，P5、P4、P3、P2.5、P2、P1.6 的規(guī)格為室內(nèi)常用規(guī)格，“P4”表示像素點(diǎn)距為4mm，最小視距為人眼分辨不出像素點(diǎn)顆粒的距離，但這個(gè)距離長(zhǎng)時(shí)間觀看會(huì)損傷視力，最佳視距為觀看屏幕舒適的距離，也是最清晰的距離。

　　通過(guò)表1 對(duì)比可以看出，P2.5、P2、P1.6 三種規(guī)格，最小視距和最佳視距非常接近大平板電視的觀看要求，整屏分辨率高達(dá)4800×2400，在同樣的屏體上可以顯示更清晰的畫面，但在12m寬的屏幕上顯示一個(gè)高清信號(hào)需要放大3～4倍，顯示兩個(gè)高清畫面需要放大2 倍；同時(shí)高分辨率顯示需要高性能的圖像處理設(shè)備，系統(tǒng)的整體造價(jià)會(huì)很高。

　　P5、P4 兩種規(guī)格在12m 寬的屏幕上無(wú)法同時(shí)顯示兩個(gè)高清畫面，不能滿足高清會(huì)議電視畫面顯示要求。P3.1 和P3 兩種規(guī)格即可滿足同時(shí)顯示兩個(gè)高清畫面的要求。根據(jù)顯示屏幕大小，最終選定性價(jià)比較高的P3.1 作為項(xiàng)目主屏和輔屏的顯示點(diǎn)距，選定P4 作為會(huì)標(biāo)屏的顯示點(diǎn)距；LED 燈芯選擇國(guó)內(nèi)一線品牌，如士蘭、晶元、乾照、三安等。

　　2.2 像素封裝技術(shù)

　　決定LED 品質(zhì)的一個(gè)因素是主要材料，如芯片、支架、膠水（環(huán)氧樹(shù)脂）、金線等，另一個(gè)因素是封裝工藝。像素封裝技術(shù)關(guān)系到整個(gè)顯示屏的色彩飽和度、視角等顯示效果和生產(chǎn)成本、質(zhì)量穩(wěn)定性等，是選擇LED 顯示屏非常關(guān)鍵的指標(biāo)之一。

　　LED 室內(nèi)主流封裝技術(shù)主要有表貼、直插模式。

　　表貼是指將封裝好的發(fā)光管粘貼在電路板上，然后進(jìn)行集成電路焊接工藝加工成屏體。它散熱性好、色彩均勻，整個(gè)顯示屏可以正面維護(hù)，大大減小了維護(hù)成本和難度；同時(shí)，在封裝過(guò)程中進(jìn)行填充金屬化合物，混色效果好，發(fā)光柔和，更適合室內(nèi)應(yīng)用。

　　直插模塊是將發(fā)光管封裝成長(zhǎng)方型，然后把紅綠蘭3 個(gè)管拼在一起做成一個(gè)像素點(diǎn)模塊，直接安插在PCB 板上焊接，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、成本較低，壞點(diǎn)率高，主要應(yīng)用于戶外顯示屏。

　　室內(nèi)屏的像素結(jié)構(gòu)有表貼三合一和表貼三拼一（分離表貼）兩種方式。

　　三合一表貼是指紅綠藍(lán)3 個(gè)發(fā)光點(diǎn)封裝合成在同一個(gè)發(fā)光管里面，近看是一點(diǎn), 放大看就是3 個(gè)發(fā)光點(diǎn)分離的一條線，對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的材料和工藝要求高，主要用于小間距、高密度高端LED 顯示屏的生產(chǎn)。

　　三并一表貼（分離表貼）是指紅綠藍(lán)3 個(gè)發(fā)光點(diǎn)是分開(kāi)封裝的，封裝后排列成1 個(gè)像素點(diǎn)，再封裝1 個(gè)面罩保護(hù)，能防塵、防劃，并能保護(hù)發(fā)光晶片。三并一是分離表貼，三點(diǎn)分開(kāi)供電，功耗小，且可實(shí)現(xiàn)單燈維修，成本較低。

　　一般來(lái)說(shuō)，為了提升室內(nèi)屏的顯示效果，選用表貼三合一、黑燈技術(shù)、金線封裝；比較大型的封裝品牌有臺(tái)灣億光、大族激光、佛山國(guó)星、深圳路升、浙江英特來(lái)、重慶四聯(lián)等。

　　2.3 LED 控制電路的設(shè)計(jì)

　　LED 控制部分是決定顯示效果的核心部分，控制電路內(nèi)置高性能單片微型控制芯片�？刂破魍ㄟ^(guò)內(nèi)部控制程序向LED 驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)送控制信號(hào)和數(shù)據(jù)，LED 驅(qū)動(dòng)芯片接收到信號(hào)后，產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，從而對(duì)每一路紅、綠、藍(lán)LED 發(fā)光芯片實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制。

　　2.3.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

　　LED 驅(qū)動(dòng)部分的功能是接收顏色數(shù)據(jù)并驅(qū)動(dòng)LED 顯示屏按該數(shù)據(jù)所表示的亮度值顯示，通常有恒流、穩(wěn)壓、恒壓－恒流3 種方式。

　　恒流驅(qū)動(dòng)電路輸出的電流是恒定的，輸出的直流電壓隨負(fù)載阻值變化而變化，整個(gè)電路不怕負(fù)載短路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全開(kāi)路。穩(wěn)壓電路輸出固定電壓，輸出電流隨負(fù)載的增減而變化，整個(gè)電路不怕負(fù)載開(kāi)路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全短路。先恒壓再恒流方式是最理想的驅(qū)動(dòng)電路，既要檢測(cè)LED 電流，又要控制LED 電壓，有利于提高LED 壽命，減小功耗，一般用于高檔LED 產(chǎn)品中。

　　2.3.2 控制系統(tǒng)

　　LED 的顯示效果取決于通過(guò)它的電流與電壓的大小、時(shí)間等，所以控制系統(tǒng)主要是控制LED 的電源輸出。目前，PWM（脈沖調(diào)制）控制方式設(shè)計(jì)的LED 電源，轉(zhuǎn)換效率高達(dá)80%～90%，且輸出電壓或電流十分穩(wěn)定，屬于高可靠性電源。

　　PWM可以控制LED 開(kāi)和關(guān)的時(shí)間比例，通過(guò)將時(shí)間比例劃分為若干等級(jí)，使LED顯示出相應(yīng)數(shù)量的灰度等級(jí)（灰階）。三基色的灰度等級(jí)的乘積，是顯示屏理論上可以再現(xiàn)的顏色數(shù)量，一般為256 級(jí)，顏色數(shù)達(dá)到16.7M，就可顯示24位真彩色的信息。

　　一般PWM 的頻率大于100Hz，否則在觀看時(shí)會(huì)有顯示的閃爍和掃描線。現(xiàn)在灰度等級(jí)為10 位的大屏，刷新頻率大多為800 ～ 1000 Hz， LED 行業(yè)最高刷新率為6800Hz。在攝像機(jī)正常取景及轉(zhuǎn)動(dòng)下，LED 屏體畫面顯示穩(wěn)定無(wú)閃爍，而且在最高刷新率下灰階過(guò)度順滑，沒(méi)有串色。

　　2.3.3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的組合

　　LED 作為電路的負(fù)載，與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的電路連接關(guān)系到整個(gè)顯示屏的穩(wěn)定性，一般有串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)3種方式。

　　串聯(lián)方式是可靠性不高的連接方式，常用于低端產(chǎn)品中，在穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)電路中，當(dāng)某一顆LED 發(fā)生短路時(shí)，分配在其他LED 的電壓將升高，容易造成更多損壞。

　　并聯(lián)方式適用于電源電壓較低的產(chǎn)品，恒流驅(qū)動(dòng)電路中，當(dāng)某一顆LED斷開(kāi)時(shí)，分配在其他LED 的電流將增大，容易損壞電路上所有的LED。

　　目前為了提高產(chǎn)品的可靠性，一般采用混聯(lián)方式，串、并聯(lián)的LED 數(shù)量平均分配，分組并聯(lián)，再將每組串聯(lián)在一起，這樣分配在一串LED 上的電壓相同，通過(guò)每一顆LED 的電流也基本相同，LED 亮度一致，同時(shí)最好在恒流輸出中增加LED 溫度負(fù)反饋，防止LED 溫度過(guò)高。

　　整個(gè)顯示屏由多個(gè)模組單元拼接而成，為了保證供電和數(shù)據(jù)的可靠性，也必須采用混聯(lián)方式，實(shí)現(xiàn)環(huán)路備份功能，當(dāng)某一路電源出現(xiàn)異常故障時(shí)，其他電源會(huì)自動(dòng)進(jìn)行智能均流，從而不影響到系統(tǒng)的正常使用，更有效提升系統(tǒng)的無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間，減少故障維護(hù)時(shí)間。

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