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在国内市场上,国产LED显示屏的市场占有率近100%,国外同类产品基本没有市场。
二、LED显示屏应用领域
◆信息化社会的到来,促进了现代信息显示技术的发展,形成了CRT、LCD、PDP、LED、EL、DLP等系列的信息显示产品,纵观各类显示产品,各有其所长和适宜的市场应用需求。
随着LED材料技术和工艺的提升,LED显示屏以突出的优势成为平板显示的主流产品之一,并在社会经济的许多领域得到广泛应用,主要包括:
◆证券交易、金融信息显示。
这一领域的LED显示屏占到了前几年国内LED显示屏需求量的50%以上,目前仍有较大的需求。
◆机场航班动态信息显示。
民航机场建设对住处显示的要求非常明确,LED显示屏是航班住处显示系统FIDS(FlightinformationDisplaysystem)的首选产品。
◆港口、车站旅客引导信息显示。
以LED显示民间为主体的信息系统和广播系统、列车到发揭示系统、列车到发揭示系统、票务信息系统等共同构成客运枢纽的自动化系统,成为国内火车站和港口技术发展和改造的重要内容。
◆体育场馆信息显示。
LED显示屏作为比赛信息显示和比赛实况播放的的主要手段已取代了传统的灯光及CRT显示屏,在现代化体育场馆成为必备的比赛设施。
◆道路交通信息显示。
智能效通系统(ITS)的兴起,在城市效通、高速公路等领域,LED显示民间作为可变情报板、限速标志等,得到普遍采用。
◆调度指挥中心信息显示。
电力调度、车辆动态跟踪、车辆调高度管理等,也在逐步采用高密度的LED显示屏。
◆邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。
◆广告媒体新产品。
除单一大型户内、户外显示屏做为广告媒体外,集群LED显示屏广告系统、列车LED显示屏广告发布系统等也已得到采用并正在推广。
◆演出和集会。
大型显示屏越来越普遍的用于公共和政治目的的视频直播,如在我国建国50周年大庆、世界各地的新千年庆典等重大节日中,大型显示屏在播放实况和广告信息发布方面发挥了卓越的作用。
◆展览会,LED显示大屏幕作为展览组织者提供的重要服务内容之一,向参展商提供有偿服务,国外还有一些较大的LED大屏幕的专业性租赁公司,也有一些规模较大的制造商提供租赁服务。
三、LED显示屏的行业发展
1995年以前,LED显示屏的生产无行业规范。
1996年原电子部委托蓝通公司制定《LED显示屏通用规范》,1998年1月正式作为电子行业标准发布实施,使LED显示屏产业标准化工作开始走向规范。
1998年初,中国光协光电器件分会加强了LED显示屏行业的管理和业务,在引导规范行业发展、开展光电器件与LED显示屏产品技术及检测标准交流协调等方面积极开展工作,目前正在就标准体系和具体标准的建立组织力量进行有关工作。
随着产品标准体系的形成和系列标准的实施,LED显示屏产业在向健康有序的方向发展。
现代信息社会中,作为人一机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展,进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代,LED显示屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展,并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。
高亮度、全彩化、蓝色及纯绿色LED产品自出现以来,成本逐年快速降低,已具备成熟的商业化条件。
基础材料的产业化。
使LED全彩色显示产品成本下降,应用加快。
以全彩色户外φ26显示屏为例,1996年的产品市场价格每平方米在12万元左右,1999年已降至7-8万人民币/m2,LED产品性能的提高,使全彩色显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果,完全可以满足户外全天候的环境条件要求,同时,由于全彩色显示屏价格性能比的优势,预计在未来几年的发展中,全彩色LED显示屏在户外广告媒体中会越来越多地代替传统的灯箱、霓红灯、磁翻板等产品,体育场馆的显示方面全彩色LED屏更会成为主流产品。
全彩色LED显示屏的广泛应用会是LED显示屏产业发展的一个新的增长点。
标准化、规范化、材料、技术的成熟及市场价格的基本均衡之后,LED显示屏的标准化和规范化将成为LED显示屏发展的一个新趋势。
近几年业内的发展,市场竞争在传统产品条件下是以价格作为主要的竞争手段,几番价格回落调整达到基本均衡,产品质量,系统的可靠性等将成为主要的竞争因素,这就对LED显示屏的标准化和规范化有了较高要求,业内一些骨干企业已开始在企业实施ISO9000系列标准。
行业规范和标准体系的形成,对产品的检测有了相对统一的认识和评判依据,生产条件差、技术性不强、售后服务体系不完善的企业将受到市场的淘汰,预计今后几年内一批小规模LED显示屏厂商会逐步淡出,行业的发展趋于有序。
信息化社会的形成,信息领域愈加广泛,LED显示屏的应用前景更为广阔。
预计大型或超大型LED显示屏的主流产品局面将会发生改变,适合于服务行业特点和专业性要求的小型LED显示屏会有较大提高,面向信息服务领域的LED显示屏产品门类和品种体系将更加丰富,部分潜在市场需求和应用领域将会有所突破,如公共交通、停车场、餐饮、医院等综合服务方面的信息显示屏需求量将有更大的提高,大批量、小型化的标准系统LED显示屏在LED显示屏市场总量中将会占有多数份额。
四、LED显示屏组成
LED显示系统由计算机专用设备、显示屏幕、视频输入端口和系统软件等组成。
计算机及专用设备:
计算机及专用设备直接决定了系统的功能,可根据用户对系统的不同要求选择不同的类型。
显示屏幕:
显示屏的控制电路接收来自计算机的显示信号,驱动LED发光产生画面,并通过增加功放、音箱输出声音。
视频输入埠:
提供视频输入端口,信号源可以是录像机、影碟机、摄像机等,支援NTSC、PAL、S-Video等多种制式。
系统软件:
提供LED播放专用软件,PowerPoint或TL2000视频播放软件。
五、LED显示屏的分类
1、真彩色显示屏
真彩色显示屏适用于表现绚丽色彩的重要场合。
如火车站广场、街心广场、机场候机楼等。
它表现色彩的方式与彩色电视机相似,屏上每个像素点都由红、绿、蓝三种顔色的发光二极管组成。
这三基色按一定比例搭配,就可以变幻出自然界里的所有顔色。
真彩色显示屏可以用来显示文字、表格、彩色图像、彩色视屏。
显示内容可以来源于电脑、电视、VCD、DVD、录相机等。
如果配合音响功放系统,在欣赏画面的同时,还可以听到同步伴音。
2、双基色显示屏
因为蓝色发光二级管价格昂贵,出于降低成本的考虑,更多的客户选择双基色显示屏。
它虽然只有红和绿两种基本颜色,但通过控制每种颜色的灰度,依然可以变幻出成千上万种颜色。
双基色显示屏常用于显示车船的刻表、航班起降信息、医院门诊排班、药品广告、商场广告宣传等场合。
可以显示文表、表格、图象、视频、在彩色表达上缺少蓝色。
3、单色显示屏
组成每个像素的发光二极管都是单一的红色、绿色、或蓝色(极少)。
可以通过灰度控制来表现画面的明暗,这一点类似于黑白电视机。
单色显示屏又分为文字屏和图文屏,前者只能显示文字、表格,而后者还可以显示单色的图象、视频。
由于成本较低,单色显示屏也有相当广泛的应用。
银行、邮电、税务、机场、证券、医院、商场处处可见。
4、利率屏
用于项目名称变动小,数字却经常变动的场合,如银行的利率牌、工厂的生产进度牌、各种倒记时牌等。
数字的变动可以使用遥控器,也可以使用电脑联网控制。
除此以外,利率屏还可以附加电脑万年历,用来显示年、月、日、时、分、秒、星期。
也可以把条屏和利率屏有机地结合为一个整体。
5、条屏
条屏主要用于发布一些简单的文字信息,如在银行、邮电、税务等柜台上显示服务内容、宗旨、口号,在机场、车站、码头显示车次、航班,在停车场显示出入口信息等。
条屏又分为单色条屏和双色条屏。
屏长可以是8字、10字、12字等。
可以储存几千个汉字,用来滚动循环显示。
可以通过选配的红外遥控器输入汉字,也可以和电脑联网进行输入。
条屏可以单独使用,也可以若干条屏联成网,由一台主控电脑进行控制。
联网的每个条屏可以同时显示相同或不同的信息。
6、证券屏
主要用于证券、期货、外汇市场。
项目名称由点阵块组成,可显示汉字,价格由数码管组成,只显示变动的数字。
有红、绿、黄三种顔色,可以实时、动态、直观地显示价格的升跌。
第三章室外单色屏硬件方案
一、系统设计概述
近年来,户外LED电子显示屏以其亮度高、坚固耐用等特点,作为继电视、广播、报纸、杂志之后的另类媒体,被广泛地应用于广场、机场、车站、港口、体育中心等公共场所。
但随着人们对一块块显示屏开播喝彩声的消失,令人惋惜的现实无情地展现在了大众面前:
昔日亮丽无比的电子显示屏在使用几年后,亮度大幅度衰减,色彩严重失真,电路被腐蚀、老化带来的火灾隐患到了令人发指的地步。
一块块电子显示屏变成了一片片破旧不堪的黑色补丁,贴在各大城市的显要之处,既浪费了投资,又影响了市容。
究其根源就在于LED电子显示屏制造厂家对光材料的选用不严谨,对屏体的防护不重视。
实际上国内各大家电生产厂家已经给LED电子显示屏制造行业积累了丰富的切实可行的现成法宝:
高质量的制造+细致入微的防护。
有鉴于此,我公司确定的户外视频LED电子显示屏设计目标是:
高可靠性保证其在户外长久稳定工作。
为确保达到以上目标,我们采用独有的驱动设计,对屏体进行全方位防护,包括防雷击、防静电、防腐、防水、防潮、防温等,同时对开关电源更换低温管、硅胶处理进行二次防护措施。
户外LED电子显示屏的工作环境既恶劣又复杂,防护稍有不当就会对显示屏造成致命伤害。
真正有效的防护不是在显示屏安装完毕后才去实现的,而是在设计阶段就必须精心考虑。
现国内大多的LED显示屏生产厂家仍在采用大板模块式驱动结构,虽也叫做模块化结构,但实际上其可防护性是极差的。
不要说防腐、防潮、散热,即是防水也很难实现,由此形成了国内已建户外LED电子显示屏故障多、怕雨、怕热、怕尘、怕风的通病,维护成本极高,寿命奇短。
我们采用独有的驱动设计—模块级恒流驱动方案。
它能够很容易实现全方位防护措施:
通过特殊硅胶处理,既能很好地达到防腐、防水、防潮的目的,又能充分利用其极好的散热特性,将驱动部分产生的热量迅速传递消化。
更由于我们选用了专用的户外LED恒流驱动芯片,可轻松承受高温环境的考验。
在25℃和60℃两种条件下的测试结果表明,该恒流芯片能够承受3KV的静电冲击,当其表面温度上升到125℃时,连续工作168小时而无一失效点。
在雷击防护措施中,我们主要采取外部无源保护、内部防护、接地防护。
在0级保护区即外部作无源保护,主要有避雷针(网、线、带)和接地装置(接地线、地极)。
如电子显示屏所依附的建筑物本身已具备良好的0级保护区防护设施,电子显示屏工程中可不必重复建设。
在电源和信号入口处的防护措施中,我们选用了美国SIDACTOR公司的专用防护产品。
其防护指标符合以下规范:
GR1089,ITUK.20&
K.21,IEC950,UL1459&
1950和FCCPart68。
按地系统进行防护是极重要的环节,因所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄入大地,从而保护设备和人身安全。
如果接地系统做得不好,不但会引起设备故障,烧坏元器件,严重的还将危害工作人员的生命安全。
另外还有防干扰的屏蔽问题,防静电的问题都需要通过建立良好的接地系统来解决。
直流开关电源是整个电子显示屏工作的中心部份。
无论是明韦还是衡孚,其直流开关电源均非针对户外恶劣环境而设计,因此有必要对其运行二次防护处理。
在电路防护方面上采用与恒流驱动板同样的防护措施;
同时应更换其开关管,以提供更宽的温度适用范围。
LED电子显示屏的技术仍在迅猛地发展进步,作为专业的研发和制造厂家,我们将持之以恒地致力于技术的进步和产业的发展中,为用户创造更好、更满意的LED电子显示屏。
二、系统需求分析与实现目标
1、客户需求分析
根据用户的要求,我们将重点考虑如下几点:
◆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;
◆充分体现行业应用的特殊性,软件具有较强的监管功能,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;
该方案在各项技术指标、可靠性、安全性等方面都有着较高标准,我们深信它能较好的满足本项目的全部使用要求。
2、系统实现目标
我们的目标是铸造室外LED全彩屏精品工程,其重心是防护功能强,稳定性好,可靠性高,亮度充足。
作为一套单色多媒体视频屏显示系统,其基本点是一个集光、电、机于一体的高智能化系统,其系统的好坏决定了系统的再现能力和纠偏能力。
再现能力反映的是显示系统显示效果的逼真度,它与白平衡、色偏差、灰度级等一些光电参数有直接关系;
纠偏能力反映的则是显示系统在外界环境变化的影响下,保证其原有的显示效果,其光电参数不发生偏移的能力。
这也是本系统设计的主要实现目标。
三、硬件系统功能说明
我们的总体设计目标是,把本系统设计成为一套高可靠性、智能化的多媒体显示系统。
该系统应具备信息发布、环境监测与调节控制、故障自动报警和远程编辑控制等基本功能。
1、特有的环境监测与安全保护功能
◆屏体内温、湿度的测试与调控功能
◆环境亮度监测与屏体亮度的调节功能
◆配电系统具有过压、过流、欠压、缺相、短路保护功能,并具备功率因素补偿功能
◆通过PLC控制系统,可实现显示屏的分步上电、软启动和自动开关屏,即电源自动控制功能
2、准确无误的故障自动报警功能
◆显示故障报警
◆控制系统故障报警
◆环境监控系统故障报警
3、先进的局域网编辑与控制功能
◆可实现局域网的编辑与控制
◆可实现网络群控
四、硬件系统的构成
LED显示屏系统由显示系统、控制系统(含运行环境智能监控与安全保护系统)、信息录入等部分构成。
1、显示系统
◆显示屏体:
LED发光器件组成的可控显示板。
◆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。
◆环境监测系统:
位于屏体后部,具有温度、湿度、光强监测,是屏体的保护部分。
2、控制系统
该系统由主控电脑、多媒体卡、控制卡等构成,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。
主控电脑是工控微机,在本系统中起控制显示屏播放的作用。
显示屏显示所需要的软件、显示内容、监测控制软件均存储于此机器中。
控制机置于机房中,信息录入、节目制作终端可置于本机房或异地办公室中。
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的时时播放。
4、运行环境智能监控与保护系统
环境监测控制系统:
由各类传感器、监测系统和控制计算器构成。
用于监测显示屏工作环境参数,适时控制相关保护系统,确保显示屏正常工作、性能参数不发生较大的偏移。
它包括:
散热系统、配电系统、监测系统和静电防护系统等。
五、硬件系统电路设计
1、硬件系统电路原理
原理图如下图所示:
数据处理与分配LED显示驱动电路屏体控制系统
信号转换与发送
发光管显像
显示信号源主控电路
LED显示屏显示控制系统由主控电路、数据分配电路、LED恒流驱动电路三部分组成。
由主机控制电路产生相应的控制信号,并将来自计算机显示卡的显示数据存储到帧内存中,然后将显示数据传输到数据分配电路。
显示数据通过数据分配电路在读出逻辑的控制下送到各个LED恒流驱动电路,在LED屏幕上正确地把图像显示出来。
我公司的显示控制系统采用了FPGA、CPLD可编程技术来实现显示过程的逻辑控制,这种在线可编程设计,使整个系统的升级和维护更加方便和容易,而且大大提高了控制系统的可靠性。
2、硬件系统实现的功能
本控制系统有效地实现了如下功能:
◆长线接收:
完成远距离的数据接收,有效消除干扰及共模噪声,保证数据接收的正确性。
◆时序控制:
产生系统所使用的各种时序信号非线性调整:
完成数据的非线性曲线调整,在系统中为2次γ校正。
◆行列解碼:
选择本控制系统控制行列范围。
控制系统PCB示意图
采集/发送系统板如下图所示:
接收/灰度系统板如下图所示:
3、屏体设计方案及其相关参数设计
◆发光像素
单色屏像素构成:
红色LED灯
◆显示单元箱体示意图:
单元的分辨率:
32×
16点
单点控制方式:
静态/恒流
◆显示与控制特性
驱动方式:
静态恒流
反γ校正系数:
2.2~2.8(可调)
恒流驱动精度:
<
4%
邻界点亮度差:
6%
整屏最大亮度差:
10%
象素失控率:
0.1‰
显示模式:
同步或异步
换帧频率:
不小于60帧/秒
刷新频率:
不小于150Hz
数据传输:
双绞线,采用RS422A标准
通讯距离:
不大于100米(无中继)
◆电源与电控性能
供电电源:
AC220V±
15%,47-63HZ
直流控制电源输出波纹:
不大于50mv
直流驱动电源输出波纹:
不大于80mv
线路调整率:
0.5%
负载调整率:
上升时间:
不大于300ms
过流保护:
额定输出的115%
过压保护:
额定输出的120%
欠压保护:
额定输出的80%
短路保护:
有
六、硬件系统-结构设计
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、行标要求,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、美工师的精心设计,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、连接固定方式、散热方式、视线角度、维修信道、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,通常需客户提供要求与相关数据:
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数据进行初步设计。
屏体结构部分主要分为二个部分:
基座部分、主框架部分。
基座为承重结构,主框架为安装箱体、并提供部分工作空间。
这两部分都是由角钢、槽钢、工字钢按力学原理设计而成,外形由铝塑板装修而成。
具体尺寸指针最终由设计院结构工程师确定。
主框架部分包含以下四部分:
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、结构强度计算
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1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:
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。
我们在本系统中采用散热与防护融于一体的分离式散热方案。
该方案的中心点就是将平常故障率最高、也是最难防护的电路驱动部分分解为与模块相匹配的标准单元,选用散热系数较好的硅胶材料,进行灌胶处理。
此方案与传统上采用的风扇对流散热方案或对屏体采用隔离式强制循环散热器对流散热方案相比,其最明显的优点就是该方式使屏体内部或外部的空气与电路部分相互隔绝,满足了防尘,防潮的要求。
4、外观美学设计
我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
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