全彩LED显示系统是大型视频信息传递的基本载体，承担着实时信息发布的任务。以醒目的显示效果向观众展示包括实况、重要信息、宣传的显示。LED显示屏此时得以充分发挥其优越的视频功能和色彩表现，同时起到美化环境、提升单位形像的作用。

该LED主显示屏系统的显示部分由一块P7.62亚表贴全彩色显示屏构成，配以屏体控制系统和相关的视频播放制作软件。可以满足各种室内各种显示项目的显示需求。现就具体系统设计要求叙述如下：

 

n      灰度控制技术

每种基色实现256级灰度输入，1024级灰度调整输出具有更加丰富的色彩、层次表现力。

 

n      像素亚表贴技术

采用先进的表贴技术，使得显示屏的显示的效果视角更大，色彩更均匀，显示效果超过了所有同类其他产品。

 

n      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。

 

n      Gamma校正技术

在控制电路采用一级Gamma校正技术。

 

n      恒流驱动

以往显示屏由于技术水平以及设计成本和空间的限制，全部是采用恒压驱动/动态扫描的驱动方式，这对管芯的寿命和发光效率以及显示效果都是不利的。随着行业技术水平的发展，设计驱动电路摒弃了动态恒压的驱动方式，采用恒流驱动的工作方式，真正体现了LED是电流特性的器件。

 

n      帧同步技术

采用完全的帧同步技术，使图像更加稳定，杜绝了图像闪动造成的视觉疲劳。

 

n      1024级灰度控制技术

采用显示屏专用12位驱动IC，灰度可以做到1024级调整输出。

 

n      二级Gamma校正技术

除在控制电路采用一级Gamma校正技术，在驱动电路采用第二级Gamma校正。同时拥有软件Gamma校正。

 

n      无级（连续）亮度调节

采用软件连续手调或光敏元件连续自动调节。通过PWM脉宽调节的方式实现，有效避免对显示灰度造成的损失，同时实现节能环保；对环境亮度的侦测实现连续采样，对亮度的调节在视觉敏感区段实现连续调节。

 

n      色坐标空间变换技术

采用色坐标空间转换技术，消除LED原色（红/绿）与NTSC/PAL制式中原色的波长差异。并针对原色进行转换，自然还原真实的图像色彩。

 

n      图像锁定技术

采用独特的图像锁定技术，可以将原有合法信号通过循环或冻结的播出手段屏蔽非法的显示内容，提高显示内容的安全性能。同时有效避免画面编辑的“黑屏”和“操作界面”现象的出现，保证播放的连续性。

 

n      “集散式”控制系统

显示屏采用“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256*128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，真正实现了1024级灰度。

 

n      扫描线插入技术

与高清晰电视（EDTV）技术不同，在视频信号处理系统上采用增加额外扫描线的方式，并保持平均线距，确保影像不失真。

 

n      高清晰度视频技术的应用

采用高清晰电视的影像处理技术，将先扫描的图像存储于专用芯片中，然后与后扫描的图像合成一个完整的画面。采用此技术所需扫描时间是隔行扫描图像的一半，可以大大提高影像清晰度、画面无闪烁。实现兼容数字高清晰度电视（HDTV）。

数字高清晰度电视（HDTV），垂直分辨率1000以上，视觉效果达到或接近35mm宽银幕电影的水平；数字标准清晰度电视（SDTV），垂直分辨率500~600线图像质量达到演播室水平。目前正在使用的普通清晰度电视（LDTV），垂直分辨率200-380线，对应现有VCD分辨量级。

 

项目	视频信号源	垂直分辨率
1	HDTV	1000线以上
2	SDTV	500~600线
3	中档的专业摄像机	500~600线
4	DVD	576线
5	中国PAL制式	625 I（隔行）
6	NTSC-N制式	625 I（隔行）
7	VHS录像带	260线
8	VCD	260线
9	SVCD	357线

 

n      数字视频图像的无损传输

系统可以选择配置IEEE1349连接器及1394接口卡，可实现专业录像机→非线性机，专业摄像机→播放机、回放机或回放机→播放机之间的数字视频图像在不占用公共网络资源情况下的无损传输。

 

n      多种视频信号输入接口

标准信号：复合视频信号 Composite Video(NTSC/PAL)   

模拟RGB: VGA/SVGA/XGA/SXGA

高清晰电视信号: HD (720P/1080P)

数字视频: DVI(VGA/SVGA/XGA)

有线电视: CATV

 

n      绿色环保技术

采用PWM脉宽调制技术以及恒流驱动，进一步提高了显示元件的发光效率；

专用驱动芯片采用3.3V工作电压，具有明显的节能效果；

“超温智能型自启动”风扇可以在保证正常温度调节的状态下避免不必要的能源耗损；

正确的使用亮度调节技术也能适时起到节能的作用。

 

	选用电子屏	国内同行业
图像刷新频率	150-300Hz	100-240Hz
亮度调节	手动:256级；自动:64级	手动:64级；自动:16级
灰度等级	1024级	256级
控制器规模	Altera&Xilinx百万门系统级芯片设计，多种算法内置，控制方式灵活，在线升级方便，智能化程度很高！	Altera公司3万门（或以下）FPGA设计，不能构造控制需要的复杂算法，升级能力有限
LED特性参数化调整	结合每个LED的电流、亮度特性，构造参数化的控制数据表，对数据源进行重新整合，使全屏亮度更均匀	由于芯片规模和软件设计能力和观念问题，不能实现参数化的控制方案

 

由于光材料自身的参数差异和长期使用的衰减，致使LED像素均匀性较差，成为显示屏行业中普遍存在的问题，极易形成马赛克现象。公司采用“LED的离散控制技术”，改进了原有对整屏的电流调节的方法，将采购的发光材料集中在加工前统一分档，将相同档次的材料集中在显示屏体的特定区域，通过调节区域亮度，实现整屏的均匀性调节，使得屏体的亮度/均匀性大幅度提高。

 

n      标准化“大模组”结构

采用“大模组”形式的标准化单元结构，保证屏体安装的平整度，简洁美观，同时降低了工作量，缩短了工期。

 

n      定位面罩的应用

采用“定位面罩”保证了LED单灯的定位精度，同时保证了屏体表面在黑屏状态下背底色彩的一致性和均匀性。

 

n      LED排列技巧

采用“红绿蓝L形”的排列方式，通过对LED单灯的精确定位实现良好的混色效果。

 

n      大模组结构对温度调节的影响

以单支发光像素管作为显示单元，这种结构使得发光二极管与屏内空气完全隔离，发光二极管只能从正面靠空气自然对流散热，控制系统无法对其进行控制。专门为亚表贴显示屏开发的8（W）×8（H）发光模块。该面与内部的直流空气直接接触。由下面上来的气流经过显示驱动板及发光二极管线路板背面的金属支架进行物理散热，实现了对发光模块的冷却。

 

n      定位柱的应用

采用6孔定位柱设计，方便屏体的安装、保证箱体安装定位精度、提高屏体表面平整度、降低框架钢结构（粗精度）对屏体安装造成的误差。

 

n      “后维护”结构

采用“后维护”的维护保养形式，降低了维护成本，并实现快速维护（无须搭建脚手架），保障施工安全。

 

n      优质接插件的应用

采用优质台湾进口接插件，外形简洁美观、联接牢固可靠，防腐蚀性能好，确保数据通信的畅通。

 

n      平整度

采用大模组结构，容易保证安装的平整度，实现屏体在不加电的状态下，同样具有良好的工艺/视觉效果。

 

n      大视角

通过对LED单灯的定位技术和直列性控制以及适当倾角的设计，增大显示屏的水平和垂直视角，提高屏体的实用性和观赏性能。

 

n      高强度

通过对屏体材料、结构材料、装饰材料以及联接器件的合理选择与设计，确保屏体在不同的安装环境下都能达到结构的安全标准，同时降低屏体的自重。

 

n          编辑、制作容易：开发工具是基于WINDOWS的多媒体平台所见即所得。采取图标工具栏，无须编程。

n          显示内容丰富：本系统支持各种常用多媒体及外围设备，使LED显示屏显示的内容丰富多彩。如：声卡、视频卡、CD-ROM及各种标准视频设备。

n          布局随意：强大的软件功能可单独显示视频、文字或图像等；可在同一屏上显示多种信息，任意编排；还可在视频图像上叠加文字信息、动画等；显示映射位置可调。

 

具有广范的网络接口功能，通过网络接口卡可与各类网络数据库局域网、远程网接口，在系统软件的支持下，提取网络中各类信息。

系统演播机可与远程智能控制器通讯，实现远程遥控，开、关机及数据信息的传递等多种监控功能。

 

n          标准信号：复合视频信号Composite Video(NTSC/PLA) SDI

n          模拟RGB:VGA/SVGA/XGA/SXGA

n          高清晰电视信号：HDTV(720P/1080P)

n          数字视频：DVI(VGA/SVGA/XGA)

n          有线电视：CATV

 

本系由编辑/控制系统、数据通讯系统、显示系统、视频处理及实用应用技术处理、音/视频控制系统、自动控制系统（智能供电、光传感系统、温度传感系统、烟雾传感系统）、安全防护系统、屏体框架、装潢结构等系统组成。

 

编辑/控制系统主要由编辑计算机、控制计算机、多媒体视频卡组成。

编辑计算机是将显示屏上要显示的文字/图像/视频信号等显示内容方便的按照客户要求的方式进行编辑处理，并将制作完成的显示内容通过网络通讯或移动硬盘输给控制计算机。

控制计算机中安装有各类数据信息适用的播放软件，其主要功能是向显示屏体发送最终所需要的显示内容，使之按照用户预定方式进行播放，并控制显示屏的正常运行。同时，接受处理回传的“环境参数监控数据”，维持显示屏体的安全工作状态。

 

数据发送卡安装在控制系统中，它通过一根50PIN的扁平电缆线与DVI多媒体视频卡连接。DVI视频卡提供了标准TTL电平的RGB8位数字信号。

数据发送卡取得DVI卡上的数据信号后，将其处理成差分信号，可以提高抗干扰能力，便于远距离传输。在没有中继的情况下，通过超五类双绞线可以传输100米。

数据接收卡接收来自发送卡的数字信号，通过算法控制时序以产生灰度。  同时可以暂存大量的视频信号，并向屏体扫描。数据接收卡保证了显示画面色彩的真实性、动作的平滑性和图像的稳定性。

数据发送卡和接收卡是连接控制主机和显示屏体的桥梁。在卡上采用了美国Altera&Xilinx公司的现场可编程逻辑阵列，极大的提高了系统的集成度和灵活性。

高速数据传输电缆作为数字信号的传输载体，消除了高频弱信号传输产生的干扰，增加了系统的稳定性和可靠性。当传输控制距离大于120米以上，通讯系统可改用光纤传输。

 

显示系统由驱动部分与发光材料等组成。用以实现各类信息的显示播放功能。驱动部分由驱动电路与驱动IC组成。驱动电路采用4层线路板设计，增强了系统抗干扰能力。

 

n          设计系统使用的发光、驱动材料均为优质材料，控制系统可以方便实现软、硬件升级；

n          针对发光材料的使用衰减，采用单基色、单点亮度可调，单点可更换，确保长时间亮度的一致性；

n          采用行业内领先的成熟技术，保证系统的安全稳定；

n          高可靠性、实时性、容错性、不间断性稳定运行；

n          具有高清晰图像处理、快速的应急响应以及合理的网络运行环境；

n          具有快速应变能力，处理临时出现的意外情况，保证公众信息的顺利传递；

n          具有良好的扩展性能和方便的软/硬件升级空间。

n          具有标准的模块化结构，方便屏体的拆装和日后的维护。

 

n          满足视频、广告、信息发布等的各项基本使用要求；

n          采用成熟的先进技术、高起点、高水平、高质量，保证显示屏系统的安全、可靠、使用、先进以及经济性能，确保万无一失；

n          屏体结构模块化、标准化，方便安装、维护保养，降低安装成本；

n          软件设计模块化、规范化、标准化，具有良好的用户操作界面和兼容性，同时具有良好的升级扩展空间。

n          系统具有优良的节能、环保性能；

n          严格遵照行业标准、检测标准、ISO9001国际质量认证标准设计、施工。

 

n      控制系统设计

多媒体视频卡安装于计算机内，设计采用的多媒体视频卡是DVI卡，使用128位显示位宽，64M DDR，显存传输速率可达每秒6.4GB；硬件架构完全支持DIRECT8.1，支持转换/裁剪/灯光（T&L）功能；内建350MHz的RAMDAC，显示分辨率可以达到2048×1536，多平台的Ati催化剂(CATALYST)驱动程序增强和加速3D处理性能。所配视频管理软件采用了EST边缘增强技术，清晰的再现放大后的图像。输出16兆颜色，运行在Windows98/NT/XP平台。

 

n      通讯系统设计

本通讯系统设计采用超5 类屏蔽双绞线（或光纤）作为数据传输媒介，配和自行研制开发的高性能数据发送/接收卡，保证信号的无损传输，同时提高数据传输中的抗干扰能力。

 

n      软件设计

1.          编辑/播放软件(LED演播室)

 

 

 

2.          亮度/对比度/非线性校正控制软件

 

3.          广告监播软件

依据不同的用户所提出的不同播放要求，即时编辑广告播放程序。可以实现分时段播放、定时播放、定时切换、循环播放、定时打开/关闭屏体等操作功能，方便用户的使用。

 

n          按预定播放计划播放预订内容；

n          视频解码和数字化；

n          提供显示控制接口、包括亮度Gamma调节；

n          电源分配控制；

n          提供本地音频输出；

n          电源分配控制；

n          提供远程控制接口：远程控制系统可以登录到本地控制系统进行控制操作；

n          音视频输入和切换系统；

n          音频系统和显示系统同步；

n          远程控制系统和节目编辑系统；

n          可以转播广播电视及卫星电视及有线电视信号；

n          电视、摄像、影碟等视频信号的即时播放和音频播放；

n          实时显示伪彩色视频图像，实现现场转播、回放功能；

n          具有全景、特写、慢镜头、回放等特技效果；

n          实现文字图像叠加、动/静态图像显示；

n          播放VCR、VCD、DVD、LD输出的S端口和复合视频和以及各种自制的基于PC的数字视频信号，支持PAL、NTSC、VGA等各种信号制式和几乎所有计算机数字媒体；

n          可显示各种计算机信息、图形、图像及二、三维动画井叠加文字；

n          可以播放RM、AVI、MPEG、MOV、DAT、VOBD等几十种格式的文件。

n          可显示数字、中文、法文、英文、西班牙文、德文、日文、韩文、俄文、希腊文等多种文字并有多种中文字体字型可选择；

n          有多种播放形式：如单/多行平移、单/多行上下移，左右拉、上下拉、翻页、移动、旋转、缩小、放大、闪烁、开窗和滚动等方式；

n          播出系统配有多媒体软件、可以灵活输入和播出多种信息；

n          可满足文艺表演的使用要求；

n          大型活动、文体、庆典活动、背景图像显示、新闻发布、通知、标语、广告信息的显示；

n          配有标准网络接口，可与其它标准网络联网(信息查询系统、市政宣传网系统等)，同时播出网络信息，实现网络控制，通过网络系统可以上Internet网和有线电视网；

n          提供数据库接口软件，通过软件接口可与各种数据库相连并显示定义的内容；

n          可与广播系统相连、实现声像同步；

n          系统具有功能性故障自检功能；

n          亮度、对比度、饱和度、色度可以通过软件调节，调节范围为亮度、对比度、饱和度100级，色度256级。

n          具有Video影像压缩控制功能。

n          具有水平/垂直位置补偿功能。

n          具有显示同步功能。

 

n          可以显示各种计算机信息/图形/图画及二、三维动画等；

n          具有丰富的播放方式，显示滚动信息、通知、标语口号等，存储数据信息容量大；

n          有多种中文字体和字型可供选择，还可以输入英文、法文、德文、希腊文、俄文及日文等诸多的外文；

n          播放系统具有多媒体软件，可灵活输入及播出多种信息；

n          播出方式有左右滚动、上下滚动、左右推、上下推、旋转、缩放、淡入淡出等二十种以上；

n          通过网络连接，显示网络数据信息。

 

n      系统处理精度：

在信息广告中要求系统处理精度为本100%，不能出现任何错误。

 

n      系统响应时间：

大屏幕、电视转播系统要求实时响应。

 

n      系统应变能力：

系统首要的原则是安全、及时、准确。其正常运转直接影响到公众的社会反响。在能够实现自动化的环节上尽可能采用电子设备和计算机处理。为了适应情况的多变性，必须预留人工预接口，以便采取应急处理措施。对于可能出现变化的部分，尽量采用应急调节的手段，将合法的画面自动锁定，屏蔽非法信号内容，避免造成不良影响。

 

n      外接音/视频设备功能

摄像机、录像机、影碟机、用于现场视频采集、播放、编辑。

视频切换矩阵用于分配/切换现场模拟视频信号。

 

n      非线性编辑

非线性节目制作系统：该业务主要用于先期或现场的高度民主精度视频特技制作：可支持压缩视频编辑，多层实时活动字幕，500多种预定义二，三维特技，可实现多达五层的画面的实时生成。多轨实时调音台，内部通道立体声处理，令视/音频编辑完美的结合到了一起，使得编辑轻松自如。系统具有多种接口：复合、Y/C、分量，并可配DV1394等选件。

 

n      上电系统（PLC智能上电/双源互投配电）

显示屏是一个较大的电子设备，良好、安全的配电设备是系统实现可靠工作的重要条件之一。为了方便用户对LED显示屏的使用，进一步提高系统的智能化管理和动力电源的集成度与稳定性，我们采用PLC控制技术自主开发了“显示屏智能上电系统”。通过该系统可以实现对LED显示屏的远程有线控制上电，实现定时开关屏体，极大的方便了用户的使用。此外，屏体采用“分步加电”的上电方式，既避免了大负载对电网瞬间的冲击，又有效地保护了显示屏体的工作元件，延长了屏体的使用寿命。

系统具有良好的接地保护，严格区分确保强电、弱电系统不共地。接地电阻不大于4欧姆。同时设有静电防护措施，防止静电对屏体的损害。在一般人能够摸到的地方绝缘电阻大于10兆欧。

 

n      屏体结构安全设计

采用了船舶工业防腐蚀的技术加以处理。防止了酸、碱、盐对屏体的腐蚀作用，增强了屏体对恶劣环境的适用性。单元箱体材料经过磨砂、镀锌、喷塑处理，焊锡采用抗氧化的锡膏，焊接工艺采用波峰焊，线路板具有绿油隔氧层，防止了线路的氧化，提高了使用寿命。

 

n      温度控制系统设计

 

n      优良的驱动IC选择

采用LED显示屏专用驱动IC（日本东芝公司TB62726）保证驱动电路材料的先进性。

 

n      PWM脉宽调节技术

采用“PWM脉宽调节技术”，实现在不损失灰度的情况下实现亮度调节。同时，采用PWM脉宽调节，可以提高光材料30％的发光效率，有效实现节能环保。

 

n      低电压/低功耗性能

系统采用低功耗电路元器件，配合PWM脉宽调节技术以及单点/单基色亮度调节功能，有效降低屏体的功耗。

 

n      完善的工艺设计

四层线路板的设计。驱动电路板采用4层电路板设计，具有独立的电源层和地线层，加大了布线空间和线宽、线间距，降低了电源耗损，降低了信号传输的耗损，提高了系统抗干扰能力，增加了系统的稳定性。

 

n      表面贴焊技术的应用

发光电路,驱动电路元件采用“表面贴焊”的工艺技术，焊点结实牢固，焊盘整洁干净，无短路/断路现象，散热性能好，易于维护保养。

 

n      “动态散热”技术

系统设计采用“警戒自启动”风扇配合空调、对流扇、抽湿机等外部温湿度调节设备，在密闭的屏体结构中形成“动态散热”的温度调节方式，是目前先进的温湿度调节方案。

 

n      密封式对流散热

“密封式对流散热方案”由内部散热和外部散热两大部分组成：

1. 内部散热系统

n          内部散热系统主要由内部导流板，流线型密封舱，内部散热片，内部对流风扇组成。

n          内部导流板把显示屏的内部划分为两个空间，左边为显示部分（电子线路和电源），右边为对流风扇和内部散热片。

n          内部散热片把右边的空间划分成诸多竖直方向的长条形空间，每个空间的下部均有一个内部对流风扇向下吹风，空气经过该风扇加速后进入左边的空间，带走由显示部分、电子线路和电源所发出的热量到流线型密封舱的上方，流入右边的空间。空气进入右边的长条形空间时，其热量会被内部散热片所吸收，当空气到达内部对流风扇后，又一次被风扇加速到达左边的空间，如此循环往复，就实现了对该密封舱的散热。

 

2. 外部散热系统

n          外部散热系统主要由外部散热片和外部风扇组成。

n          外部散热片和背盖也同样形成一个竖直的长条形空间，每个长条形空间的顶部均有一个外部风扇，这样外部的冷空气会被从其下部吸入，流经外部散热片，把外部散热片的热量带走。由于内部散热片与外部散热片是用进口导热硅脂良好的粘接在同一个铝散热片基板上的，所以内部散热片上的热量也会被带走。

 

n      空调冷却式内部对流散热

“封闭式对流散热方案”对无人值守显示屏是很有效的，但由于本显示屏的面积较大，如果仍采用上述方案，一方面会使屏体重量增加，另一方面会使成本提高。据我公司的经验对于面积超过20M²的显示屏适合采用一种综合的散热方案——空调冷却内部对流散热方案。

这种综合的散热方案就是把前面所述的外散热器的散热机构用分体式空调机代替，内部风扇组加上一定的气流导引装置起着气流导引温度均衡作用。由于分体式空调机的空气是内部循环的，所以对屏体的密封性没有影响，起到密封防腐的作用。

 

n      屏体的防低温设计

采用“低温模拟实验箱”模拟北方的现场环境，测试光材料、单元模组、驱动IC、线路板在低温下的工作特性，得出屏体适应现场环境的合适参数，满足屏体的正常使用。我们采用的显示屏目前已经顺利通过由国家通用电子元器件质量监督检验中心主持测试的“-40℃度低温环境可靠性实验”同时，采用环境监控系统，在显示屏体内部设置“远红外线加热器组”，可以迅速提高屏体后部维护空间的环境温度，为驱动电路提供合适的工作温度，预热电路元件。