P2.5全彩LED显示屏技术方案

P2.5全彩LED显示屏技术方案1综述凭借我公司多年的设计和施工经验、结合本项目显示屏所处的实际环境，包括建设规模和内容要求、功能技术指标要求、技术服务要求、框架装修要求、检验与验收方法等方面的科学论证，确保本显示屏完全能适应日常的气候环境、使用中有很高的可靠性。

LED大屏为P2.5户内全彩高清LED显示屏，显示尺寸24m×3.04m(长×宽)。

1.1硬件组成室内全彩色显示屏：1块LED控制计算机：3台专用视频拼接器：1套控制系统：1套LED装饰框：1套系统软件：1套配电柜及运行控制设备：1套空调：3套1.2适应环境（1）工作环境温度：-45℃—+75℃的环境下连续正常工作。

（2）工作环境湿度：10%-95%（3）屏幕具有、防潮、防盐雾、防腐蚀、防霉变、防高低温、防静电等防护功能。

（4）屏幕具有防尘、防工业干扰、抗震、阻燃等防护功能。

（5）具有防电磁干扰、等防护功能。

1.3总体设计原则显示屏体是显示系统中最重要的一个子系统，其质量的好坏至关重大。

因此显示屏遵循可靠性高、稳定性好、亮度高、防高温、并具备先进性的七项原则，分述如下。

（1）、先进性在满足用户的需求的同时根据有关信息播放的要求，有关显示技术发展的趋势和大型活动的要求，结合显示屏的最新技术进行设计，保证显示屏系统的先进性，采用国内外视频领域的先进终端系统方案提供者，致力于保证所提供的产品在技术方面的处于行业领先地位。

其系列品质做到行业内最先进。

先进性表现在：可实现逐点亮度调节，实现整屏亮度校准，使屏幕画面均匀一致。

采用16比特灰度处理能力，每基色颜色达到65536级。

支持DVI接口技术、HD-SDI（高清晰度数字视频信号）图像等信号的输入。

其中HD-SDI，满足未来高清图像显示需求。

可实现专业视频处理器输入模块和显示屏模块的安全热插拔。

显示模块优化了散热结构，降低了屏体整体功耗。

显示系统可实现远程控制和自我诊断，体现了人性化和智能化的特点。

显示屏对比度的行业标准是150：1，液晶产品的对比度是500：1，我们在面罩的设计上增加了带有弧度的横纹设计，在不影响显示屏视角情况下，极大地增加了显示屏的对比度。

我们的产品对比度可达到1000：1，此项指标在国际上处于领先地位。

采用帧预测技术，借助于专用芯片完成了视频图像的运动补偿，以达到最好的显示效果。

先进技术的掌握有目共睹，为产品的科学、实用安全奠定了基础，最终表现了优秀的视频品质，良好的稳定性。

（2）、可靠性1）显示屏采用了优化散热结构，降低了屏体整体功耗。

提高了显示屏控制和维护的便利性，节约使用和维护成本。

2）系统配置符合逻辑，从实际需求出发，为用户提供一套系统配置完整而科学、功能强大而实用及操作便捷的显示系统解决方案。

3）采用优质高效的开关电源，电源转换效率达到95%以上。

4）显示屏LED驱动采用脉宽调制与调频技术，确保了显示屏在显示各种灰度和亮度的图像与图形时都具有极高的电源利用效率。

5）在显示屏无图像时，显示屏系统可进入待机状态（即休眠状态），此时功耗极低，只有整屏平均功耗的5%。

6）显示屏系统在运行过程中，具有较小的电功率消耗，节省能源，满足绿色环保的节能高效的要求。

7）我公司始终坚持采用最高质量的LED，发光管不仅具有很高的色纯度、高亮度、长寿命，而且有宽广的视角。

（3）、可维护性电子显示屏系统在设计中，充分考虑到用户日常维护和定期维护，使今后维护工作方便、快捷和应用软件的升级。

显示屏各模块之间采用低压小信号传输模式，接口具有缓冲与释放浪涌电流与电压的能力，可在不断电模式下进行各模块的更换。

显示屏各开关电源均采用具有安全护套的快速连接件进行电气连接，可保证开关电源在不断电的情况下进行更换。

对于我公司开发拥有自主产权的数据库软件、多媒体软件，提供免费升级服务。

（4）、实用性显示屏采用单元小箱体模块化设计，很容易拆装，专业视频处理器集成了S视频，YUV，RGB，SDI，HDSDI，DVI，给用户不同信号源更宽阔的选择。

（5）、兼容性系统能够接入各种视频源、计算机信号、能够与网络接口。

（6）、性能价格比系统的性能价格比高。

系统操作简单维护量少，软件可以升级，保护用户投资，有效降低用户的系统总体拥有成本。

（7）、便捷的应用扩展性采用逻辑分区显示方法，增加其应用的灵活性。

2表贴产品生产工艺2.1 SMT生产工艺概述本项目中室内全彩屏我们采用SMT（表面贴装技术），此技术是目前国际上大力推广的一种新的大生产技术，是电子工业的一场“组装革命”。

这种生产技术是在计算机控制下，对表面组装元器件的电路板进行全自动组装，以取代人工难以胜任的精细劳动，则实现产品缩小体积、减轻重量、提高质量和精度、降低成本、缩短生产周期的目的。

另外，贴片器件还具有以下一些优点：（1）表面贴LED是室内全彩屏的发展趋势，以往制造室内全彩屏时，因为没有合适的全彩器件，只能用适合室外全彩屏的红、绿、蓝单灯管来代替，而室外器件和室内用途是有很大差别的，要求的亮度也有太大的差别。

如果用目前国际上通用的单灯LED，由于其封装锥体角较小，造成其法向亮度很高，远远超过室内环境的作用要求，同时又因视角小，造成侧面和正面视角效果相差很大，这造成的直接影响是显示效果差。

（2）技术成熟，近几年众多国际性大型场馆均采用表贴显示屏，其鲜艳的色彩、结构轻盈简洁、高分辨率、成熟的工艺水平已获得公众的认可。

（3）贴片LED视角大，在水平和垂直近160度角仍能观看，可以认为其可视角为160度，这对中心面积大和高度落差较大的环境尤为适合，这使得显示屏具有良好的观看效果，同时因为其发光均匀、颜色一致性好，保证在侧面观看时显示屏仍然无明显色差，保持良好的色平衡。

（4）贴片生产工艺要求高，表贴机生产线价格昂贵，但焊接的可靠性极高，几乎不出现虚焊和人为失误的问题，而且无管脚过孔，不产生热应力所带来的脱焊现象，增加了可靠性。

（5）抗腐蚀能力强，由于表面贴装结构简洁紧凑，可靠性高。

经三防处理后，表贴显示屏比发光管面的显示屏更加防腐蚀、防氧化。

（6）由于采用贴片工艺，其表面平整度要比传统单管高得多，而且不会有传统单管引脚位移变化而引起的象素的平整度误差，这也大大的提高了整屏平整度。

（7）本公司显示屏的驱动芯片也采用了贴片封装形式，实现了全表贴化设计，特别适合大规模生产，可以大大缩短了生产周期。

2.2 高色纯度LED全彩显示系统同CRT一样，利用红、绿、蓝做为三基色，为更好还原图像的色彩，作为显示要素的发光管应具有很高的色纯度，峰值波长为470nm的蓝色发光管具有CRT蓝基色相同的品质，峰值波长为528nm的绿色发光管和峰值波长为617nm的红色发光管比CRT的绿、红基色纯度更高。

2.3 高亮度为了使图像能够鲜明地从亮画面转到暗画面，要提高画面亮度，我们采用高亮度LED。

室内全彩屏的必要亮度大致是：300~2000cd/m2，亮度与单位面积的LED数量成正比，但是，LED的高亮度级以及同电流是先决条件。

亮度与电流成正比，但是寿命却与电流的平方成反比。

电流增加2倍亮度也增加2倍，而寿命却缩短1/4。

2.4 高对比度为了能够清晰的显示出亮度均匀的文字和图像，具有识别周围环境亮度与发光光源点（LED）之间的明暗是非常必要的。

对比度的定义=发光时的亮度（发光亮度）/不发光时的亮度（发射亮度）定量表示图像的好坏一般都用对比度做为指标。

不发光时的亮度与周围的亮度，以及反射光对周围光线亮度形成正比例，而对比度则成反比例。

所以要有随着环境亮度的变化自动调节显示屏显示亮度的功能。

一般来说周围环境亮度为50,000Lx时，对比度必要值应该在500以上。

2.5 可视角度宽为了使光适度的扩散，正面亮度和侧面亮度的比率一定要小，这样才能从显示屏的正面或侧面看到画面。

一般把正面亮度值的50%（半值角度）定为侧面可视角的极限值。

侧面的亮度/正面亮度（最大亮度）≥0.5（半值角度的定义）从以上的计算式可以得出（0.5）半值角度越大可视角度就越大。

为了扩大可视角度，一般都把配光特性做成扇形或心形。

具有同一光能的LED在扩散光时与它的扩散面积（可视角度）成反比，而且亮度会变低。

2.6 画面亮度均匀性好由于画面是由几十万个像素而构成，所以控制像素之间的亮度差就是一个很重要的课颗。

考虑到人的视觉与听觉具有同样的对数性这一特点，维护画面亮度的均一性（普通电视机在80%以上）是很必要的，对于高品质LED全彩显示系统相邻像素间亮度均匀度应达到90%以上。

3关键技术3.1 多媒体控制技术多媒体控制技术将模拟Video信号和Audio信号转换成可以供计算机处理的数字信号，以完成数字化处理。

多媒体控制技术通过A/D采集技术将模拟视频Video信号和模拟视频VGA信号转换成数字信号，进行同步运算处理以后，经过叠加后送显示屏显示。

屏幕控制机上装有多媒体卡，可将多种Video视频源引入到大屏幕之上，如播放电视实况、录像影碟节目、卫星电视节目、有线电视节目、摄像机节目、播放系统能播放动画、图形、文字及其迭加、以及多种特技混合效果。

通过多媒体控制技术，可以对屏幕的亮度、对比度和色饱和度进行调整以保证显示屏的观看效果，任意压缩或切割Video显示区域以适应显示屏大小，可以任意调整显示区域。

输入的视频信号可以是PAL或NTSC。

3.2 视频处理技术（1）非线性校正为了更加适合LED显示屏的显示特性，公司采用图像处理技术对视频信号进行了控制和处理。

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，会显得显示生硬、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γ校正算法和反γ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一个公司较高的设计水平。

为了保证显示效果，对显示图像进行了两级灰度非线性校正。

第一级灰度非线性校正由目前对人眼的视觉特性研究可知如下原理：人眼的主观亮度与光强为非线性关系。

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；有背景光时，对比灵敏度与光强的线性关系范围大大减小：为了保证显示效果，制造商和国内、国外的著名公司如日本富士通、美国TI公司等进行了广泛的技术合作和交流，通过大量实验，克服了别的公司的同类产品的缺陷，设计并实现了更适合LED显示屏显示效果的非线性灰度校正算法，并且在Pro型超大规模集成电路中得以实现。