幕墙LED屏幕设计概念

前 言21世纪是信息经济和知识经济的世纪。人们对信息的获取百分之九十以上是来自于眼睛，因此，显示设备行业一直都是信息时代的主战场之一。同当今信息产业的发展趋势一样，显示设备也是由模拟技术向数字技术发展、向超清晰度电子显示屏发展。而LED电子显示屏以其高亮度、大面积、小体积、组形容易、工作环境要求低等特点，而独立于显示设备的潮头。LED电子显示屏在我国应用已相当普及，早已被各行业所接受。 幕墙LED屏幕设计概念就是将LED屏幕设计与幕墙系统相结合，完成建筑显像系统。具体的工程实例如沈阳远大公司与英伍公司成功合作了上海震旦大楼显像系统。LED屏幕设计与幕墙系统相结合除应考虑建筑的功能特点，还要解决主视距离近的合理、自然采光、画面品质要求高等相关问题。一般幕墙式LED照明，主要用于大楼全彩特殊灯光显示，作为夜间显现大楼主体造型，无法显示出实质内容。 LED显示屏与幕墙结构的相互结合，有力的弥补了这一缺憾。下面为某工程前期准备思路：此次设计因考虑室内采光因素，优先提交户外夜间性全彩屏，显示屏按下列基本条件要求规划：安装地点：从标高20米起，向上五个楼层，屏幕内部为办公楼层主可视距离：50米300米成像要求：具有较高品质，动静态播放为甲方设计的室外全彩色LED显示系统选用了行业领先的LED显示控制技术-英伍控制系统。本显示系统立足于易用原则，既便于集中控制，又支持分布式管理，既支持不同厂家不同类型的计算机及网络产品的集成，又可将卫星、电视等系统和设备联入，符合目前和未来的发展需要。一、系统说明1.幕墙全彩屏设计说明 全彩屏设计白天以采用固定式条状支架为底，以便室內办公区可得到适当室外景观及采光效果，为了要得到比较好的显示效果，此方案规划采用较小点间距，估计整个室內采光为原先60% ，LED显示屏不做任何显示，天色渐暗后将LED显示系统开启，便可将预先编辑好各种不同节目放映到显示屏上。结合经验，建议选用灯点组合为2颗红色二极发光管+1颗蓝色二极发光管+1颗纯绿色二极发光管；红色LED LAMP采用香港华刚公司之产品，蓝色及纯绿色LED LAMP采用日本日亚公司（NICHIA）之产品。二、屏体硬件技术指针 目前LED屏安装位置离地面约有20米距离 ,屏体高度约有20米 , 宽度约有16米在显示效果优良保证下以及亮度、分辨率及价位等因素考虑下提出下列方案， 屏体技术指针如下表1灯点中心距62.50 mm像素组成由2颗红色LED、1颗纯绿色LED及1颗蓝色LED组成，其中红色LED LAMP采用香港华刚公司之产品，蓝色及纯绿色LED LAMP采用日本日亚公司之产品。色阶表现红色256色阶 , 绿色256色阶，蓝色256色阶，共16，777，216色阶。灯点密度256 点/平方米显示点数320点高250点宽= 80,000 点 显示面积20米15.6 米 = 312平方米 可视角度水平：110度（左/右各55度）/ 垂直：40度 可视距离50米 - 1000米灯点亮度900CD/m2刷新频率150 帧/秒影像接口NTSC、PAL视频讯号输入电源AC380V 10%,50Hz消耗电力最大35千瓦，平均15千瓦 控制方式静态点灯、恒流驱动（控制驱动芯片选用TB62705CFN）环境温度-10C - +55 C 环境湿度5% - 95%平均无故障时间10，000小时使用寿命50，000小时室内采光率约为60%（不包括玻璃透光率）屏体总重约7500公斤（不含钢结构）播放方式影像、动画、文字信息交替使用结构系统说明1.LED成像板可以安装在玻璃幕墙的外部、内部。也可以与幕墙结合 间隔式安装，根据工程特点，选择安装在玻璃幕墙外部为宜，幕 墙做为LED显像的支撑结构体系。下图为玻璃幕墙及LED显示屏的 节点图：2LED立面布置图：3单元布置图：三、屏体控制系统说明 整座电子显示屏的控制系统可分为二大部分：1、现场控制部分；2、中央控制室控制部分（详见系统框图）1、现场控制部分 现场控制部分是位于显示屏的附近（距离不超过30米）或在屏体内部，主要由区站控制器、视频放大器、配电箱等这些设备组成。全彩屏区站控制器包括控制计算机、影像处理器（VIDEO PROCESSOR）等设备。区站计算机通过网络线（AMP）与中心控制计算机相联接。主要负责通过网卡接收中心控制计算机下达的指令，处理后将信号经影像处理器传至电子显示屏显示。 影像处理器（VIDEO PROCESSOR）与区站计算机相联接，可接收多种制式的视频信号和VGA信号，经其处理过后通过通讯线传送至全彩屏，VIDEO PROCESSOR可对影像画面的亮度、色彩饱和度、对比度、色度进行调整，可使影像画面更生动逼真，色彩更丰富鲜艳。视频放大器：由于由中央控制室中视频设备之视频信号传至影像处理器的距离较远，所以加一视频放大器进行信号的放大，其电源和运转控制器一起受中央控制室的电源开关控制。2、中央控制室控制部分 中央控制部分是位于中央控制室内，主要由屏幕系统中央控制器（中心控制计算机）、视频分配器、中控室配电柜及一些视频设备组成。 中心控制计算机：主要负责调整录像画质及控制切换各种视频源，控制器可按TCP/IP协议连入中心的网络系统，负责定时从网络中取出所要显示的信息，通过网络线与区站计算机连接，根据需要把相关的信息显示在电子显示屏上。另外，中央控制器可下达开、关电子显示屏电源命令，通过区站控制器和影像处理器分别执行。视频分配器：通过此设备可以对视频源的进行选择，视频分配器上有八个三态（BYPASS、AUTO、HOLD）开关，视频分配器通电后，把需要显示的视频源对应位置的三态开关位于HOLD位置。视频分配器将选择相应的视频源送至全彩屏上显示。四、屏体供电系统说明1、屏 体：电子显示屏的供电方式为三相380V，5线供电方式。要求配电室单独一路配电，不与其它设备共享。系统需要良好接地，接地电阻小于4W。屏体现场有一个配电箱，总配电室电源经馈线送至配电箱。中央控制设备需要提供单相220V 2KW电源以供中央控制室等设备供电。2、系统远程开关屏流程说明1、 开屏流程：由操作人员手工将24伏控制开关（1）设置成ON的状 态，经过控制线将影像处理器（2）的220伏电源开启，同时间区站 计算机（3）的电源也开启（插座在影像处理器上）。区站计算机透 过网络与中心控制计算机（4）连通后，由中心控制计算机通过通讯 线将开屏指令经区站计算机 影像处理器 下达到配电箱 （5）。而配电箱则将电源分多段逐步的开启LED屏体（6），使LED 全彩屏正常工作。最后，系统会将开启后的工作状态及相关信息 倒流回馈至中心控制计算机，方便监控管理。整个开机过程简捷、 流畅、安全，不会因启动电流过大，冲击屏体元器件及对屏体造 成任何损伤。（设备开启顺序按阿拉伯数字进行） 2、 关屏流程：操作人员先通过中心控制计算机经区站计算机下达关 机指令至影像处理器，影像处理器通过通讯线将配电箱的供电状 态切换成OFF状态，分段的逐步的停止对LED屏体的供电后， 将整个关机信息经配电箱中之控制卡 影像处理器 区站 计算机 回馈至中心控制计算机。接收信息后，确认无误， 操作人员可关闭中心控制计算机及通过24伏控制开关，切断对影 像处理器和区站计算机的供电。此流程的特点在于，配电箱接收 关机指令后，不会立即瞬间完全切断对屏体供电，而是分段的逐 步的停止，这样减小了对因突然断电对元器件电子特性的损耗。五、屏体系统的集成室外LED全彩电子显示屏系统采用了系统集成的思想，这些思想主要包括：屏体控制系统、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、和多媒体技术的集成及显示系统软件的集成。1、屏体自身控制系统的集成屏体自身控制系统是为了保证LED电子显示屏在室外条件下，尽可能地不受各种自然环境的影响（比如对风雨雷等抗影响能力）。而采取的的必要的保护控制系统，一般包括：散热控制、配电控制、安全监控和防雷措施等几部分组成。1）、散热控制LED显示屏屏体的发光器件所耗的部分电能转换成光，同时还有部分电能被转换成热散发出来，当显示屏体内的温度超过一定范围，以至LED发光管的发光波长发生偏移，影响到白平衡和像素模块的寿命，因此散热控制就是一个非常重要的问题。对于散热问题我们采用以下的解决办法： 静态小电流驱动方式 发光支架内的导热设计维修间降温和空气对流2）、配电系统实现的主要功能包括： 配电箱由可编程逻辑控制器控制，电力负载步进式地投入电网，以减轻屏幕系统对供电网的电流冲击。 可编程逻辑控制器实现与计算机通信，启动指令经由操作计算机下达，无须人工开关按钮。同时主要开关的状态信息和故障信息送回到计算机网络，实现网络对电力开关的监视。 配电箱中加入过流、短路、断路、过压、欠压、温度等保护装置，同时也加上必备的指示装置，方便故障的检修工作。要求采用三相五线制供电，保护地线对大地的电阻小于4奥姆。另外需要使用一个独立于保护地的信号地，供网络系统和集散控制系统使用。电网防雷依靠现场配电系统解决。如果供电系统发生故障，各状态信号也能返送回网络系统，操作员通过网络可监视电路工作情况。2、与计算机网络互联显示屏系统与计算机网络的互联。主要是指与计算机局域网。与局域网的互联的方式是采用当今最流行的以太网方式进行互联。如下图：图 5-1在屏幕控制机内安装一块以太网网卡，用网线把网卡与的ub/witch(集线器交换机)相连。即可实现与局网的互联，在部分一个应该注意的问题是网络安全，网络安全防计算机病毒和防止黑客侵入实际中主要是防病毒，常用的方法用防火墙或防病毒软件病毒监测与杀毒3、与其它系统和设备互联LED电子显示屏与其它网络和设备互联，是通过其它网络已经实现的与计算机网络的连接而进行的间接互联，比如体育比赛计分系统，工厂的生产控制系统网络，交通指挥系统的网络。数码相机打印机、扫描仪、绘图仪等与计算机相连后，在连入显示屏系统网络。六、系统功能特点：1、 色阶表现：目前我公司所生产制造的全彩屏系统灰阶技术每种颜色可达到10bit（1024灰阶中）选256级灰阶，可以在红、绿、蓝三色内真正实现256256256=16,777,216级色阶，使画面色彩更鲜艳、更逼真。2、 远程开关机：透过远程的控制PC，可以下开关机的软命令至屏体控制PC，屏体控制PC将此命令下达至影像处理器（VIDEO PROCESSOR），透过其中控制卡将配电箱的电源切换达到开关电子显示屏的功能，此种操作简单方便，但是配电箱的设计、安装必须与本公司的控制卡搭配。3、 多媒体影像表现：通过使用本公司自行研发的多媒体影像处理器（Video Processor），及采用新一代MPEG播映技术和数字影像（AVI），将商业及宣传用CF影片或CD影片直接播映在全彩屏上，可依不同的尺寸，将全画面影像呈现在全彩屏上。经其处理后，可使影像画面更生动逼真，色彩更丰富鲜艳。4、 智能型压缩功能：为无段式压缩控制， Video影像讯号会根据所设定显示板分辨率，自动将输入只全画面讯号压缩成相对分辨率大小画面，虽然显示板分辨率小于全画面分辨率，但仍可清晰显示所输入之全画面影像，此功能无须借助计算机处理，影像处理器本身就具备此功能运作，且压缩过程经由特殊处理，画质优于一般计算机所处理之压缩效果。 处理器监视功能 处理器具有Watch Dog Timer功能，该功能主要在每隔78分钟对现场控制PC运作监控一次，当现场控制PC停止运作或死机状态无响应时，处理器将关闭所有电子显示屏的电源，直到整个系统重新启动。 对比度、亮度、饱和度、色度调整对Video影像而言，因影片不同性质或画质的要求需对不同影片进行对比度、亮度、饱和度、色度调整。控制器已针对此问题提供了此部分之调整功能，且对每一输入路径皆有一独立地址供其存设定值。 VGA信号的采集播放 VGA信号的采集通过处理器中的VGA CARD 来完成的。VGA CARD是采用插即用（PLUG AND PLAY）的设计概念，其与电子显示屏相接，并接收PC VGA CARD 上所有信号，从而使全彩屏真正实现与CRT完全同步，这样便可使控制PC之硬件及软件甚至网络的开发设计完全独立，不受彼此的影响，对于系统的整合带来了一定的方便性。5、影像（VIDEO）画质处理采用LINE DOUBLE技术，达到真正每秒超过150个画面，影像画面不会闪动，清晰逼真；同时运用影像压缩技术，画面放大缩小，绝不失真。6、显示同步功能 可根据实际配置的VGA CARD来调整，控制器是直接以显示器画面对映至LED电子显示屏上，因此显示器上显示的画面将直接在LED电子显示屏上对映显示出来。7、独特专业级视频处理器设计，全数字处理，彻底解决移动补偿问题（JAGGED EDGE）。8、电流突波保护采用西德OBO电源防雷保护装置，具有过流保护功能，当电流冲击过大时，通过接地泄漏部分电流，达到保护电源功能。七、系统软件说明 该软件是在集成环境下集图文显示，二维/三维动画视频播放,广告宣传,节目编制于一体的显示系统软件。1、电子显示屏操作软件说明1）、模拟 本系统编辑程序能够在加载显示资料至电子显示屏之前,直接在编辑程序中之模拟区显示所编辑之图形、文字或于编辑中对于各单独画面进行模拟。如此可随时掌握编辑状态,随时修改显示程序,缩短显示程序设计的时间。编辑完成时在送出资料前之模拟最为重要,此动作不但可检核所制作显示程序之显示画面，同时于模拟完后会产生一传送档案以备传送资料使用。2）、动画可于画面中定义一区域