P10全彩方案讲解.docx
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P10全彩方案讲解
P10室外全彩LED显示屏
设
计
方
案
XXXXXX科技有限公司
一、全彩色LED显示屏设计方案
二、LED显示屏屏体报价34
三、组织施工36
八、公司简介64
一、全彩色LED显示屏设计方案
1、前言
本设计方案是通过与用户的沟通,按照用户的使用要求制定的。
显示屏型号确定为:
P10MM-LED256RGB-DIP346
系统方案:
全彩视频屏采用10000点/㎡,显示屏核心部分采用全进口:
发光芯片红管台湾光磊、扫描驱动为进口。
即为户外三基色全彩256级灰度。
下面我们就上述方案给予一套完整的说明,它共包括了12项基本内容。
2、1项目设计分析与实现目标
1.1项目设计分析显示屏正面效果图
◇显示屏白平衡时最大亮度值大于8500cd/m2,该项指标是适宜的,可以适应室外光线条件下全天候播放显示;
◇在投标方案中,屏体像素密度能完全满足播放各种画面的使用要求的。
◇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;
◇智能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内容随意改变性。
我公司根据贵地的具体环境,特制定本设计方案。
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。
1.2系统实现目标
作为一套高性能的全彩多媒体视频显示系统。
其重心是操作简便、功能齐全强大、合乎行业规范的专业应用软件,屏体、控制系统开启是自动检查寻扎播放信息。
全彩多媒体视频屏显示系统是一个集光、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。
以上五个方面,是本系统设计的主要实现目标。
1.3系统数据通讯功能线路说明
我们的总体设计目标是,把本系统设计成为适应于室外的专业化、智能化的多媒体专用显示系统。
该系统应具备图像显示、立体声响、环境监测与调节控制、故障自动报警和远程监控、远程编辑控制等基本功能。
1.3.1灵活多变的显示功能
本屏采用了多媒体和同步控制技术,其显示与播放可与控制计算机屏幕上的内容完全一致,LED显示屏上的图像色彩、缩放比例和显示尺寸,还可通过鼠标在计算机上随意调整。
具体功能如下:
◇文字显示可以任意点阵显示中英文各种字体,有多种显示进入和退出方式,显示变换灵活。
◇表格显示可绘制各种表格进行显示,表内数据既可利用编辑软件人工输入和更改,也可通过编制专用软件,从网上指定的数据库中自动采集显示。
◇图片显示可将各种山水、人物图片放到屏上显示。
◇动画播放可显示由动画软件制作的图文动画内容。
◇视频播放接入VCD/DVD、录像机、摄像机等视频信号源,屏上可显示视频画面;接入闭路电视信号,屏上便可收看各频道的电视节目。
◇组合显示利用编辑软件可将文字、图片、表格、动画和视频进行组合、迭加显示。
◇时间显示可采集计算机内的当前时间,并适时分幅显示,内容可包括:
年、月、日、星期、时、分、秒等。
◇温度显示接入温度传感器,显示屏可适时分幅显示当前温
度。
◇亮度控制可接受环境监测系统送来的控制命令,根据环境
光照度,调整显示屏的亮度,以便达到最佳观看
效果。
1.3.2赏心悦目的音响功能
可直接与配套音响系统相联,实现有声显示。
音频系统可以达到现场声像同步的要求。
1.3.3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
◇防静电技术的采用
◇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
1.3.4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
◇烟感报警功能
1.3.5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
1.3.6温度实时显示
系统配备环境温度传感功能。
1.3.7能实时、定时的插播字幕或图标(台标)
人工编排好显示内容,设定播放时间即可达到预期目标。
2、系统构成
显示系统
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、多媒体配套设备系统)、成绩录入和计分终端等部分构成,如图2.1所示。
全彩显示屏
音频设备
控制系统
播出控制电脑
视频播放设备
图2.1LED显示屏系统构成
图中,控制机是P4微机,在本系统中起控制显示屏显示播放的作用,显示屏显示所需要的控制软件、显示内容、操作键盘控制软件均存储于此机器中。
控制机置于机房中,电视现场直播,可通过摄像机给控制机提供电视信号,控制显示屏播放现场画面。
2.1显示系统
显示屏体:
LED发光器件组成的可控显示板(显示单元和灰度系统构成)。
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。
2.2控制系统
该系统由P4计算机、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。
控制计算机:
P4主机、内存512M、硬盘80GB。
多媒体卡:
TL2000视频卡。
控制卡:
C2000-RGBA5。
控制软件:
多媒体播放软件、导播软件、亮度自动控制软件等。
2.3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。
编辑计算机:
主机P4、内存512M、硬盘80GB。
视频压缩卡:
ExpeDVDer
编辑软件:
成绩显示编辑软件、多媒体制作软件等
2.4运行环境智能监控与保护系统
2.4.1环境监测控制系统:
由各类传感器、监测系统和控制计算机构成。
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。
2.4.2播放信号自检
系统自带自动播出素材:
风景山上图避免节目源故障,时及时自动替换播出。
并发送节目故障通知信息到计算机,显示错误原的出处及建议工作人员处理方式。
2.5多媒体配套设备系统
该系统由视频输入、图文输入和音频输出等一些设备构成,主要用于显示数据与声音的采集、发生等。
视频设备:
摄像机、录像机、VCD/DVD、电视、网络等;
图文设备:
扫描仪、数码相机等;
音响设备:
音频功放、音箱等。
2.6安防监控
可独立安装电子眼(摄像监控),实施24小时监控。
3、3系统显示控制电路设计
3.1系统电路原理
原理图如图3.1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
LE
图3.1系统电路原理图
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存储器中,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。
XXX电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。
3.2全彩屏色彩的实现方法
全彩屏又称三基色屏(真彩屏),其发光像素是由红、绿、蓝三种基色的LED发光二极管组成。
用DIP346(470nm)蓝DIP346(525nm)绿和DIP456(635nm)红LED灯作为LED显示的三基色,可以提供逼真的全色性能,而且具有较大的颜色范围。
3.2.1256级灰度实现描述
采集/发送子系统以每秒不少于100幅的帧频采集经GAMMA子系统变换输出的24Bits真彩色信号,并以双存贮器交替工作的方式平稳地写入到自带的显示缓存中,在中心处理单元的控制下完成灰度的权值变换,通过LVDS差分至超五类双绞线通道上。
接收/灰度处理子系统自超五类双绞线上接收24Bits真彩色信号,权值分别为20、21、22、23、24、25、26、27,每个基色有八个权值分量,通过CPLD控制,送至恒流驱动单元板从而实现256级灰度控制信号。
采集/发送子系统采用的主控芯片MC为美国Lattice公司的CPLD器件ispMACH4A5-128/64-10YC,封装形式为100PQFP。
它通过来自计算机的帧同步信号NVS、行消隐信号NBLK、点时钟CLK产生地址控制逻辑,逐点采集24Bits真彩色信号并写入到交替工作的存贮器中,该存贮器芯片选用IDT71024-12或相兼容的美国ISSI的IS61C1024-12J。
当帧同步信号NVS负跳变时,主控芯片MC产生存贮器交替控制信号,将刚写入的最新一帧的真彩色信号进行灰度的权值变换,通过UR0、UR1、UG0、UG1、UB0、UB1(MC3487或DS90C031B)差分至超五类双绞线上,并由UC0(MC3487或DS90C031B)差分输出变换后的帧同步信号ONVS、点时钟OCLK、行消隐信号ONBLK和内部同步信号AD0。
接收/灰度处理子系统通过URO、UR1、UG0、UG1、UB0、UB1(MC3486或DS90C032B)自超五类双绞线上接收变换后24Bits真彩色信号,其主控芯片F1亦采用美国Lattice公司的CPLD器件ispMACH4A5-128/64-10YC,封装形式为100PQFP。
它通过来自采集/发送子系统变换后的帧同步信号ONVS、行消隐信号ONBLK、点时钟OCLK产生地址控制逻辑,逐点采集24Bits真彩色权值信号并写入到交替工作的存贮器中,该存贮器芯片选用IDT71024-12或相兼容的美国ISSI的IS61C1024-12J。
当内部同步信号AD0跳变时,主控芯片F1产生存贮器交替控制信号和电子显示屏行列地址寻址信号,将刚写入的最新一帧的真彩色信号进行电流等效化,逐点逐线地送至恒流驱动显示单元板上,从而完成一个24Bits真彩色画面的完整显示和刷新过程。
三种基色各级灰度的不同组合能产生的颜色数为:
256×256×256=16777216种颜色(即16M色)
各基色灰度与混色效果的表现,如图3.2所示:
3.2.2色坐标校正描述
由于电视信号是为满足电视机的发光特性和电特性而设计的,如果对电视信号不作较正,就会产生严重的色彩失真。
因此我们对输入的视频信号前端进行了较正,校正后的色度空间有了明显改善,如图3.3所示。
图3.3色坐标变换效果示意图
3.3控制系统实现的功能
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。
◇灰度编码:
完成从1024级灰度中同屏抽取256级灰度,保证真正24位真彩效果。
◇亮度控制:
接收外部送来的控制命令,调整显示屏的亮度。
◇行列译码:
选择本控制系统控制行列范围。
3.4控制系统PCB示意图
3.4.1GAMMA校正板(图3.2所示)
3.4.2采集/发送系统板(图3.3所示)
图3.3采集/发送系统板
3.4.3接收/灰度系统板(图3.4所示)
3.4接收/灰度系统板
4、4屏体设计方案及其相关参数设计
针对全彩色视频显示屏本公司提供如下方案:
技术方案:
全彩视频屏采用P10MM-LED256RGB-DIP346,显示屏核心部分采用全进口:
发光芯片红色台湾光磊、绿色、蓝色光磊,扫描驱动为SM。
即为户外三基色全彩256级灰度视频屏。
4.1发光像素
全彩发光像素
单灯结构,(像素结构:
红、纯蓝、纯绿三基色)
◇像素构成:
(1R1G1B)
◇管芯型号:
纯红DIP346台湾光磊
纯绿DIP346台湾光磊
纯蓝DIP346台湾光磊
4.2显示模块
◇模块结构:
◇像素间距:
10mm.
◇二极管封装:
全美佳光电子
4.3显示单元
◇单元结构:
防水密封箱体
◇单元组成:
显示模块、驱动板、电源等。
◇单点控制方式:
静态恒流
◇控制接口的型号规格及厂家:
深圳全美佳光
◇通讯线的型号规格及厂家:
屏蔽五类双绞线,美国AMP
◇晶振的型号规格及厂家:
40.000M,日本HITACHI
◇接插件的型号规格及厂家:
20/40/50双排针,日本HITACHI
◇CPLD的型号规格及厂家:
ispMACH4A5-128/64,美国Lattice
◇开关电源的型号规格及厂家:
5V/40A,常州创联
◇亮度均匀性:
一级关联象素亮度误差不大于0.6%
4.4显示屏技术参数
4.4.1、LED灯管组成及参数(对比)
㈠方案显示屏型号:
PH10户外三合一实像素全彩,10000点㎡点间距10mm
(1)单元模组图片
(2)结构示意图
结构说明:
每个像素点内采用1红1纯绿1纯蓝,共1颗LED发光管。
(3)专业分析
序号
分析项目
专业分析内容
1
配色分析
为使配色达到最佳的白平衡效果,配色对LED发光的亮度有严格要求,其中各种颜色亮度的配色比例为:
R:
G:
B/3:
6:
1。
2
序号
项目
型号
中心波长
亮度
晶片厂家
1
纯红LED
DIP346
620nm-625nm
720-1020mcd
台湾光磊
2
纯绿LED
520nm-525nm
2070-2880mcd
3
纯蓝LED
465nm-470nm
600-860mcd
4.4.2、屏体参数
说明
技术指标参数
1、像素管单元箱
1)物理点间距:
10mm
2)物理密度:
10000点/m2
3)像素管产地:
红,绿、蓝管:
台湾光磊
4)驱动:
静态恒流
5)发光点颜色:
1R1G1B-DIP346(像素)
6)模组基色:
纯红+纯绿+纯蓝
模组分辨率:
16点×16点
模组尺寸:
160mm×160mm
2、显示屏整屏
1)屏体显示面积:
8.48米(长)×10.4米(高)=88.192平方米(外弧)
16米(长)×5.12米(高)=81.92平方米(内弧)
2)物理分辨率:
(长)848×(高)1040点=881920点
(长)1600×(高)512点=819200点
3)最佳视距:
8m~85m
4)最佳视角:
水平120度,垂直45度
5)环境温度:
存贮-40℃~+85℃,工作-20℃~+65℃
6)相对湿度:
10%~95%RH
7)屏体厚度:
≤15cm+维护厚度70CM
3、供电
1)工作电压:
AC220V±10%,50Hz(三相五线制)
2)平均功耗:
400W/㎡~1000W/m2
3)最大功耗:
≤1000W/m2
4、控制系统
1)控制主机:
详见主控电脑配置
2)操作系统:
WIN98/2000/NT/XP
3)控制方式:
同步控制
4)显示卡:
DVI显卡
5)编辑卡:
PCTV卡
5、主要技术参数
1)驱动器件:
采用LED专用驱动器件
2)驱动方式:
静态恒流驱动
3)换帧频率:
≥60帧/秒
4)刷新频率:
≥180帧/秒
5)灰度/颜色:
红绿蓝各256级,可显示16.7M颜色
6)白平衡亮度:
≥8500cd/m2
7)亮度调节方式:
软件调节100级可调
8)视频信号:
PAL/NTSC
9)视频输入/输出方式:
八路输入/八路输出
10)控制系统采用:
PCTV非线性编辑卡+DVI显卡+全彩控制卡+光纤传输
11)PLC远程控制系统:
温控、湿控、烟感、短路、断路、过压、欠压自动报警
12)平均无故障时间:
≥10000小时
13)寿命:
10万小时
14)平整度:
任意相邻像素间≤0.5mm
模块拼接间隙<1mm
15)均匀性:
像素光强、模块亮度均匀
16)电源开关:
自动开关
17)开关电源负荷:
5V/40A
18)计算机显示模式:
1024×768
19)有效通讯距离:
≤120m(超五类双绞线,无中继),≥2000m(光纤传输)
6、软件
LED通用播放软件(MDK)
7、保护技术
防潮、防尘、防腐、防静电、防雷击,同时具有过流、短路、过压、欠压保护功能。
8、播放内容
文本文件,WORD文件,所有图片文件(BMP/JPG/GIF/PCX...),所有的动画文件(MPG/MPEG/MPV/MPA/AVI/VCD/SWF/RM/RA/RMJ/ASF...)。
9、拼装结构
单元模组化结构设计,屏面采用模组——显示箱体——显示屏组合拼装结构,组装方便。
4.5显示与控制特
◇驱动方式:
静态恒流
◇基色灰度:
256级
◇反γ校正系数:
2.2~2.8(可调)
◇显示色彩:
16.7M色
◇整屏亮度调整级数:
32级(不影响调灰深度)
◇恒流驱动精度:
<4%
◇邻界点亮度差:
<0.6%
◇整屏最大亮度差:
<5%
◇象素失控率:
验收时为3-5年不大于0.1‰,5年以后不大于0.3‰
◇显示模式:
VGA与视频同步
◇换帧频率:
120帧/秒
◇刷新频率:
240Hz
◇视频显示信噪比:
大于49db
◇数据传输:
双绞线,采用RS422A标准
◇通讯距离:
不小于300米(无中继)
4.6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:
0.5%
◇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
4.7使用特性
◇屏体寿命:
100000小时
◇平均无故障时间:
>50000小时
◇环境要求:
使用温度-40℃至+85℃
5、5显示驱动设计
5.1恒流驱动设计描述
本彩屏系统使用恒流驱动模式。
显示屏选用进口东芝TB62726驱动芯片采用恒流源,相比于普通恒压源芯片,恒流源芯片能够在负载变化时保持驱动电流不变,即发光二极管上电流恒定。
电流恒定使得发光管亮度恒定,不像恒压源需要用限流电阻来保证发光管的电压恒定,而这种保证显然会因印制电路线上阻抗、电源电压以及片内压降的不准确性导致发光强度(在等灰度下)在各个方面不均匀。
使用恒压源驱动发光管,任何电源上的干扰都会原封不动的反映在发光管上,假如有一个干扰脉冲加在了电源上,在脉冲尖峰的瞬间发光管的电流就会相应的有一个尖峰,如果电流尖峰大于额定电流就会对昂贵的发光管造成伤害,大大减低了发光管的寿命,而恒流源则完全不存在这些问题,因为它的电流恒定。
5.2恒流驱动PCB示意图
如图5.1所示
图5.1恒流驱动PCB
6、结构设计方案
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、军标要求,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。
6.1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、维修通道、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,通常需客户提供如下要求与相关资料:
◇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资料,将会做出一套完整的设计方案,具体内容包括:
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
6.2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
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
6.3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。
6.3.1散热设计方案
我们在本系统中同时采用了一套由测控系统控制的智能散热系统。
该系统较好地解决了既有效散热、又节省能源的问题。
○方案说明
方法一:
风扇对流散热
利用屏体内风扇产生的高速气流降低屏体内线路板、器件的温度,并使各处温度均匀。
方法二:
屏体采用隔离式强制循环散热器对流散热
此方式使屏体内部的空气与屏体外部的空气在相互隔绝的情况下进行热交换,满足了防尘,防潮的要求。
屏体内外的风扇使屏内较热的空气和外面较冷的空气分别在铝质隔板的两侧快速向上流动,屏内的空气被冷却且与屏外的空气隔离。
同时屏内空气的快速循环也使屏体内部的温度分布更加均匀,消除了上热下冷的现象。
6.4外观美学设计
东方光明公司将针对每块显示屏安装的环境,对其进行独特的造型设计,在设计阶段我们认真分析项目的需求,通过与客户的沟通,了解项目的需求关键,根据我们丰富的LED大屏幕制作经验以及原厂商的支持、参与,我们制定整个项目的设计方案,确保该方案能够满足系统的功能要求,并具有高实用性、高可靠性、高观赏性。
我们的设计原则是功能、结构、外形三位一体,协调统一。
既要保证显示屏的功能完善、结构合理、外观现代、大气,同时又要与周围环境很好的融合与呼应,让整个显示屏在所安装的环境中独具匠心。
6、7显示屏运行环境智能监控系统
7.1环境智能监控系统构成与特点
三基色LED全彩屏投资大,使用频率高,必须要保证显示屏能够始终处于良好的工作状态。
本公司设计制造LED全彩屏时就充分考虑到它的高可靠性和智能化测试调整功能,公司设计制造的LED全彩屏采用了业界独有
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