奧拓電子-小間距LED顯示屏的結構設計

肖華勇(yong)，吳(wu)振(zhen)志，何昆(kun)鵬

（深圳市奧(ao)拓電(dian)子股份有限(xian)公司，深圳518057）

摘要：小間距LED顯示屏的結(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)計(ji)(ji)是影(ying)響的快速安裝拆卸和顯(xian)示效(xiao)果的一個主(zhu)要因素，結(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)計(ji)(ji)貫穿了(le)LED顯(xian)示屏整個設(she)(she)計(ji)(ji)周期。本文主(zhu)要探討了(le)“小間距”LED顯(xian)示屏結(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)計(ji)(ji)的注意事項，以及結(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)計(ji)(ji)的方(fang)法和防止措施。

關鍵(jian)詞：LED顯示屏；小(xiao)間距；連接；結構設(she)計

中圖分類號：TN873 文獻(xian)標識碼：B

The structure design of small spacing LED display

Huayong Xiao, Zhenzhi Wu, Kunpeng He

( Shenzhen AOTO Electronics Co., Ltd. Shenzhen 518057, China )

Abstract: The structure design of the small spaced LED display screen is one of the main factors that affect the rapid installation, disassembly and display effect of the display screen. The structure design runs through the whole design cycle of the LED display screen. This paper mainly discusses the matters needing attention in the structural design of "small spacing" LED display, as well as the methods of structural design and preventive measures.

Keywords: LED display ; small spacing; connection; structure design

1.前言

20世紀90年(nian)代(dai)LED顯(xian)示(shi)屏(ping)(ping)面市以來(lai)，隨著(zhu)顯(xian)示(shi)屏(ping)(ping)技術(shu)進步(bu)及成本的(de)(de)下降，顯(xian)示(shi)屏(ping)(ping)從戶外逐(zhu)漸走(zou)入戶內，小(xiao)間距技術(shu)的(de)(de)出現(xian)更(geng)是進一(yi)步(bu)拓寬了LED顯(xian)示(shi)屏(ping)(ping)的(de)(de)應(ying)用領(ling)域，如今小(xiao)間距顯(xian)示(shi)屏(ping)(ping)正(zheng)在從最初(chu)的(de)(de)專業領(ling)域走(zou)向(xiang)商用領(ling)域，并開(kai)始(shi)引(yin)領(ling)行業的(de)(de)快(kuai)速發(fa)展(zhan)(zhan)，應(ying)用場(chang)景不斷(duan)獲得突破，部(bu)分(fen)電影(ying)院已經(jing)開(kai)始(shi)嘗試使用小(xiao)間距LED顯(xian)示(shi)屏(ping)(ping)替(ti)代(dai)傳統影(ying)幕，為消費者帶來(lai)更(geng)好的(de)(de)視(shi)聽體驗，租(zu)賃市場(chang)也隨著(zhu)商演活動市場(chang)的(de)(de)擴大蓬勃發(fa)展(zhan)(zhan)。 顯(xian)示(shi)屏(ping)(ping)產品類型(xing)越來(lai)越多樣(yang)化，能(neng)夠滿足不同客(ke)戶的(de)(de)多樣(yang)化需求(qiu)，顯(xian)示(shi)屏(ping)(ping)行業逐(zhu)步(bu)發(fa)展(zhan)(zhan)壯(zhuang)大，具有非常(chang)廣闊的(de)(de)發(fa)展(zhan)(zhan)空間。

小間距LED顯(xian)(xian)示(shi)(shi)屏(ping)憑借著真正的(de)無縫拼接、高性價比、出眾的(de)顯(xian)(xian)示(shi)(shi)效果等優點(dian)，已經被越(yue)來越(yue)多地應(ying)用在控制(zhi)室、指揮大(da)廳、會議中心等關鍵場合，因(yin)此小間距LED顯(xian)(xian)示(shi)(shi)屏(ping)結(jie)構設計是一個重(zhong)要課題。

2. 小間距LED顯示(shi)屏的結構設計(ji)要求

小間(jian)距(ju)(ju)(ju)LED顯(xian)示(shi)(shi)屏是(shi)指LED點(dian)間(jian)距(ju)(ju)(ju)在(zai)P2.5以(yi)下的室(shi)內(nei)LED顯(xian)示(shi)(shi)屏。小間(jian)距(ju)(ju)(ju)LED顯(xian)示(shi)(shi)屏與其他室(shi)內(nei)顯(xian)示(shi)(shi)設(she)備相比(bi)，具(ju)有(you)無縫拼接、模(mo)塊(kuai)化維(wei)護、色彩(cai)自(zi)然真實(shi)、顯(xian)示(shi)(shi)均(jun)勻性(xing)更(geng)(geng)好，色域空間(jian)更(geng)(geng)寬等優點(dian)，小間(jian)距(ju)(ju)(ju)LED顯(xian)示(shi)(shi)屏在(zai)室(shi)內(nei)顯(xian)示(shi)(shi)市場具(ju)有(you)巨大(da)潛力(li)。

小間距LED顯示屏結構(gou)設計(ji)主(zhu)要(yao)有以(yi)下幾點要(yao)求：

2.1 16:9標準分辨率要(yao)求(qiu)

16：9是指顯(xian)示(shi)器(qi)的(de)(de)寬高比，即一個圖像的(de)(de)寬度(du)除以(yi)它(ta)的(de)(de)高度(du)所(suo)得的(de)(de)比例，通常表(biao)示(shi)為 "x：y" or "x×y"，其中的(de)(de)冒號和叉號表(biao)示(shi)中文的(de)(de)“比”之意。

 根(gen)據人(ren)體工程學的研究，發現人(ren)的兩只眼(yan)睛的視野范圍是(shi)一個長寬比(bi)例為(wei)16：9的長方形，所以電(dian)視、顯(xian)示器、LED顯(xian)示屏行業根(gen)據這個的黃金比(bi)例尺寸(cun)設計產(chan)品。

2.2 無縫拼(pin)接要求

液晶拼接(jie)(jie)技術(shu)在最大(da)限度(du)滿足客(ke)(ke)戶(hu)需求(qiu)的(de)同(tong)時一(yi)直(zhi)無法(fa)避免物理邊框的(de)影(ying)響，拼接(jie)(jie)后的(de)拼縫依然沒(mei)能(neng)達到客(ke)(ke)戶(hu)的(de)無縫拼接(jie)(jie)要求(qiu)。

DLP由于成像原理決定其屏接縫(feng)隙比(bi)液晶拼(pin)接小(xiao)很(hen)多，在(zai)高清LED小(xiao)間距出現之前(qian)，DLP可(ke)稱(cheng)為(wei)無(wu)縫(feng)，但其光學拼(pin)縫(feng)無(wu)可(ke)避(bi)免。人的(de)視覺神經及其敏銳，使該光學拼(pin)縫(feng)依舊成為(wei)大屏幕顯示(shi)的(de)瓶頸。

縱觀LED小(xiao)間(jian)距顯示屏，其(qi)發光(guang)亮度高(gao)，并(bing)且在(zai)亮度要求(qiu)不高(gao)的場合(he)，同樣亮度下(xia)更低的功耗(hao)；其(qi)顯示面不反(fan)光(guang)，高(gao)對比度，滿足(zu)在(zai)會(hui)議室等高(gao)端應用場合(he)，并(bing)且LED小(xiao)間(jian)距顯示屏可以實(shi)現(xian)真正(zheng)無縫拼接。

2.3防碰撞技術要求

目前LED箱體四周都沒有保護燈的裝置，因為隨著市場的需求越來越多，間距做的越來越小，所以LED燈珠也做的越(yue)來(lai)越(yue)小，這樣(yang)導致的結果就(jiu)是(shi)燈珠很(hen)脆弱，在(zai)安裝的時候(hou)一不小心就(jiu)把燈珠碰下來(lai)，尤(you)其(qi)是(shi)邊(bian)緣的燈珠更容易碰壞。同樣(yang)的情況在(zai)包(bao)裝運輸的時候(hou)也會發生，所以一定要研究一種方式能夠保護燈的裝置。

2.4備份技術要求

隨著(zhu)小(xiao)間(jian)距LED顯(xian)示(shi)(shi)屏(ping)使用(yong)(yong)逐漸成熟(shu)，憑借著(zhu)其(qi)顯(xian)示(shi)(shi)效果(guo)的(de)(de)(de)獨(du)特優(you)勢，其(qi)應用(yong)(yong)場(chang)所(suo)由普(pu)通的(de)(de)(de)會議室，監控(kong)室，展覽展示(shi)(shi)發(fa)展到國家級(ji)的(de)(de)(de)會議中(zhong)(zhong)心，監控(kong)中(zhong)(zhong)心，中(zhong)(zhong)央(yang)電視(shi)臺，大型(xing)賽事上，例如去年的(de)(de)(de)G20會議，今年的(de)(de)(de)朱日和閱兵，天津全(quan)運(yun)(yun)會，LED小(xiao)間(jian)距顯(xian)示(shi)(shi)屏(ping)的(de)(de)(de)身影(ying)無(wu)處不在。 但是(shi)(shi)說其(qi)新產品也好，高(gao)密設備也好，顯(xian)示(shi)(shi)效果(guo)的(de)(de)(de)優(you)異伴隨的(de)(de)(de)是(shi)(shi)穩定性的(de)(de)(de)風(feng)險(xian)，一旦主(zhu)會場(chang)出現黑屏(ping)在國內將會造(zao)成政治事件(jian)或重(zhong)大國際影(ying)響，如天津全(quan)運(yun)(yun)會的(de)(de)(de)5環(huan)變4環(huan)，所(suo)以在選擇小(xiao)間(jian)距作為會場(chang)主(zhu)屏(ping)時(shi)，其(qi)穩定性考核是(shi)(shi)重(zhong)中(zhong)(zhong)之中(zhong)(zhong)，最(zui)為首要的(de)(de)(de)一條，便是(shi)(shi)不能黑屏(ping)。

3. 小間距(ju)LED顯示屏的結(jie)構設計

LED顯(xian)示屏通常以(yi)箱(xiang)體(ti)為基本單元，由(you)箱(xiang)體(ti)拼接成大屏。每(mei)個箱(xiang)體(ti)的(de)結構設(she)計相同，所以(yi)顯(xian)示屏產品的(de)結構設(she)計是以(yi)箱(xiang)體(ti)為單位(wei)進行，設(she)計箱(xiang)體(ti)結構方案，并(bing)借助樣品以(yi)及(ji)軟件分析和優化方案。

3.1箱體(ti)尺寸的界(jie)定

“堅持推廣和普及55寸超大屏幕液晶電視，是切實可行的推動中國液晶普及計劃的重要內容。” 這是一位從美國國際消費電子展參展歸來的一家國內彩電研發專家總結的。經過十余年的發展，隨著整體成本不斷下降、技術不斷升級和完善、應用領域不斷擴展，并在安防監控、多媒體(ti)廣告和公共信息發布、三(san)維影像系(xi)統(tong)、視頻會(hui)議等多個(ge)領域(yu)取得(de)了(le)不(bu)菲的(de)(de)成績(ji)。所以經(jing)過市(shi)場調研，需要(yao)研發一(yi)款能替(ti)代55英(ying)寸LCD的(de)(de)小間距(ju)顯示(shi)屏顯得(de)尤(you)為重(zhong)要(yao)，出技術以及成本界定，27英(ying)寸（如圖1）是一(yi)個(ge)合理的(de)(de)尺寸值，在2x2拼接的(de)(de)時候(hou)就可以完(wan)美的(de)(de)形成替(ti)代品。

圖1

并(bing)且(qie)小(xiao)間距LED顯(xian)示(shi)屏在監(jian)控指揮中(zhong)心(xin)使用(yong)的時候有很多優勢(shi)是(shi)LCD和(he)DLP無法超越的，例如箱體(ti)可以(yi)做到完全前維護、前安裝(zhuang)，產品依(yi)據(ju)BS476的國際防(fang)火要求設計，EMC 可以(yi)做到Class B等(deng)級等(deng)超高標準。

3.2無縫拼(pin)接的實(shi)現

拼(pin)接縫(feng)是小間距顯示屏的頑疾，更是DLP和CLD無法徹底解決(jue)的問題(ti)，其對顯示屏的影響主要表現(xian)為(wei)在(zai)拼(pin)接縫(feng)處(chu)出(chu)現(xian)亮線或者暗線，而它本(ben)身的幾何(he)錯位(wei)問題(ti)并不容易被察覺。

圖2 LCD拼(pin)接大(da)屏 圖3 DLP拼(pin)接大(da)屏

所以(yi)在LED顯示(shi)屏上(shang)一(yi)定要解決(jue)此問題，因為(wei)LED顯示(shi)屏是通(tong)過燈珠(zhu)(zhu)一(yi)顆顆的(de)(de)(de)(de)焊(han)接在PCB上(shang)面的(de)(de)(de)(de)，箱體的(de)(de)(de)(de)最邊緣的(de)(de)(de)(de)LED燈珠(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)心(xin)距(ju)離跟內(nei)部的(de)(de)(de)(de)燈珠(zhu)(zhu)距(ju)離都是一(yi)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)，所以(yi)兩個(ge)箱體拼接在一(yi)起的(de)(de)(de)(de)時候(hou)中(zhong)心(xin)距(ju)離也是一(yi)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)，這樣(yang)(yang)就會(hui)消除(chu)縫(feng)隙(xi)的(de)(de)(de)(de)影響。但是所有(you)的(de)(de)(de)(de)產品都是通(tong)過由通(tong)過CNC加工(gong)而來(lai)，即使再好的(de)(de)(de)(de)精度也會(hui)有(you)偏差出(chu)現(xian)，這樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)話就必須(xu)通(tong)過一(yi)種可(ke)調(diao)(diao)的(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)構來(lai)實現(xian)較好的(de)(de)(de)(de)顯示(shi)效果(guo)。為(wei)了達(da)到這種效果(guo)，從(cong)經濟(ji)實用(yong)型的(de)(de)(de)(de)角度出(chu)發構建(jian)了如下一(yi)種結(jie)(jie)構來(lai)調(diao)(diao)節縫(feng)隙(xi)的(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)構（如圖4），一(yi)個(ge)螺絲(si)可(ke)以(yi)頂出(chu)一(yi)個(ge)螺絲(si)可(ke)以(yi)拉緊(jin)形成互補的(de)(de)(de)(de)效應，來(lai)達(da)到無(wu)縫(feng)隙(xi)的(de)(de)(de)(de)效果(guo)。圖5為(wei)LED顯示(shi)屏拼接效果(guo)。

圖4 箱(xiang)體(ti)上下(xia)左(zuo)右調(diao)節螺絲

圖5 箱體拼接大屏(ping)效果

3.3防碰撞技術設(she)計

LED顯示屏(ping)燈(deng)板上封裝了很多LED小燈(deng)珠(zhu)，由(you)于在搬運或者安裝時一(yi)不小心就(jiu)容易把箱體(ti)邊緣的(de)燈(deng)珠(zhu)損壞，并且小間距的(de)LED燈(deng)珠(zhu)也十分的(de)難修，所以在結(jie)構上面一(yi)定要設計一(yi)種結(jie)構來避免(mian)和減少燈(deng)珠(zhu)的(de)損壞，如(ru)下(xia)圖5在箱體(ti)側(ce)面和底面增加(jia)凸臺以及導軌可實現其功(gong)能。

（a）箱體底面(mian)放在地上時 （b）箱體側面(mian)

圖5 箱體防(fang)碰撞圖

3.4備份(fen)技(ji)術設計(ji)

在器件故障中，開關電源故(gu)障(zhang)是(shi)第一位，所以(yi)對(dui)于高級備份(fen)場所（電(dian)視臺、監控(kong)中心）一般雙電(dian)源(yuan)備份(fen)，同時(shi)我司設計的(de)開關電(dian)源(yuan)具有(you)自動均流功能，即2個電(dian)源(yuan)同時(shi)半額輸出，這樣降低電(dian)源(yuan)的(de)工作負(fu)擔，延長電(dian)源(yuan)使用壽命，也避免電(dian)源(yuan)冷切換時(shi)造成的(de)電(dian)網沖擊，帶來的(de)顯示抖動或(huo)三次(ci)諧(xie)波引起設備重啟(qi)，同時(shi)在(zai)軟件端(duan)實時(shi)監控(kong)電(dian)源(yuan)狀(zhuang)態，在(zai)檢修期(qi)時(shi)可(ke)以(yi)快速更換，以(yi)排除故(gu)障(zhang)。

雙(shuang)信(xin)號(hao)(hao)組成2個獨(du)立(li)的(de)信(xin)號(hao)(hao)環路，這樣可(ke)(ke)以(yi)保證在一套環路出現故障(zhang)時，另外一個環路可(ke)(ke)以(yi)立(li)即切換過來，切換實(shi)際<0.1ms.對于部分電視(shi)臺需求電源接(jie)口熱備場所，可(ke)(ke)以(yi)增(zeng)加電源接(jie)插件，實(shi)現雙(shuang)路電源，雙(shuang)路信(xin)號(hao)(hao)上屏，在拼(pin)接(jie)器端通過備份板卡(ka)輸(shu)出2路獨(du)立(li)的(de)復制信(xin)號(hao)(hao)到2張發送盒。（如(ru)下(xia)圖6）

圖6 箱體信(xin)號電源(yuan)雙備份

4. 結束語

在(zai)實(shi)際(ji)小(xiao)間(jian)距LED顯(xian)示屏結(jie)構設(she)計(ji)中，通常不僅限于如上四點設(she)計(ji)是不夠(gou)的(de)，還需結(jie)合大屏的(de)應(ying)用環境應(ying)用做到(dao)模組、電源以及(ji)系統卡(ka)能完全(quan)前后維護，并且箱體要(yao)無外(wai)接線，可以減少(shao)其他外(wai)界(jie)環境帶來的(de)對線材的(de)破壞，從而(er)導(dao)致顯(xian)示屏顯(xian)示異(yi)常。因此(ci)，小(xiao)間(jian)距LED顯(xian)示屏結(jie)構設(she)計(ji)需要(yao)經(jing)過(guo)反(fan)復推敲(qiao)，實(shi)際(ji)應(ying)用測(ce)試才能夠(gou)使得(de)產品顯(xian)示的(de)更加完美更加完善。

參考文獻

SJ/T 11141-2012，LED顯示(shi)屏通用規范

陳根 家電產品(pin)設(she)計 化學工業出(chu)版(ban)社(she) 2010

威廉-立德 通用設計法則(ze) 中(zhong)央編譯(yi)出(chu)版(ban)社 2013

作者簡(jian)介(jie)：肖華勇（1989- ），男，河北滄州(zhou)，本科(ke)，深圳市奧拓(tuo)電子股份有限公司，結構(gou)副(fu)經理，從事LED顯示屏產品設計工作，E-mail:xiaohy@aoto.com。

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