奧拓電子-小間距LED顯示屏的結構設計

肖華勇，吳振志，何昆鵬

（深圳市奧拓電子股份有限公司，深圳518057）

摘要：小間距LED顯示屏的結構設計是影響顯示屏的快速安裝拆卸和顯示效果的一個(gè)主要因素，結構設計貫穿了LED顯示屏整個(gè)設計周期。本文主要探討了“小間距”LED顯示屏結構設計的注意事項，以及結構設計的方法和防止措施。

關(guān)鍵詞：LED顯示屏；小間距；連接；結構設計

中圖分類(lèi)號：TN873 文獻標識碼：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年代LED顯示屏面市以來(lái)，隨著(zhù)顯示屏技術(shù)進(jìn)步及成本的下降，顯示屏從戶(hù)外逐漸走入戶(hù)內，小間距技術(shù)的出現更是進(jìn)一步拓寬了LED顯示屏的應用領(lǐng)域，如今小間距顯示屏正在從最初的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域走向商用領(lǐng)域，并開(kāi)始引領(lǐng)行業(yè)的快速發(fā)展，應用場(chǎng)景不斷獲得突破，部分電影院已經(jīng)開(kāi)始嘗試使用小間距LED顯示屏替代傳統影幕，為消費者帶來(lái)更好的視聽(tīng)體驗，租賃市場(chǎng)也隨著(zhù)商演活動(dòng)市場(chǎng)的擴大蓬勃發(fā)展。 顯示屏產(chǎn)品類(lèi)型越來(lái)越多樣化，能夠滿(mǎn)足不同客戶(hù)的多樣化需求，顯示屏行業(yè)逐步發(fā)展壯大，具有非常廣闊的發(fā)展空間。

小間距LED顯示屏憑借著(zhù)真正的無(wú)縫拼接、高性?xún)r(jià)比、出眾的顯示效果等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被越來(lái)越多地應用在控制室、指揮大廳、會(huì )議中心等關(guān)鍵場(chǎng)合，因此小間距LED顯示屏結構設計是一個(gè)重要課題。

2. 小間距LED顯示屏的結構設計要求

小間距LED顯示屏是指LED點(diǎn)間距在P2.5以下的室內LED顯示屏。小間距LED顯示屏與其他室內顯示設備相比，具有無(wú)縫拼接、模塊化維護、色彩自然真實(shí)、顯示均勻性更好，色域空間更寬等優(yōu)點(diǎn)，小間距LED顯示屏在室內顯示市場(chǎng)具有巨大潛力。

小間距LED顯示屏結構設計主要有以下幾點(diǎn)要求：

2.1 16:9標準分辨率要求

16：9是指顯示器的寬高比，即一個(gè)圖像的寬度除以它的高度所得的比例，通常表示為 "x：y" or "x×y"，其中的冒號和叉號表示中文的“比”之意。

根據人體工程學(xué)的研究，發(fā)現人的兩只眼睛的視野范圍是一個(gè)長(cháng)寬比例為16：9的長(cháng)方形，所以電視、顯示器、LED顯示屏行業(yè)根據這個(gè)的黃金比例尺寸設計產(chǎn)品。

2.2 無(wú)縫拼接要求

液晶拼接大屏幕顯示技術(shù)在最大限度滿(mǎn)足客戶(hù)需求的同時(shí)一直無(wú)法避免物理邊框的影響，拼接后的拼縫依然沒(méi)能達到客戶(hù)的無(wú)縫拼接要求。

DLP由于成像原理決定其屏接縫隙比液晶拼接小很多，在高清LED小間距大屏幕出現之前，DLP可稱(chēng)為無(wú)縫，但其光學(xué)拼縫無(wú)可避免。人的視覺(jué)神經(jīng)及其敏銳，使該光學(xué)拼縫依舊成為大屏幕顯示的瓶頸。

縱觀(guān)LED小間距顯示屏，其發(fā)光亮度高，并且在亮度要求不高的場(chǎng)合，同樣亮度下更低的功耗；其顯示面不反光，高對比度，滿(mǎn)足在會(huì )議室等高端應用場(chǎng)合，并且LED小間距顯示屏可以實(shí)現真正無(wú)縫拼接。

2.3防碰撞技術(shù)要求

目前LED箱體四周都沒(méi)有保護燈的裝置，因為隨著(zhù)市場(chǎng)的需求越來(lái)越多，間距做的越來(lái)越小，所以LED燈珠也做的越來(lái)越小，這樣導致的結果就是燈珠很脆弱，在安裝的時(shí)候一不小心就把燈珠碰下來(lái)，尤其是邊緣的燈珠更容易碰壞。同樣的情況在包裝運輸的時(shí)候也會(huì )發(fā)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(shù)要求

隨著(zhù)小間距LED顯示屏使用逐漸成熟，憑借著(zhù)其顯示效果的獨特優(yōu)勢，其應用場(chǎng)所由普通的會(huì )議室，監控室，展覽展示發(fā)展到國家級的會(huì )議中心，監控中心，中央電視臺，大型賽事上，例如去年的G20會(huì )議，今年的朱日和閱兵，天津全運會(huì )，LED小間距顯示屏的身影無(wú)處不在。 但是說(shuō)其新產(chǎn)品也好，高密設備也好，顯示效果的優(yōu)異伴隨的是穩定性的風(fēng)險，一旦主會(huì )場(chǎng)出現黑屏在國內將會(huì )造成政治事件或重大國際影響，如天津全運會(huì )的5環(huán)變4環(huán)，所以在選擇小間距作為會(huì )場(chǎng)主屏時(shí)，其穩定性考核是重中之中，最為首要的一條，便是不能黑屏。

3. 小間距LED顯示屏的結構設計

LED顯示屏通常以箱體為基本單元，由箱體拼接成大屏。每個(gè)箱體的結構設計相同，所以顯示屏產(chǎn)品的結構設計是以箱體為單位進(jìn)行，設計箱體結構方案，并借助樣品以及軟件分析和優(yōu)化方案。

3.1箱體尺寸的界定

“堅持推廣和普及55寸超大屏幕液晶電視，是切實(shí)可行的推動(dòng)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(lái)的一家國內彩電研發(fā)專(zhuān)家總結的。經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展，隨著(zhù)整體成本不斷下降、技術(shù)不斷升級和完善、應用領(lǐng)域不斷擴展，并在安防監控、多媒體廣告和公共信息發(fā)布、三維影像系統、視頻會(huì )議等多個(gè)領(lǐng)域取得了不菲的成績(jì)。所以經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調研，需要研發(fā)一款能替代55英寸LCD的小間距顯示屏顯得尤為重要，出技術(shù)以及成本界定，27英寸（如圖1）是一個(gè)合理的尺寸值，在2x2拼接的時(shí)候就可以完美的形成替代品。

圖1

并且小間距LED顯示屏在監控指揮中心使用的時(shí)候有很多優(yōu)勢是LCD和DLP無(wú)法超越的，例如箱體可以做到完全前維護、前安裝，產(chǎn)品依據BS476的國際防火要求設計，EMC 可以做到Class B等級等超高標準。

3.2無(wú)縫拼接的實(shí)現

拼接縫是小間距顯示屏的頑疾，更是DLP和CLD無(wú)法徹底解決的問(wèn)題，其對顯示屏的影響主要表現為在拼接縫處出現亮線(xiàn)或者暗線(xiàn)，而它本身的幾何錯位問(wèn)題并不容易被察覺(jué)。

圖2 LCD拼接大屏 圖3 DLP拼接大屏

所以在LED顯示屏上一定要解決此問(wèn)題，因為L(cháng)ED顯示屏是通過(guò)燈珠一顆顆的焊接在PCB上面的，箱體的最邊緣的LED燈珠的中心距離跟內部的燈珠距離都是一樣的，所以?xún)蓚€(gè)箱體拼接在一起的時(shí)候中心距離也是一樣的，這樣就會(huì )消除縫隙的影響。但是所有的產(chǎn)品都是通過(guò)由通過(guò)CNC加工而來(lái)，即使再好的精度也會(huì )有偏差出現，這樣的話(huà)就必須通過(guò)一種可調的結構來(lái)實(shí)現較好的顯示效果。為了達到這種效果，從經(jīng)濟實(shí)用型的角度出發(fā)構建了如下一種結構來(lái)調節縫隙的結構（如圖4），一個(gè)螺絲可以頂出一個(gè)螺絲可以拉緊形成互補的效應，來(lái)達到無(wú)縫隙的效果。圖5為L(cháng)ED顯示屏拼接效果。

圖4 箱體上下左右調節螺絲

圖5 箱體拼接大屏效果

3.3防碰撞技術(shù)設計

LED顯示屏燈板上封裝了很多LED小燈珠，由于在搬運或者安裝時(shí)一不小心就容易把箱體邊緣的燈珠損壞，并且小間距的LED燈珠也十分的難修，所以在結構上面一定要設計一種結構來(lái)避免和減少燈珠的損壞，如下圖5在箱體側面和底面增加凸臺以及導軌可實(shí)現其功能。

（a）箱體底面放在地上時(shí) （b）箱體側面

圖5 箱體防碰撞圖

3.4備份技術(shù)設計

在器件故障中，開(kāi)關(guān)電源故障是第一位，所以對于高級備份場(chǎng)所（電視臺、監控中心）一般雙電源備份，同時(shí)我司設計的開(kāi)關(guān)電源具有自動(dòng)均流功能，即2個(gè)電源同時(shí)半額輸出，這樣降低電源的工作負擔，延長(cháng)電源使用壽命，也避免電源冷切換時(shí)造成的電網(wǎng)沖擊，帶來(lái)的顯示抖動(dòng)或三次諧波引起設備重啟，同時(shí)在軟件端實(shí)時(shí)監控電源狀態(tài)，在檢修期時(shí)可以快速更換，以排除故障。

雙信號組成2個(gè)獨立的信號環(huán)路，這樣可以保證在一套環(huán)路出現故障時(shí)，另外一個(gè)環(huán)路可以立即切換過(guò)來(lái)，切換實(shí)際<0.1ms.對于部分電視臺需求電源接口熱備場(chǎng)所，可以增加電源接插件，實(shí)現雙路電源，雙路信號上屏，在拼接器端通過(guò)備份板卡輸出2路獨立的復制信號到2張發(fā)送盒。（如下圖6）

圖6 箱體信號電源雙備份

4. 結束語(yǔ)

在實(shí)際小間距LED顯示屏結構設計中，通常不僅限于如上四點(diǎn)設計是不夠的，還需結合大屏的應用環(huán)境應用做到模組、電源以及系統卡能完全前后維護，并且箱體要無(wú)外接線(xiàn)，可以減少其他外界環(huán)境帶來(lái)的對線(xiàn)材的破壞，從而導致顯示屏顯示異常。因此，小間距LED顯示屏結構設計需要經(jīng)過(guò)反復推敲，實(shí)際應用測試才能夠使得產(chǎn)品顯示的更加完美更加完善。

參考文獻

SJ/T 11141-2012，LED顯示屏通用規范

陳根 家電產(chǎn)品設計 化學(xué)工業(yè)出版社 2010

威廉-立德威爾 通用設計法則 中央編譯出版社 2013

作者簡(jiǎn)介：肖華勇（1989- ），男，河北滄州，本科，深圳市奧拓電子股份有限公司，結構副經(jīng)理，從事LED顯示屏產(chǎn)品設計工作，E-mail:xiaohy@aoto.com。

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