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主要因素，結構設計貫穿了LED顯示屏整個設計周期。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。

關鍵詞：LED顯示屏；小間距；連接；結構設計

中圖分類號：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，隨著顯示屏技術進步及成本的下降，顯示屏從戶外逐漸走入戶內(nèi)，小間距技術的出現(xiàn)更是進一步拓寬了LED顯示屏的應用領域，如今小間距顯示屏正在從最初的專業(yè)領域走向商用領域，并開始引領行業(yè)的快速發(fā)展，應用場景不斷獲得突破，部分電影院已經(jīng)開始嘗試使用小間距LED顯示屏替代傳統(tǒng)影幕，為消費者帶來更好的視聽體驗，租賃市場也隨著商演活動市場的擴大蓬勃發(fā)展。 顯示屏產(chǎn)品類型越來越多樣化，能夠滿足不同客戶的多樣化需求，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顯示屏憑借著真正的無縫拼接、高性價比、出眾的顯示效果等優(yōu)點，已經(jīng)被越來越多地應用在控制室、指揮大廳、會議中心等關鍵場合，因此小間距LED顯示屏結構設計是一個重要課題。

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

小間距LED顯示屏結構設計主要有以下幾點要求：

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(jù)人體工程學的研究，發(fā)現(xiàn)人的兩只眼睛的視野范圍是一個長寬比例為16：9的長方形，所以電視、顯示器、LED顯示屏行業(yè)根據(jù)這個的黃金比例尺寸設計產(chǎn)品。

2.2 無縫拼接要求

液晶拼接大屏幕顯示技術在最大限度滿足客戶需求的同時一直無法避免物理邊框的影響，拼接后的拼縫依然沒能達到客戶的無縫拼接要求。

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(xiàn)之前，DLP可稱為無縫，但其光學拼縫無可避免。人的視覺神經(jīng)及其敏銳，使該光學拼縫依舊成為大屏幕顯示的瓶頸。

縱觀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合，同樣亮度下更低的功耗；其顯示面不反光，高對比度，滿足在會議室等高端應用場合，并且LED小間距顯示屏可以實現(xiàn)真正無縫拼接。

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燈珠也做的越來越小，這樣導致的結果就是燈珠很脆弱，在安裝的時候一不小心就把燈珠碰下來，尤其是邊緣的燈珠更容易碰壞。同樣的情況在包裝運輸?shù)臅r候也會發(fā)生，所以一定要研究一種方式能夠保護燈的裝置。

2.4備份技術要求

隨著小間距LED顯示屏使用逐漸成熟，憑借著其顯示效果的獨特優(yōu)勢，其應用場所由普通的會議室，監(jiān)控室，展覽展示發(fā)展到國家級的會議中心，監(jiān)控中心，中央電視臺，大型賽事上，例如去年的G20會議，今年的朱日和閱兵，天津全運會，LED小間距顯示屏的身影無處不在。 但是說其新產(chǎn)品也好，高密設備也好，顯示效果的優(yōu)異伴隨的是穩(wěn)定性的風險，一旦主會場出現(xiàn)黑屏在國內(nèi)將會造成政治事件或重大國際影響，如天津全運會的5環(huán)變4環(huán)，所以在選擇小間距作為會場主屏時，其穩(wěn)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，是切實可行的推動中國液晶普及計劃的重要內(nèi)容。” 這是一位從美國國際消費電子展參展歸來的一家國內(nèi)彩電研發(fā)專家總結的。經(jīng)過十余年的發(fā)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(jiān)控、多媒體廣告和公共信息發(fā)布、三維影像系統(tǒng)、視頻會議等多個領域取得了不菲的成績。所以經(jīng)過市場調(diào)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，出技術以及成本界定，27英寸（如圖1）是一個合理的尺寸值，在2x2拼接的時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(jiān)控指揮中心使用的時候有很多優(yōu)勢是LCD和DLP無法超越的，例如箱體可以做到完全前維護、前安裝，產(chǎn)品依據(jù)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無縫拼接的實現(xiàn)

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

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題，因為LED顯示屏是通過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(nèi)部的燈珠距離都是一樣的，所以兩個箱體拼接在一起的時候中心距離也是一樣的，這樣就會消除縫隙的影響。但是所有的產(chǎn)品都是通過由通過CNC加工而來，即使再好的精度也會有偏差出現(xiàn)，這樣的話就必須通過一種可調(diào)的結構來實現(xiàn)較好的顯示效果。為了達到這種效果，從經(jīng)濟實用型的角度出發(fā)構建了如下一種結構來調(diào)節(jié)縫隙的結構（如圖4），一個螺絲可以頂出一個螺絲可以拉緊形成互補的效應，來達到無縫隙的效果。圖5為LED顯示屏拼接效果。

圖4 箱體上下左右調(diào)節(jié)螺絲

圖5 箱體拼接大屏效果

3.3防碰撞技術設計

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現(xiàn)其功能。

（a）箱體底面放在地上時 （b）箱體側面

圖5 箱體防碰撞圖

3.4備份技術設計

在器件故障中，開關電源故障是第一位，所以對于高級備份場所（電視臺、監(jiān)控中心）一般雙電源備份，同時我司設計的開關電源具有自動均流功能，即2個電源同時半額輸出，這樣降低電源的工作負擔，延長電源使用壽命，也避免電源冷切換時造成的電網(wǎng)沖擊，帶來的顯示抖動或三次諧波引起設備重啟，同時在軟件端實時監(jiān)控電源狀態(tài)，在檢修期時可以快速更換，以排除故障。

雙信號組成2個獨立的信號環(huán)路，這樣可以保證在一套環(huán)路出現(xiàn)故障時，另外一個環(huán)路可以立即切換過來，切換實際<0.1ms.對于部分電視臺需求電源接口熱備場所，可以增加電源接插件，實現(xiàn)雙路電源，雙路信號上屏，在拼接器端通過備份板卡輸出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

在實際小間距LED顯示屏結構設計中，通常不僅限于如上四點設計是不夠的，還需結合大屏的應用環(huán)境應用做到模組、電源以及系統(tǒng)卡能完全前后維護，并且箱體要無外接線，可以減少其他外界環(huán)境帶來的對線材的破壞，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)過反復推敲，實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(guī)范

陳根 家電產(chǎn)品設計 化學工業(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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