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实战经验:LED 显示屏的室内场所应用设计方案(下)
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日期:2015-11-13 06:50 信息来源:德彩光电

   LED 显示屏室内安装设计   
3.1 确定安装位置
主席台宽 15m,两边有侧台和侧幕,设定宽 12m、高 6.2m的显示屏,既不影响视频会议显示,又不影响演出背景显示,采用 P3.1 规格的产品,可以显示 1 个满屏的全高清视频图像,也可以同时无损显示 4 个高清视频图像。

屏体的安装位置与最佳视距、视角有直接关系。GB50464-2008《视频显示系统工程技术规范》中数据和像素中心距公式H=k·d。其中H 为最大视距 ;k 为视距系数,一般取 345;d为字符高度,字符为 16 点阵汉字。根据公式计算,理想视距H = 345×16×3.125 = 17.25m ;最小视距为= 1/2理想视距= 8.6m。综合两个距离,结合主席台的应用情况、会议区摄像及电视的摆放位置,建议第一排首长观看 LED 大屏幕的最佳距离为 18.3m。

根据人眼的视觉特性,人眼对垂直视角 15°、水平视角30°的长方体看得最清晰,不易疲劳。根据测算,第一排首长距离 LED显示屏幕为 18.3m,屏高 6.2m,屏宽 12m,垂直视角α=16°,水平视角β 为 36.3°,效果比较理想。视觉计算如图 1、图 2 所示。



经测算,大屏幕安装在主席台上,屏后安装维护空间及通道 5m,屏前距主席台边沿 12m,屏体安装距地面 1.35m。

3.2 安装基础设计
LED 大屏都是由若干个箱体组成,业界分为简易箱体和标准箱体(也叫防水箱体,有后盖)。户外LED显示屏一般都用防水箱体,户内多用简易箱体。 LED 芯片封装为像素后,按照一定规则排列在电路板上,封装并进行防水和加固处理,形成一个模组,模组分辨率一般为 64×48,多个模组组合封装在一个箱体中,就形成了箱体单元。每个箱体单元可作为独立的显示单元进行通电和数据显示测试,以某品牌产品 P3.1 为例,箱体单元的参数如下 :尺寸 (W×H×D) 为0.4m×0.3m×0.1m,分辨率为 128×96,重量为 5kg(40 kg/㎡),平整度 ≤ 0.2mm, 峰值功耗 120W(1000W/㎡), 平均功耗40W(330W/㎡)。

3.2.1 电源设计
礼堂属于重要场所,按二级负荷设计。该项目采用两路电源同时供电,当发生电力变压器故障或线路故障时,不致中断供电,另一路电源能负担全部负荷。根据《视频显示系统工程技术规范》,结合厂方设计参数,LED 显示屏满负荷用电功率,按每平方米 1000W 计算。主屏、辅屏和会标屏总负荷为 110kW,平均功率为 36.3kW。按照 LED 电源功耗设计安全规范,电源功率设计时要留有余量,一般电源的功率= LED 的功率 ×1.2,则项目中 LED 显示屏的总功耗为 132kW。

LED 器件抗浪涌的能力是比较差的,特别是抗反向电压的能力。在电源设计时,一是要设计智能配电箱,能够实时监测整个 LED电子显示屏的负载运行情况,二是在配电前端安装UPS 或净化电源,三是对电源线进行合理的规划。项目的电源配置考虑到 UPS 的功率因数和最佳运行效率,UPS 额定功率为 132/0.8=165kV·A,电源型号为 GES-NT 160kV·A 模块化 UPS。在地下一层配电室安装 160 kV·A UPS 和蓄电池柜(后备时间 0.5h),从总配电汇流铜排压线引接 120m㎡4+1电缆至 UPS 输入输出配电柜 350A 空开,直接引接至 UPS 输入,UPS 输出引接至 UPS 输入输出配电柜 300A 空开,下引90m㎡4+1 电缆引接至 LED 大屏智能配电箱。

LED 器件抗浪涌的能力是比较差的,特别是抗反向电压的能力。在电源设计时,一是要设计智能配电箱,能够实时监测整个 LED 显示屏的负载运行情况,二是在配电前端安装UPS 或净化电源,三是对电源线进行合理的规划。项目的电源配置考虑到 UPS 的功率因数和最佳运行效率,UPS 额定功率为 132/0.8=165kV·A,电源型号为 GES-NT 160kV·A 模块化 UPS。在地下一层配电室安装 160 kV·A UPS 和蓄电池柜(后备时间 0.5h),从总配电汇流铜排压线引接 120m㎡ 4+1电缆至 UPS 输入输出配电柜 350A 空开,直接引接至 UPS 输入,UPS 输出引接至 UPS 输入输出配电柜 300A 空开,下引90m㎡ 4+1 电缆引接至 LED 大屏智能配电箱。

3.2.2 箱体安装
LED 显示屏箱体有铁箱体、铝箱体和压铸铝箱体,3 种箱体应用于不同场合。压铸铝箱体主要用于高端和租赁,其特点是 :模块化,连接简单,无风扇自然散热,超静音,效果较好,本项目采用的是压铸铝箱体。箱体安装维护支架为宽 12m、高 6.85m、深 0.8m,主屏箱体重量为 2 976kg,箱体维护支架重量与箱体重量大致相同,整个屏体安装总重量为 6t,承重面积为 9.6㎡(12m×0.8m),每平方米要承受 625kg 的重量,因为舞台下面为没有支撑立柱的地下室,所以需要在LED 屏体下面安装一个 12m×1.2m 的承载基础,扩大承重面积。辅屏重量为 480kg,耳墙中部有横梁,填充部分为空心砖,先在横梁上安装承重框架,而后把箱体固定到框架上。

LED 显示屏钢结构架体应严格按照确认后的设计图纸、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205-2001)及其他现行施工验收规范要求进行施工,框架、支撑架、显示屏箱体、控制器箱体等产品构件应安装牢固、结构稳定、边角过渡圆滑,无飞边、无毛刺,各种固定螺栓紧固,金属构件需接地良好。在北方,人体静电、电路静电都会给 LED 显示屏带来意外伤害,要可靠地实现工作接地,把数字电路等电位与大地相接,建立 LED 显示屏系统静电荷泄放通道。

3.3 系统安装调试
LED 显示屏发展到小间距、高密度 TV 屏,物理像素间距已经不是制约其显示清晰度的主要因素,不能用高显示分辨率替代清晰度。显示屏的清晰度是人眼对显示屏分辨率、均匀性、亮度、对比度等多项因素综合的主观感受,而要达到主观感受的一致性,首先要 LED 各项性能参数一致。这就要在前期元器件筛选、LED 参数细分的基础上,进行后续的精确校正。

3.3.1 屏体像素亮度、色度均匀性要求
在生产制造各环节,对 LED 参数的均一性会产生不同的影响,同时在故障板更换后,不进行调整会出现明显的亮区;为使各种显示图像平滑、色彩还原真实、亮度均匀,需要对特定区域特定像素进行逐点亮度、色度均匀性的调整。

3.3.2 色彩还原技术要求
目前各种 LED 显示技术尽管一般都采用RGB 作为三基色,但是三基色对应的色坐标是不完全相同的,部分产品存在色彩饱和度高和色域不完整的问题,需要严格按照色彩理论进行光强和色坐标校正,确保显示出理想纯净的颜色,实现显示屏的动态白平衡。

3.3.3 快速运动图像补偿技术
LED 显示屏是按逐行方式进行显示的,而摄像机视频信号采用隔行扫描方式,在隔行向逐行转换中对静止画面和运动画面应采取不同处理方法才能既保证静止画面的清晰度,又能去除运动画面的拖尾现象。

3.3.4 单点校正技术
单模块亮度、色度校正技术可以实现对单个模块进行亮度和色度的校正,该技术很好地解决了屏体更换模块后,新模块与旧模块之间的色差问题。单点校正系统会对每个显示屏单元板中的每个像素进行单独控制,包括其亮度和颜色的控制,以获得前所未有的均匀度,生成最为清晰的图像。同时,为了提高色彩还原度,减小图像在处理与传输过程中的衰减和失真,选用性能可靠的图像处理器和光纤传输器也是很有必要的。

结束语:
本文针对多功能礼堂舞台演出和高清视频会议显示需求,从点距选定、像素封装、视距确定、电路设计、安装基础及系统调试等方面较为全面地介绍了室内 LED 显示屏的设计方法和注意事项,能够提升从业人员室内 LED 显示屏的规划设计能力,对于 LED 显示屏在室内的应用有很大的推动作用。


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