LED显示屏技术方案

  LED显示屏异步控制管理系统又称LED显示屏脱机控制管理系统或脱机卡。主要用来显示各种文字、符号和图形或动画为主。画面显示信息由计算机编辑，经RS232/485串行口预先置入LED显示屏的帧存储器，然后逐屏显示播放，循环往复，显示方式丰富多彩，变化多样。其主要特征是：简单易操作、价格低、使用范围较广。

  LED显示屏简易异步控制管理系统只可以显示数字时钟、文字、特殊字符。LED显示屏图文异步控制管理系统除具有简易控制管理系统的功能外，最大的特点是可以分区域控制显示屏幕内容。支持模拟时钟显示、倒计时、图片、表格及动画显示。具有定时开关机、温度控制、湿度控制等功能。

  LED显示屏同步控制系统，主要用来实时显示视频、图文、通知等。大多数都用在室内或户外全彩大屏幕显示屏。LED显示屏同步控制系统控制LED显示屏的工作方式基本等同于电脑的监视器，它以至少60帧/秒更新速率点点对应地实时映射电脑监视器上的图像，通常具有多灰度的颜色显示能力，可达到多媒体的宣传广告效果。其主要特征是：实时性、表现力丰富、操作较为复杂、价格高。一套LED显示屏同步控制系统一般由发送卡、接收卡、和DVI显卡组成。

  显示屏上的控制卡种类很多，生产控制卡的公司也很多，例如 摩西尔，灵星雨，中庆，仰邦，诣阔，金涵等。

  随着近2年LED显示屏的快速的提升，LED控制卡的市场也变的更加广阔，尤其是09年刚刚新起的U盘LED控制卡目前使用的最多，可用串口连接电脑，也可用U盘传递信息，省电脑、免布线、支持模拟时钟、流水边框，U盘LED控制卡可省电脑、省布线。

  1、支持4扫、8扫、16扫的各种户内、户外、半户外单双色显示板，一卡多能任意设置。

  4、显示功能：支持文字、图片、动画、EXCEL表格、时间、温度、倒（正）计时等。

  1、支持4扫、8扫、16扫，支持各种户内、户外、半户外单双色显示板，一卡多能任意设置。

  2、最大可控范围单色40960点，双色点数减半，内置3个08接口和3个12接口，可扩展到8个接口。

  1、同上支持4扫、8扫、16扫的各种户内、户外、半户外单双色显示板，一卡多能任意设置。

  4、显示功能：文字、图片、动画、EXCEL表格、时间、温度、倒（正）计时等。

  1、支持4扫、8扫、16扫的各种户内、户外、半户外单双色显示板，一卡多能任意设置。

  2、最大可控范围单色40960点，双色点数减半，并且内置3个08接口和3个12接口，可扩展到8个接口。

  根据不一样的需要，能够正常的使用串口连接电脑，也能够正常的使用U盘传递信息。使用U盘控制卡可省电脑、省布 线，可控十万点，一卡通。

  “阵列式”控制管理系统由一块主控板、若干块副控板和安装在显示屏箱体内的若干个扫描板组成，相当于每个箱体中采用了一套控制管理系统进行控制，采用这种结构充分提高了显示屏的可靠性和显示的效果，在效果上提升的越来越明显，很好解决了高档LED显示屏播放视频时换帧频率不高、灰度等级不足、色彩均匀性不好等问题。经科技局组织的专家委员会鉴定，该技术已达到了国内领先、国际同种类型的产品的水平。

  此代控制管理系统的诞生又提高了元亨光电在屏体控制方面的技术优势，并使显示信号的处理技术获得进一步的改进。

  采用了“阵列式”控制管理系统之后，首先，可以将显示屏的换帧频率由60Hz左右提高到120Hz以上，远大于人的眼睛分辨能力，使人在观看时无任何频闪和水波纹现象出现，提高了显示的质量。

  其次，可以将显示屏红、绿、蓝三基色的灰度级别从256级提高到1024级，使颜色更加鲜艳，色彩还原性更好，显示的图像更真实。

  最后，采用LDVS信号进行传送，最大化地避免了信号的损失，使整个显示屏显示内容同步，提高了显示屏的一致性，整个显示屏无任何色差色块出现

  由于采用了阵列式控制管理系统，故能够大大降低控制管理系统用于产生灰度造成的显示屏亮度的损耗，据比较测算，传统的“集中式控制管理系统”的系统损耗在30%～40%之间，“阵列式控制管理系统”的系统损耗在8%～10%之间，控制系统损耗的降低，有利于提高显示屏的亮度，或者在同样的亮度条件要求下，降低显示屏的电流，进而达到节能降耗的效果。

  集中式控制管理系统，由于控制范围大，为了保持一定的刷新率，不得不采用降低扫描次数，减低亮度来形成灰度；由于阵列式控制管理系统控制范围小，可以大幅度提高扫描次数，亮度损失随之变小。阵列式系统的扫描次数，能够达到136场以上，而集中式最多能达到42场。

  一块200平方米的3906点/平方米规格的户外全彩色显示屏，如采用20mA的驱动电流，理论最大亮度能够达到15000cd/m2，如果要达到6000cd/m2的最大实际亮度，采用“集中式控制管理系统”，按照30%的系统损耗，则显示屏驱动电流为11.4mA/像素点，供电最大电流为607A；如果采用“阵列式控制系统”，达到6000cd/ m2的最大实际亮度，按照10%的系统损耗，则显示屏驱动电流为8.89mA/像素点，最大电流为474A，节能幅度达到21.9%。

  为提高屏体可靠性，增加维护的便捷性，元亨光电特研发出显示屏单点检测技术。通常LED显示屏出厂前对LED像素的检测是通过目测（即人眼观看其是否按调试程序发光），在长时间观看LED像素时，难免有一定视觉疲劳，漏判或误判，其工作效率也不高。使用屏体单点检测功能，只需运行相应程序，即可判断出像素的工作状态，从而做修复，大幅度的提升了屏体的可靠性。同时，随着LED显示技术的持续不断的发展，超大型LED屏涌现市场。此类屏体一般安装位置较高，观看距离较远，为显示屏的检测工作带来不便。对每个像素点的判断往往只能根据人为判断，在运用单点检测功能后，维护人员可方便的查找出故障点的坐标，快捷更换。

  LED显示屏亮度色度均匀性问题一直以来是困扰业内人士的一大难题，一般认为LED的亮度不均匀能够直接进行单点校正，来改善亮度均匀性，而色度不均匀是没有办法进行校正的，只可以通过对LED色坐标进行细分和筛选来改善。

  随着人们对LED显示屏的要求慢慢的升高，只对LED色坐标进行细分和筛选已不足以满足人们挑剔的目光，对显示屏做综合校正处理，使色度均匀性得到一定的改善是可实现的。首先，由于LED自身的不同导致在一定水平上的亮度和色度是不一致的（例如：使用同样的电流点亮同一生产批次的两个绿色LED，亮度可能会出现30%的变化，波长可能会出现10-15nm的变化）。其次，使用一段时间以后蓝色LED变暗程度最大，红色最小，但是最大的问题是一段时间以后LED变暗程度不同。因此，即使LED屏在工厂内是一致性非常完美的，但随着LED的变暗，一致性也会丧失，在不停使用三年以后LED屏的不一致性将会被显着的发现。为此，使用世界先进的单色亮度与色度校正技术（也称之为：亮度与色度签名技术），用以解决由于不一样的颜色发光二极管衰减不一致带来的显色颜色不一致问题。

  逐点校正系统是一套综合的能够为LED显示屏上每一个像素做测量和校正的软、硬件系统，这一系统能为整个屏的每一个像素校正亮度和色度，使其达到一致的表现特性。

  本项目拟采用强力高密度小间距产品，小间距高清LED显示技术，是采用小间距表贴封装LED作为显示面板，支持整屏无缝拼接，组成一个高分辨率的数字显示系统。在充分地对客户实际应用需求来做分析、对现场环境进行认真考察后，建议将LED高清晰度数字显示技术、多屏图像处理技术、信号切换技术、网络技术等的应用综合为一体，形成一个拥有高亮度、高清晰度、高智能化控制、操作方法先进的LED大屏幕显示系统。

  通过这套LED大屏幕显示系统能实现对的整个系统所需要显示的各种情况的动态监管，可随时对各种采集到的监控信号、网络信号及各种计算机图形信息进行多画面显示和分析，能够直观、完整、准确、清晰、灵活的显示任意有关来自各方面信息，便于及时做出判断和处理，实现实时监控和集中指挥、统一管控的目的。

  n节能环保：功耗低，设备寿命长，所有器件均不含铅汞等有害物，全金属外壳，完全无辐射；

  n可靠性：各项专业认证及严格的厂内测试保证了设备的稳定可靠，系统设计充分考虑了兼容性及冗余功能；

  n《电工电子产品基本环境试验规程试验A：低温试验方法》（GB2423.1-2001）

  n《电工电子产品基本环境试验规程试验B：高温试验方法》（GB2423.2-1989）

  n《电工电子产品基本环境试验规程试验Ca 恒定湿热试验方法》 GB2423.3-1993）

  n背后维护空间：默认1000mm，实际空间根据用户现场以及拼墙高度确定；

  液晶拼接大屏幕显示技术在最大限度满足客户需求的同时一直无法避免物理边框的影响，拼接后的拼缝依然没能达到客户的无缝拼接要求。

  DLP由于成像原理决定其屏接缝隙比液晶拼接小很多，在高清LED小间距大屏幕出现之前，DLP可称为无缝，但其光学拼缝无可避免。人的视觉神经及其敏锐，使该光学拼缝依旧成为大屏幕显示的瓶颈。

  帮助客户实现高能效的电能利用，强力采用独特的高效发光芯片和节能驱动IC结合的双效节能技术从根本上解决产品的峰值用电能耗，实时动态的用电技术，大大节约了客户连续使用时的用电能耗。

  在数字显示技术中，任意连续视频是由许多静止画面帧组成，其中每相邻两帧画面的更换时间，是衡量观众收看到的图像连贯、清晰的重要指标；

  LED显示屏的响应时间极短，在纳秒级别内，故与液晶和投影机相比，特别是在监控画面及播放动态视频的时候，具有极大的优势；

  为了达到正确的色彩调配，有必要根据工作环境的亮度来调整显示屏亮度使图像在强环境光下明亮清晰，在暗环境光下绚丽柔和，另外高亮度长时间的工作会给眼睛带来疲劳，室内高清晰、小间距LED屏为客户打造了一个环境亮度采集与显示终端亮度控制的互动系统，显示终端的亮度与环境亮度的变化智能自适应，同时可在系统中配置65536级亮度调节功能，将显示屏亮度从0CD/平方米-2500CD/平方米平均细分为65536级，客户可以自由选择现场所需要的亮度值；（如图2.6）

  屏幕的视角越大，位于屏幕左右两侧及上下方向收看到的屏幕图像越清晰，亮度越均匀；

  色域覆盖率是表征一款显示屏对色彩的还原能力，常用其三基色构成的三角形区域面积相对NTSC色域范围面积的百分比描述；

  LED小间距屏幕达到100%N制色域覆盖率；常规液晶或投影仅有75%左右的色域覆盖率；

  小间距LED屏配合强力自主研发的控制系统，具备高同步性，不会出现任何错位，能适应任何视频源流畅的播放显示；

  系统支持图像倍帧功能，可以将前端25或30帧的监控视频帧率倍化为50或60帧输出到大屏，有效的解决高速运动画面在大屏上出现拖影、卡顿等现象；

  系统支持前端模拟、数字、网络等各种信号源的接入显示及多种信号的混合显示。

  摄像机、网络视频解码器等信号源，通过CVBS接口将视频信号传输到大屏控制器，最后通过大屏控制器的DVI/VGA端口输出到LED屏显示；

  PC信号源等DVI/VGA信号，通过分配器输出一路接本地显示器，一路远传到大屏控制器的VGA输入端口，最后通过大屏控制器的DVI/VGA端口输出到LED屏显示；

  高清信号源（HDMI\DVI\SDI）通过转换以DVI/SDI信号输出，进入大屏控制器的DVI/SDI输入端口，最后通过大屏控制器的DVI/VGA端口输出到LED屏显示；

  IP球机，网络摄像机等编码信号经过交换机送入到大屏控制器，经大屏控制器网络高清解码板解码，最后通过大屏控制器的DVI/VGA端口输出到LED屏显示；

  显示部分采用强力SA系列室内小间距LED无缝大屏，此产品是专门取代传统大屏幕拼接显示产品而开发的一系列产品，具有显示画面柔和低亮高灰、高对比度、更宽的色域空间和更快的响应速度、任意大小尺寸无缝拼接、模块化维护等传统大屏幕显示产品无法实现的优点。

  强力SA系列小间距LED无缝大屏相对于市面上普通LED显示屏，除了拥有更为优雅、大气的外表外、更有宽视角，无噪声，低重量，低功耗，安装维护快捷方便等优点。搭配强力优秀的显示屏控制系统，使得本产品具备更高的清晰度、对比度。更为丰富的色彩及真是色彩的还原性，给观众呈现无与伦比的视觉冲击效果。

  大屏控制系统采用强力自主研发的综合视频处理设备，支持多种视频信号接入模式，支持模拟与数字视频矩阵切换功能，支持解码、大屏控制、图像拼接、漫游功能；能与传统的模拟矩阵系统及中控系统无缝结合，组成功能强大的视频监控系统。

  n控制系统采用机架式模块化设计，可以根据客户实际需求灵活选择相应接口的输入输出板卡；

  n系统所有关键部件（如电源、风扇等）均采用冗余设计且支持热插拔，方便进行维护；

  n系统具备安全多样的运维功能，直观的展现系统当前的运行状态，便于及时解决系统运行中出现的各种故障问题，如下图；

  运维界面实时显示系统风扇状态、电源状态、网络状态、CUP状态、内存状态，各业务数据展现一目了然。

  整个大屏幕系统能轻松实现任意拼接、叠加、缩放、拉伸、画中画显示，为用户提供灵活多样的显示应用模式。

  支持画面按任意大小进行放大、缩小，满足在多画面情况话对于重点画面的放大显示，看清画面细节。

  支持在全屏任何位置开出一个虚拟的显示屏，可以输入所需的文字（例如：热烈欢迎领导莅临参观），虚拟显示屏的位置、大小、背景颜色、字体颜色都可以随意调节。

  支持显示器或控制软件与大屏显示相同画面；支持在信号显示到大屏上之前可以预览其内容，有助于操作员正确操作显示信号， 消除开错信号、开出黑屏信号等错误操作的可能；

  强力大屏幕显示系统管理软件DH-DSCS是为大屏幕拼接显示墙开发的应用管理系统，其主要功能是为用户提供对显示拼接墙上的各类应用窗口的控制和管理，对外部输入信号的调用，对显示屏的控制以及实现对矩阵、集中控制设备等相关外围设备的控制与管理。提供友好而简便的人机操作界面，对显示墙的操控方便快捷，操作直观，彻底改变了传统显示拼接墙系统操作复杂的缺陷。

  DH-DSCS软件采用B/S架构，局域网内任意一台PC均可通过IE浏览器访问、设置、操作，而不需要预先安装任何客户端软件，避免专用控制电脑单点故障给系统带来的失控风险。DH-DSCS软件还可平滑运行于强力全新开发的便携式无线控制终端。通过平板电脑、手机等手持设备作为控制终端，来实现对大屏全部的移动操作控制。

  多区块控制：界面美观，功能实用，一套软件不仅可以控制多套大屏幕，还可以控制两侧电视墙；

  底图加载功能：支持超高分辨率高清底图输出功能，保证每一个屏幕都有点对点底图显示，通过网络上传，可快速更新；

  超高分显示功能：当前，超高分辨率GIS地图、管线图等应用层出不穷，超高分采集功能不可或缺，该功能广泛运用于公安、电力、煤矿、石油、天燃气、水利等领域；

  云台控制功能：兼容国内主流视频监控平台，可对球机的转动、变倍、变焦等进行操作；

  用户权限管理：将用户控制大屏幕和配置大屏幕等业务模块进行全方位权限管控，确保用户业务流管理的顺利实施；

  事件驱动报警功能：采用了最先进的面相对象技术，将设备故障、视线遮挡、移动侦测等作为统一报警事件集，当报警触发后，大屏幕自动显示报警视频，用最醒目的方式提醒用户；

  背光调节功能 ：可根据环境亮度情况，调节显示单元的亮度输出，达到节能环保和保护视力的作用；

  定时开关机功能 ：可以设定日期时间，周期性开启或者关闭大屏幕，避免人员下班后未及时关闭大屏幕的情况；

  多用户协作功能 ：可以有多个用户，按照各自级别同时管控大屏幕，支持两级以上的用户权限管理；

  预案轮巡 ：支持预案的保存，预案名称自定义管理，至少支持20个以上的预案数量，支持预案的轮循；

  PC软件采用B/S架构，局域网内任意一台PC均可通过IE浏览器访问、设置、操作，而不需要预先安装任何客户端软件，避免专用控制电脑单点故障给系统带来的失控风险。

  一般只是把显示图形、文字的LED显示屏称为图文屏。图文屏的主要特征是LED点阵中各发光器件只有亮或灭，而强弱不能控制，也就是说此类屏没有灰度等级控制。

  图像显示屏是相对于图形显示屏而言的，是指那些具有灰度等级的显示屏，它所显示的画面更生动逼真，图像屏的主要特征是利用有限的灰度等级和颜色调制显示出颜色和灰度要求不高的图像。

  基于的撇示屏控制管理系统的研究能够接收视频信号并显示运动的、清晰的、全彩色图像的LED显示屏就称为视频显示屏。

  通信显示屏是一种异步显示屏，异步方式是指LED屏体本身就具有存储及自动播放的能力，在PC机上编辑好的文字及无灰度图片等显示信息或者是汉字的区位码、图片号等和各种控制命令通过串口或其他网络接口传入LED屏控制器，调用预先存放在控制器的各种数据信息，按照要求把接收的指令处理成显示屏需要的点阵数据，发布到显示屏上。此类屏一般没有多级灰度显示能力，主要用于显示文字和简单的图形信息，可以多屏联网。这一方式必须需要一个带CPU的控制器对信息进行处理。

  实时映射屏是一种同步显示屏，基本功能是实现LED显示屏实时映射计算机屏幕内容，包括在多媒体卡的支持下显示Video视频图像。把数据从主机显卡的特征口或视霸卡上把显卡处理好的要显示数据取出来，然后对这些数据做一定的处理送到LED显示屏。这种方式可以不用带CPU的控制器，甚至只需要做出一块硬件卡就可以实现。

  256级灰度LED显示系统能使LED显示屏完成与计算机同步显示，并使之达到高性能显示效果。256级灰度LED显示控制由多媒体卡、视频控制器、长线驱动，接收卡及显示单元构成。视频控制器从多媒体卡的标准显示接口获取数字化的显示信号，将其转换为显示屏所需的信号格式，它还可以从计算机的标准接口获得控制信号，用户通过计算机软件完成LED显示屏的控制调节，并使得显示屏能适应不同规格多媒体卡，具有高度的兼容性。

  利用电缆、光纤等有形物理介质作为媒介的通信方式。就应用来说一般都是通过专用的通道进行数据传输，这种方式费用较高，相信将来基于公共网的有线通信将会得到更广泛的应用。利用Interent进行数据传输也是本系统使用的主要方式之一。

  在通信距离范围内的LED屏控制器和监控中心之间通过无线电波把信息从监控中心送出的方式。这种方式节省系统投资，缩短建设周期，减少了系统被盗的可能性。这种通信的方式有类似于手机短消息的形式利用GSM、GPRS或者CDMA网络进行传输，也有利用广播塔，使用FM或者AM方式进行信号的发射和接收。

  如果说LED模组、LED电源、线材是LED显示屏播放的硬件基础，那么控制管理系统就是其对应的软件部分，类似于电脑的“驱动”。

  解读LED显示屏的控制系统有哪些，以及在选择LED显示屏控制系统时候应该注意的事项。

  首先我们知道，LED显示屏分为单（双）色和全彩两个大类，那么对应的LED显示屏控制系统也区分为两个大类，单（双）色控制系统和全彩控制系统。另外，我们还需要根据LED显示屏是同步播放还是异步播放内容来区分控制系统为同步系统和异步系统。

  单双色LED显示屏的播放内容大多数为走字文件，如诸多的商店门头显示走字，还有会议会标显示走字，等等，这类播放内容的文件比较小，大多为几K，最多到1—2M，所需内存比较小，故而单双色LED显示屏的控制系统大多为异步卡。该控制系统的发送方式有串口，网口，USB口，以及越来越流行的手机WIFI发送。

  单（双）色LED显示屏控制系统一般都有回读功能，即只要打开对应的软件，回读一下控制卡参数，就可以在相应的编辑界面输入不同的文字内容，编辑完毕点击发送，即可替换掉原来播放的文字内容。

  全彩LED显示屏的播放内容大多为图片，视频，PPT等数据比较大的文件，根据播放需求，我们既可以采用同步播放系统，也可以采用异步播放系统。

  同步播放系统多用来播放视频、PPT，其主体功能是与电脑的显示器同步显示播放内容，即电脑上播放什么，LED显示屏播放什么，主要应用于会议、办公室、舞台、大型展厅等。

  一般在电脑显示设置处设置为“复制模式”（或少数多屏同步播放要求“扩展模式”）。同步播放系统比较受欢迎的品牌有以下几家：诺瓦、灵星雨、卡莱特、凯视达、灰度、中航等等，其中在舞台大屏应用方面市场占有率比较高的是诺瓦和凯视达。

  异步播放系统多用来循环播放通知、广告、宣传图片、宣传视频，其主体功能是将要播放的文字、图片或视频等内容发送到异步存储卡中，进行循环播放，多应用于小型展厅、街边广告屏、门头屏、交通诱导屏等场景。

  近年来，随着4G技术成熟的推进，异步播放系统加载4G模块的结合也在交通诱导屏、街边立柱屏等需要远程发送控制的应用场景中大受欢迎。异步播放系统比较受欢迎的型号有诺瓦的TB系列，灰度的C系列，卡莱特的C系列等等。

  当然还有一些小众的应用场景，如异形屏、酒吧大型复合造型屏等，这方面国内厂家比较受欢迎的品牌是摩西尔，其研发异形屏的显示效果还是不错的。

  还有一些客户有其他的使用需求，比如加上音响的需求，加上光感探头来调节显示屏亮度的需求，远程控电的需求等等，这些都是加载对应的模块都能轻松实现。