奥拓电子-小间距LED显示屏的结构设计

肖华勇，吴振志，何昆鹏

（深圳市奥拓电子股份有限公司，深圳518057）

摘要：小间距LED显示屏的结构设计是影响显示屏的快速安装拆卸和显示效果的一个主要因素，结构设计贯穿了LED显示屏整个设计周期。本文主要探讨了“小间距”LED显示屏结构设计的注意事项，以及结构设计的方法和防止措施。

关键词：LED显示屏；小间距；连接；结构设计

中图分类号：TN873 文献标识码：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世纪90年代LED显示屏面市以来，随着显示屏技术进步及成本的下降，显示屏从户外逐渐走入户内，小间距技术的出现更是进一步拓宽了LED显示屏的应用领域，如今小间距显示屏正在从最初的专业领域走向商用领域，并开始引领行业的快速发展，应用场景不断获得突破，部分电影院已经开始尝试使用小间距LED显示屏替代传统影幕，为消费者带来更好的视听体验，租赁市场也随着商演活动市场的扩大蓬勃发展。 显示屏产品类型越来越多样化，能够满足不同客户的多样化需求，显示屏行业逐步发展壮大，具有非常广阔的发展空间。

小间距LED显示屏凭借着真正的无缝拼接、高性价比、出众的显示效果等优点，已经被越来越多地应用在控制室、指挥大厅、会议中心等关键场合，因此小间距LED显示屏结构设计是一个重要课题。

2. 小间距LED显示屏的结构设计要求

小间距LED显示屏是指LED点间距在P2.5以下的室内LED显示屏。小间距LED显示屏与其他室内显示设备相比，具有无缝拼接、模块化维护、色彩自然真实、显示均匀性更好，色域空间更宽等优点，小间距LED显示屏在室内显示市场具有巨大潜力。

小间距LED显示屏结构设计主要有以下几点要求：

2.1 16:9标准分辨率要求

16：9是指显示器的宽高比，即一个图像的宽度除以它的高度所得的比例，通常表示为 "x：y" or "x×y"，其中的冒号和叉号表示中文的“比”之意。

根据人体工程学的研究，发现人的两只眼睛的视野范围是一个长宽比例为16：9的长方形，所以电视、显示器、LED显示屏行业根据这个的黄金比例尺寸设计产品。

2.2 无缝拼接要求

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。

纵观LED小间距显示屏，其发光亮度高，并且在亮度要求不高的场合，同样亮度下更低的功耗；其显示面不反光，高对比度，满足在会议室等高端应用场合，并且LED小间距显示屏可以实现真正无缝拼接。

2.3防碰撞技术要求

目前LED箱体四周都没有保护灯的装置，因为随着市场的需求越来越多，间距做的越来越小，所以LED灯珠也做的越来越小，这样导致的结果就是灯珠很脆弱，在安装的时候一不小心就把灯珠碰下来，尤其是边缘的灯珠更容易碰坏。同样的情况在包装运输的时候也会发生，所以一定要研究一种方式能够保护灯的装置。

2.4备份技术要求

随着小间距LED显示屏使用逐渐成熟，凭借着其显示效果的独特优势，其应用场所由普通的会议室，监控室，展览展示发展到国家级的会议中心，监控中心，中央电视台，大型赛事上，例如去年的G20会议，今年的朱日和阅兵，天津全运会，LED小间距显示屏的身影无处不在。 但是说其新产品也好，高密设备也好，显示效果的优异伴随的是稳定性的风险，一旦主会场出现黑屏在国内将会造成政治事件或重大国际影响，如天津全运会的5环变4环，所以在选择小间距作为会场主屏时，其稳定性考核是重中之中，最为首要的一条，便是不能黑屏。

3. 小间距LED显示屏的结构设计

LED显示屏通常以箱体为基本单元，由箱体拼接成大屏。每个箱体的结构设计相同，所以显示屏产品的结构设计是以箱体为单位进行，设计箱体结构方案，并借助样品以及软件分析和优化方案。

3.1箱体尺寸的界定

“坚持推广和普及55寸超大屏幕液晶电视，是切实可行的推动中国液晶普及计划的重要内容。” 这是一位从美国国际消费电子展参展归来的一家国内彩电研发专家总结的。经过十余年的发展，随着整体成本不断下降、技术不断升级和完善、应用领域不断扩展，并在安防监控、多媒体广告和公共信息发布、三维影像系统、视频会议等多个领域取得了不菲的成绩。所以经过市场调研，需要研发一款能替代55英寸LCD的小间距显示屏显得尤为重要，出技术以及成本界定，27英寸（如图1）是一个合理的尺寸值，在2x2拼接的时候就可以完美的形成替代品。

图1

并且小间距LED显示屏在监控指挥中心使用的时候有很多优势是LCD和DLP无法超越的，例如箱体可以做到完全前维护、前安装，产品依据BS476的国际防火要求设计，EMC 可以做到Class B等级等超高标准。

3.2无缝拼接的实现

拼接缝是小间距显示屏的顽疾，更是DLP和CLD无法彻底解决的问题，其对显示屏的影响主要表现为在拼接缝处出现亮线或者暗线，而它本身的几何错位问题并不容易被察觉。

图2 LCD拼接大屏 图3 DLP拼接大屏

所以在LED显示屏上一定要解决此问题，因为LED显示屏是通过灯珠一颗颗的焊接在PCB上面的，箱体的最边缘的LED灯珠的中心距离跟内部的灯珠距离都是一样的，所以两个箱体拼接在一起的时候中心距离也是一样的，这样就会消除缝隙的影响。但是所有的产品都是通过由通过CNC加工而来，即使再好的精度也会有偏差出现，这样的话就必须通过一种可调的结构来实现较好的显示效果。为了达到这种效果，从经济实用型的角度出发构建了如下一种结构来调节缝隙的结构（如图4），一个螺丝可以顶出一个螺丝可以拉紧形成互补的效应，来达到无缝隙的效果。图5为LED显示屏拼接效果。

图4 箱体上下左右调节螺丝

图5 箱体拼接大屏效果

3.3防碰撞技术设计

LED显示屏灯板上封装了很多LED小灯珠，由于在搬运或者安装时一不小心就容易把箱体边缘的灯珠损坏，并且小间距的LED灯珠也十分的难修，所以在结构上面一定要设计一种结构来避免和减少灯珠的损坏，如下图5在箱体侧面和底面增加凸台以及导轨可实现其功能。

（a）箱体底面放在地上时 （b）箱体侧面

图5 箱体防碰撞图

3.4备份技术设计

在器件故障中，开关电源故障是第一位，所以对于高级备份场所（电视台、监控中心）一般双电源备份，同时我司设计的开关电源具有自动均流功能，即2个电源同时半额输出，这样降低电源的工作负担，延长电源使用寿命，也避免电源冷切换时造成的电网冲击，带来的显示抖动或三次谐波引起设备重启，同时在软件端实时监控电源状态，在检修期时可以快速更换，以排除故障。

双信号组成2个独立的信号环路，这样可以保证在一套环路出现故障时，另外一个环路可以立即切换过来，切换实际<0.1ms.对于部分电视台需求电源接口热备场所，可以增加电源接插件，实现双路电源，双路信号上屏，在拼接器端通过备份板卡输出2路独立的复制信号到2张发送盒。（如下图6）

图6 箱体信号电源双备份

4. 结束语

在实际小间距LED显示屏结构设计中，通常不仅限于如上四点设计是不够的，还需结合大屏的应用环境应用做到模组、电源以及系统卡能完全前后维护，并且箱体要无外接线，可以减少其他外界环境带来的对线材的破坏，从而导致显示屏显示异常。因此，小间距LED显示屏结构设计需要经过反复推敲，实际应用测试才能够使得产品显示的更加完美更加完善。

参考文献

SJ/T 11141-2012，LED显示屏通用规范

陈根 家电产品设计 化学工业出版社 2010

威廉-立德威尔 通用设计法则 中央编译出版社 2013

作者简介：肖华勇（1989- ），男，河北沧州，本科，深圳市奥拓电子股份有限公司，结构副经理，从事LED显示屏产品设计工作，E-mail:xiaohy@aoto.com。

作者照片：