“建筑媒体”广告 玻璃幕墙LED显示屏应用及工程设计因素

据统计,中国建筑玻璃幕墙面积达25亿平方米,这是潜力巨大的户外广告市场。通过LED等技术手段,让大楼玻璃幕墙变成一个立体的光电广告载体,这种叫做“建筑媒体”技术,给LED透明屏带来了绝佳的机会。

LED幕墙的应用:

玻璃幕墙LED显示屏设计概念是将LED透明屏设计与玻璃幕墙系统相结合,完成建筑显像系统。LED幕墙屏基于LED材料显示技术、多媒体技术和外墙形象的艺术设计创意视角,加上声音和图像等设计元素,构成一个新的幕墙艺术形式。因为显示背景是通透的,可以使广告画面给人悬浮在玻璃幕墙上的感觉,具有很好的广告效果和艺术效果。


LED幕墙设计因素:

在设计LED幕墙屏屏体时,除了考虑显示内容、空间条件、屏体尺寸、像素等重要因素,同时需确保生产工艺、技术指标等适合玻璃幕墙实际应用需求,再结合项目造价,进行合理设计。



一、点间距
点间距是相邻的两个LED灯珠中心之间的距离,单位是mm。视觉颗粒感主要来自人眼有一定的分辨力,在一定距离观看两点,当两点紧密到一定程度时,人眼将无法分辨。近两年随着LED透明屏制造技术的提高,玻璃幕墙LED显示屏分辨率不断提升,玻璃幕墙显示设计已从初始选择最小的点距规格方案提升到选择合适的点距规格方案。

下表格将威特姆Isky-7.8/12.5、ISky-10.4、ISky-12.5、ISky-15.625四种规格进行对比,其中最小视距为人眼分辨不出像素点颗粒的距离,但这个距离长时间观看会损伤视力,最佳视距为观看屏幕舒适的距离,也是最清晰的距离。

型号规格

点间距(mm

像素密度(点/㎡)

透视率

最小视距(m

最佳视距(m

高清1920×1080的屏体面积(㎡)

标清1280×720的屏体面积(㎡)

ISky-7.8/12.5

7.8/12.5

10240

75%

8

24

202.5

90

ISky-10.4

10.4/12.5

7680

80%

10

30

270

120

ISky-12.5

12.5

6400

85%

12

36

324

144

ISky-15.625

15.625

4096

90%

16

48

506.25

225

威特姆光电       透明LED幕墙屏Isky规格


通过上表分析可得出:

1.点间距是LED幕墙屏型号重要依据,也决定屏幕最终显示效果。型号越小,点间距越小,像素密度越高,越适合高清内容的播放。

2.点间距和通透率是两难的选择,点间距越小,通透率一般越低。这是因为点间距越小,像素密度也越高,单位面积内LED灯珠排布更多,必然失去一部分通透性,而高通透率恰好就是透明屏最大优势所在,而提高通透率的代价就是点间距扩大,这就影响它画面的清晰度和显示效果。
但随着技术进步,点间距和通透率是可以进一步提高,达到一个大理想平衡点,比如通透率达到90%以上,像素密度做到3~6mm间距。

3.观看距离是选择型号的重要依据,观看距离越远,一般屏体面积越大,适合选大型号产品;观看距离越近,屏体面积越小,选小型号产品。


玻璃幕墙LED显示屏点间距


二、封装技术

决定LED品质的一个因素是主要材料,如箱体材质、芯片、灯珠、电源等,另一个因素是封装工艺。像素封装技术关系到整个透明屏的色彩饱和度、视角等显示效果和生产成本、质量稳定性等,透明LED幕墙封装技术主要为表贴SMD模式,表贴是指将封装好的发光管粘贴在电路板上,然后进行集成电路焊接工艺加工成屏体。它散热性好、色彩均匀,整个屏体可以正面维护,大大减小了维护成本和难度;同时,在封装过程中进行填充金属化合物,混色效果好,发光柔和。

三、 LED控制部分


LED控制部分是决定显示效果的核心部分,控制电路内置高性能单片微型控制芯片。控制器通过内部控制程序向LED驱动芯片发送控制信号和数据,LED驱动芯片接收到信号后,产生相应的动作,从而对每一路红、绿、蓝LED发光芯片实现单独控制。

3.1 驱动系统
LED驱动部分的功能是接收颜色数据并驱动LED透明屏按该数据所表示的亮度值显示,通常有恒流、稳压、恒压-恒流3 种方式。

恒流驱动电路输出的电流是恒定的,输出的直流电压随负载阻值变化而变化,整个电路不怕负载短路,但严禁负载完全开路。稳压电路输出固定电压,输出电流随负载的增减而变化,整个电路不怕负载开路,但严禁负载完全短路。先恒压再恒流方式是最理想的驱动电路,既要检测LED电流,又要控制LED电压,有利于提高LED寿命,减小功耗,一般用于高档LED产品中。


3.2 控制系统
LED的显示效果取决于通过它的电流与电压的大小、时间等,所以控制系统主要是控制LED的电源输出。目前,PWM(脉冲调制)控制方式设计的LED电源,转换效率高达80%~90%,且输出电压或电流十分稳定,属于高可靠性电源。
PWM可以控制LED开和关的时间比例,通过将时间比例划分为若干等级,使LED显示出相应数量的灰度等级(灰阶)。三基色的灰度等级的乘积,是显示屏理论上可以再现的颜色数量,一般为256 级,颜色数达到16.7M,就可显示24位真彩色的信息。
一般PWM 的频率大于100Hz,否则在观看时会有显示的闪烁和扫描线。现在灰度等级为10 位的大屏,刷新频率大多为800 ~ 1000 Hz, LED行业透明屏刷新率一般在1920Hz以上。


四、网络及设备互连

与局域网的互联的方式是采用当今最流行的以太网方式进行互联。

如下图:


在屏幕控制机内安装一块以太网网卡,用网线把网卡与LAN的Hub/Switch(集线器/交换机)相连。即可实现与局网的互联,在部分一个应该注意的问题是网络安全,网络安全防计算机病毒和防止黑客侵入实际中主要是防病毒,常用的方法用防火墙或防病毒软件病毒监测与杀毒。

透明LED幕墙屏与其它网络和设备互联,是通过其它网络已经实现的与计算机网络的连接而进行的间接互联,比如数码相机.打印机、扫描仪、绘图仪等与计算机相连后,再连入显示屏系统网络。


五、显示需求


1)单元模块化规划,整屏“无拼缝”。播放视频时,图像不会被拼缝切割,然后影响视觉观看效果。
2)整屏颜色与亮度高度一致性与均匀性,逐点可校对。彻底避免了色差、暗角、暗边、“打补丁”等现象。
3)因为户外光线影响较大,LED幕墙屏亮度要求达到4000cd/㎡以上。而且支持智能调理亮度,可根据周围环境明暗变化,画面愈加舒适,细节完美出现。
4)宽视角,支持水平140°/垂直140°大视角显现,满意不同角度观看效果,覆盖更多受众人群。

六、安装方式

在避免破坏玻璃幕墙外观及结构的前提下,根据现场实际情况,安装方式也会不一样:

全隐框:就是把LED透明屏固定在铝合金框架上,上下对应铝合金框格的上下方横梁,玻璃的两边分别对应铝合金框格左右两个竖杆。
 

 半隐框:由于竖明横隐玻璃幕墙和竖隐横明玻璃幕墙都称为半隐框玻璃幕墙,所以这种半隐框的幕墙玻璃有两种安装方式。竖明横隐是将玻璃安装嵌在槽内固定,左右横向再用玻璃胶粘贴加固;竖隐横明幕墙玻璃要把玻璃放在横杆的铝合金镶嵌槽内,再在玻璃外面加盖压板,并将铝合金竖杆隐藏在玻璃的后面。

 

明框:明框幕墙玻璃类型结构不管是采用特殊铝合金型材制作的骨架和玻璃框还是以型钢为骨架,整个幕墙中的铝合金框架都会显露在外面。


玻璃幕墙LED显示屏挂件式安装结构

 
挂架式:这是一种立柱与不锈钢挂件焊接的安装方式,是将挂件的四个爪与幕墙玻璃孔相连,一个孔对应一个爪。也可以说成先在玻璃的四角各钻一个孔,再将玻璃固定在不锈钢挂件的四个爪上。
 
无骨架:在无骨架幕墙上的玻璃也可以称为结构玻璃,这种幕墙多用于建筑的首层,和大厦落地窗相似,其玻璃是以吊装的形式安装,是一种使用间隔匀称的吊钩或特殊型材从上方把玻璃悬挂吊起来的方法。操作步骤是首先采用特殊型材吊钩固定在槽钢的主框架上,然后再把槽钢悬挂吊装在板底或梁下,要加强玻璃的刚度还可以在玻璃的上下各加设支撑框架或横档。

七、外形结构

比如建筑物玻璃幕墙结构,不是常规平面造型,比如弧形、扇形、三角形、圆形等结构,这个时候就需要特殊设计要求。使玻璃幕墙LED显示屏更好适应环境的整体结构和使用要求。


由于外观各异,结构互不相同,对研发能力和生产工艺要求更高。如果厂商技术不过关,拼接出来的LED玻璃幕墙会因拼缝间隙过大、拼接面不连续而造成的外观不平整等诸多问题,从而影响观看效果,破坏整体设计的美感。更重要的是,特殊外形的LED幕墙屏的电路和结构的设计更复杂,对生产厂家的研发能力提出了很高的要求。


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