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LED显示屏核心参数剖析

来源：www.led985,com 日期：2020-07-18

四、 LED显示屏 (一) 功耗 功耗是指屏体在单位时间内在单位面积所消耗的功率，常用单位是W/㎡。广告商尤其在意这个参数。 功耗分为平均功耗和最大功耗。最大功耗是在整屏打255级白平衡，即亮度最高时的损耗值，在计算屏体的应配电源数量、配电柜总瓦数以及供电电缆平方数时会用到；平均功耗则是平时播放正常视频时的损耗值，一般在最大功耗的30%-50%，在计算屏体正常运行时的耗电量即电费时会用到。 最大功耗一般按工程部/售前提供的数据，也就是彩页上对应的数据；或根据屏体用到的全部开关电源的总瓦数；也可以自己估算，户外屏的估算公式为   比如户外P10常规的四扫屏的最大功耗   在和客户谈到此问题时，要兼顾空调、电脑、灯具等设备的额外功耗，以及传输过程中的损耗，所以实际功率往往比屏体的计算功率稍大。 (二) 刷新率（以及换帧频率） 刷新率是屏幕上图像每秒出现的次数，单位赫兹Hz。 刷新率并不是固定值，当屏体的配置已经定下来时，我们通过调整灰度等级和亮度对比，是可以让刷新率在一个范围内改变的。固定安装的常规屏，十年前方案里写刷新率大于400Hz，是因为普通的相机和摄像机的刷新率在300Hz左右（现在1920Hz的都算是普通配置刷新了），屏体的刷新率大于这个值就可以保障拍照和录像没有扫描线（下图左侧为高刷新）。 大多数租赁屏“被拍摄”的几率远大于固装屏，例如用于电视台的舞台背景屏、活动屏等，对刷新率则往往有非常高的要求。 下图以一个4扫屏，1000Hz刷新率为例，对用相机曝光时间设置为1/1000、1/500、1/800、1/2000秒的拍照效果。   下图为一个8扫屏，单箱体128*128采用传统方式实现14位灰度、300Hz刷新率效果后，用佳能7D相机曝光时间设置为1/1000秒的拍照效果。   1/500s快门拍摄，低刷新屏扫描线问题严重。   高刷新                    低刷新 引申知识：传统控制方式的换行速度太慢导致拍照时出现黑线。一种比较有效的方法是将要实现一个灰度的所有子场分成多个部分，先在第一行实现一个部分灰度后做换行，下一行同样实现这个部分灰度，待一轮换行完成后，再实现一个灰度部分，这样可以提高视觉刷新率。显然对一个灰度实现的所有子场分的部分数越多能得到的视觉刷新率就越高。 目前这种技术比较流行，用相机拍照没有黑线，但是会拍出灰度不完整的效果，俗称“汗斑”或“水印”效果。右图为一个8扫屏，单箱体128*128采用16倍打散方式实现14位灰度、3840Hz视觉刷新率效果后，用佳能7D相机曝光时间设置为1/1000秒的拍照效果。扫描屏在实现了高刷新（≥500Hz）高灰阶的效果后会出现非常严重的余辉（又称鬼影、残影或毛毛虫现象）。在显示屏上打一道非常亮的斜线，在斜线上方的暗亮点，我们称之为上行余辉，在斜线下方的暗亮点，我们称之为下行余辉。 下图为3840Hz高刷新率下的8扫普通驱动芯片余辉图：   解决余辉需要从两个方面入手 （1）针对上行余辉，需要在行线上做放电处理来消除； （2）针对下行余辉，需要使用带预充电的驱动IC，通过控制系统的配合来消除。   这种现象在屏体打黑底出白字时，特别明显。 创锐特是完美解决毛毛虫现象的厂家之一，这一点是显著的优势。 在不牺牲屏体灰度等级和对比度的前提下，要想提高屏体的刷新率，就必须采用其他方法，比较常见的物理方法有减少单张接收卡带动点数、更换支持高刷新的系统和IC等等。 注意刷新频率和换帧频率的区别： 换帧频率，是指每一秒内更换不同图像的次数。而刷新频率，是每一秒内更换图像的次数。例如我们在一秒内显示了60幅图像，每一幅重复显示5次，那么换帧频率是60Hz，而刷新频率是300Hz。 LED全彩屏的换帧频率受到控制系统的限制，统一为60Hz；即使视频片源的换帧频率高于此值，LED全彩屏播放出的效果也仍然是60Hz。 (三) 亮度 亮度单位坎德拉每平方米(CD/㎡，简写CD)，用来表示单位平方米内显示屏发出的光强度。 我们将电脑的液晶显示器在白天拿到户外，会发现屏体泛白，画面模糊不清，可视角度非常小，主要的原因就是亮度不够，所以户外显示屏如果有可能在白天使用，就会对屏体亮度有较高要求。 屏体朝向对亮度要求也有影响。由于中国处于北半球，所以坐北朝南比坐南朝北的屏对亮度要求更高。其他国家可以按地理分布来理解。 需要注意的是，并非亮度高就是好，特别是室内会议室用屏，长时间的高亮很容易让观众感觉不适，引起视觉疲劳，同时还影响色阶和灰阶的展现，一定要低亮度，因为即便是常规亮度，盯着看久也会难受（所以会议室内用屏我们会建议客户尽量地使用深色底色的文件）。 和客户提到的亮度值，主要靠记忆，也可以靠推算： 屏体打全白色、白平衡255级时是最亮的，而红绿蓝三原色组成白色的配比为3:6:1，所以往往以绿灯亮度为标准来计算屏体亮度。以户外P16全彩屏为例，在20mA的条件下测试得到绿灯亮度1800mcd，按3:6:1的比例，得出红灯亮度900mcd、蓝灯300mcd，单颗像素点亮度为3CD，1㎡的屏体亮度为3906×3CD=11718CD（其实屏体平时的工作电流小于20mA，所以比理论值低，大概7000CD）。 有两种控制LED亮度的方法。一种是改变流过LED的电流，一般LED管允许连续工作电流在20毫安左右，除了红色LED有饱和现象外，其他LED亮度基本上与流过的电流成比例；另一种方法是利用人眼的视觉惰性，用脉宽调制方法来实现灰度控制，也就是周期性改变光脉冲宽度（即占空比），只要这个重复点亮的周期足够短（即刷新频率足够高），人眼是感觉不到发光象素在抖动。由于脉宽调制更适合于数字控制，所以在普遍采用微机来提供LED显示内容的今天，几乎所有的LED屏都是采用脉宽调制来控制灰度等级的。 客户问：我现在买的屏能和我以前买的屏混用吗？ 屏体混用，最大的问题是光衰。光衰是无法避免的，也就是说，屏体在经过一段时间的使用后，亮度肯定会降低。所以，续购的订单，我们要让客户发回几个模组或一个箱体，我们按发回产品的亮度进行调色，尽量达到亮度一致。 注意，如果时隔较久，可能无法完全一致。 除了亮度，屏体的配置也要尽量一致，可以让工程查询BOM单存档。 有时我们看到显示屏有一块一块的颜色深浅不一的斑状，也就是俗称的“马赛克”现象，是什么原因呢？   原因主要是显示区域亮度不一致，即均匀性差；包括亮度均匀性差和色度均匀性差两个方面。 其中造成均匀性不一致的主要原因有： （1）LED灯自身原因（包括亮度，色度，角度的一致性），以及灯芯封装过程中质量控制，即采购原材料时出现了问题。 （2）显示屏的白平衡没控制好，色彩中标准的白色，红绿蓝三色配比是3：6：1，白平衡不协调也可能导致色斑现象。 （3）LED模组套件的故障（包括底壳和面罩），例如不平整、翘起、突出等。 （4）模组在箱体中、以及箱体在屏体中的安装过程，模组和模组、箱体和箱体之间平整度差。 可以通过逐点校正技术来调整屏体亮度、解决色斑现象。如下图：    (四) 重量 由于租赁屏的箱体和配置一般都是固定的，所以其重量在设计定型后，也随之固定了，我们可以在彩页上得到数据。例如精灵系列，每个576mm×576mm的箱体重8.15kg。所以这里主要说的是固装屏： 固装屏、铁制箱体，如果单个箱体面积约1㎡，则可以预估其重量为简易箱体45kg/㎡、室内密封箱体约55kg/㎡、户外密封箱体按65kg/㎡。透明屏箱体约6-12kg/㎡。 严格来讲，P10的67kg、P16的63kg、P20的58kg。如果单箱体较小或较大，则做相应调整（单箱越大，单位重量越轻）。 铁箱改铝箱，每平方只会减轻5-10kg的重量，费用却加收很多。所以户外的固定安装项目，一般并不会推荐客户改做铝箱。 尤其强调的是，现在创锐特主推的户外固定安装屏——未来系列，每平方仅22kg，超清超薄，大量节省钢结构，是对重量要求较高的项目的不二之选！ 另外，我们可能要考虑到的重量还有： 包装物的重量：例如单箱1㎡的屏，1装2的木箱的重量10kg；航空箱要看尺寸和做工。这个重量的准确数字可以在出货前咨询市场部跟单组。 钢结构的重量：视具体设计，一般预估25-45kg/㎡。区间值是由于钢结构有做得简单的、也有做得非常牢固的，所以用料多少不定，重量差距很大。 (五) 视角（可视角度、发光角度） LED灯的视角是指LED光源在发光后的照射角度，英文简称DEG。角度的产生是在生产过程中灌胶时选用的外封胶模条卡点的高低，或是LED的外形（比如圆头角度小，平头角度大，内凹角度最大）来决定的。 LED屏的可视角度（VIEWINGANGLE）：当观察者面的LED时可以看到LED的最大亮度，当观察者向左或向右移动时，看到的亮度会减少，当亮度减少到最大亮度的一半时，此时所处的角度加上向反方向移动得到的角度之和，称水平可视角度，垂直方向的为垂直可视角度。 可视角度也不是一个固定值，一般用直插式灯珠制作的屏体，左右视角各60°；上视角15-20°（受到封装树脂和防雨檐的限制）；下视角30-35°。而用表贴灯珠制作的屏体，左右上下视角都可以达到60°（这个值视情况可以写到80°）。   创锐特有些产品是可以稍微调节发光角度的，例如亮彩系列和大间距条幕。 (六) 温度和湿度 1. 温度 LED显示屏的工作环境温度：-20℃~+40℃；储存环境温度：-40℃~+60℃。 注意大陆北方、以及某些国家和地区（例如西伯利亚），要用低温配置。 现在针对低温使用环境，例如零下40°C，可以更换低温电源、低温线材，并且在配电柜和箱体内增加加热装置，通过加热器加热，箱体温度到一个正常值后开屏、亮屏。加热器必须要带智能检测功能，箱体温度升到设定值后，停止加热。另外低温地域城市都有城市供暖系统，可以引入管道，将暖气引入屏体（客户来施工，我方指导。） 2. 湿度 环境为最高工作温度时，LED显示屏的环境湿度应小于相对湿度92%。 沿海地区、带水池的室内环境等需要特别注意湿度对屏体的影响，因为一般的室内SMD3528是无法在湿度过高的环境长期使用的，所以创锐特建议室内屏的灯珠做镀膜设计。 (七) 对比度 对比度指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量，差异范围越大代表对比越大，差异范围越小代表对比越小，好的对比率120:1就可容易地显示生动、丰富的色彩，当对比率高达300:1时，便可支持各阶的颜色。我司LED全彩屏对比度在1500:1以上。 (八) 虚拟像素 虚拟是相对应于实像素屏而言的。虚拟像素技术，又称像素分解技术，就是采用LED复用技术，同一个LED发光管，可用相邻的LED发光管进行上、下、左、右组合。这样采用相同的LED发光管，就可表示更多的像素。 实像素LED屏是指构成LED屏的红绿蓝3种LED发光管只参与到一个像素点的成像使用；而虚拟像素是利用软件算法控制LED灯，并使LED灯参与到多个相邻像素的成像，虚拟屏是用较少的灯管实现较大的分辨率，可以使显示屏的分辨率提高4倍。虚拟像素分3灯虚拟和4灯虚拟。 比如四个LED灯，本来在实像素屏上，是表示一个像素点的。但在虚拟像素屏中，属于左边的红和绿，可以和该像素点左边的像素点的右边的蓝和红，又组成一个新的像素点。这样就可以将像素*2，同理，上下组合，也可以*2，所以理论上来讲，虚拟屏的像素比同数量LED灯管的实像素屏要多2-4倍。   由于虚拟像素的技术、工艺水平还处于瓶颈阶段，所以不要迷信所谓3906*4=15624个像素点(P16虚拟）>10000像素点（P10实点)。事实上，P16虚拟全彩屏与P10实像素屏相比，一定是后者在显示视频方面更清楚。 实像素屏幕，色彩还原度好，由于边缘比较锐化，擅长显示文字；虚拟像素亮度稍高，其相应的灯板成本，耗电量都会增加；而且由于一个灯要参与到相邻像素的成像，LED必须是等间距均匀分布，组成每一个像素的LED之间的间距必然呈现最大离散状态。所以与实像素的LED集中分布方式相比，虚拟像素的混色性能稍差；在物理亮度相同的情况下，其显示屏的视觉亮度较弱，比较柔和；画面稍有失真感。 除非客户指定，一般也不用给客户推荐虚拟屏。 由于虚拟技术控制一个像素点中的四个灯分开亮和灭，需要另加IC控制，所以比同等间距的实像素屏的价格稍贵。 (九) 灰度等级 1. 灰度等级 灰度等级（GRAYSCALE）：也称灰阶，是LED显示屏同一级亮度中从最暗到最亮之间能区别的亮度基数。 LED显示屏的主要受众有三类：人眼、照相机和摄像机。针对照相机和摄像机，“灰阶”和“刷新率”这两项指标尤为重要，不巧的是，它们是一对互为矛盾的指标。 灰度也就是所谓的色阶或灰阶，是指亮度的明暗程度。对于彩色显示屏而言，灰度是显示色彩数的决定因素。一般而言灰度越高，显示的色彩越丰富，画面越细腻，更易表现丰富的细节。   灰度等级主要取决于系统的A/D转化位数。当系统的视频处理芯片、存储器一级传输系统都要提高相应位数的支持才行。一般为无灰度、8级、16级、32级、64级、128级、256级等，LED显示屏的灰度等级越高，颜色越丰富，色彩越艳丽；反之，显示颜色单一，变化简单。目前国内LED主要用8位处理系统，即256级灰度。 2. 显示颜色种类 全彩屏可显示16.7M种颜色，接近自然色彩，所以播放效果非常逼真，效果远超其他显示设备。 因为全彩屏是由三原色红绿蓝互相搭配而成的，而红灯可控制显示256级红色，绿、蓝也一样。所以排列组合后屏体可显颜色总数为256×256×256=16777216种。 (十) 光衰   光衰和发热是LED全彩屏都现在还无法完美解决的两大难题。 LED经过一段时间的点亮后，其光强会比原来的光强要低，而低了的部分就是LED的光衰。光衰是LED一直无法解决、无法避免的问题，而减小光衰也成了业内的不懈追求。 (十一) 色温 色温以绝对温度K来表示。LED照明比较关注此参数，LED屏则不太在意。 将一黑体加热时，会发现随着温度升高，黑体的颜色逐渐由深红-浅红-橙红-黄-黄白-白-蓝白-蓝的变化。变化到与某光源的颜色相对应时的黑体温度，就称之为该光源的色温。 创锐特的LED全彩显示屏一般控制色温在6500K左右。   (十二) 认证 CCC认证：又称3C认证，全称“中国强制认证China Compulsory Certification”； UL认证：进入北美市场的入场券，也是全球最严格的认证之一； CE认证：欧盟的CE是一种安全认证标志，进入欧盟市场必备； CQC：中国CQC自愿认证； CSA：加拿大标准协会产品安全认证； TUV：德国莱茵技术监督公司产品安全及质量认证； FCC：美国联邦通信委员会电磁干扰标准认证； (十三) 室内屏和户外屏的区别 两者最大的区别在于： 1. 户外屏为高防水级别（模组经过灌胶处理，屏体正面IP65），室内屏一般性防水（一般是IP43）； 2. 因为安装环境的原因，户外屏需高亮度（4000CD-8000CD），室内屏则只需800CD-2000CD即可。 另外，户外屏需额外考虑散热、防风、防雷等问题。

LED显示屏

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