Принципы работы и построения светодиодных экранов и электронных табло

Principles of operation and construction of LED screens and electronic displays

LED屏幕电子显示屏构造和操作原则

Блок-схема системы управления светодиодными экранами и электронными табло

Видеоэкран по сути представляет собой очень большой телевизор, но в отличие от обычных ЭЛТ, ЖК или плазменных телевизоров он состоит из отдельных светодиодных модулей, из которых, как из кубиков, могут собираться экраны любых размеров и формы.

Передача информации и управление светодиодными модулями осуществляется контроллерами, которые подсоединены к управляющему компьютеру. В компьютере установлена плата видеопроцессора, на вход которой могут подаваться видеосигналы от различных источников - обычный телевизионный сигнал, сигнал от видеомагнитофона, DVD-плеера, видеокамеры, другого компьютера и т.д.

Кроме того заранее подготовленные сюжеты могут быть записаны на диск управляющего компьютера и он может воспроизводить их по заранее составленному расписанию.

С появлением большого количества видеоэкранов, в последнее время появилась тенденция объединения отдельно стоящих светодиодных экранов в сеть с единым центром управления. Управление отдельно стоящими видеоэкранами осуществляет центральный компьютер по каналам связи - модем/радиомодем, выделенная линия и т.д.

Модульная конструкция светодиодных экранов

Соотношение сторон 4:3 - важная характеристика видеоэкрана, так как для прямой трансляции "живого" видео необходимо соблюдать это соотношение, иначе изображение будет либо "обрезано" или будет воспроизводиться на части экрана.Как уже упоминалось, светодиодные экраны состоят из светодиодных модулей. На рисунке слева приведен пример построения видеоэкрана из модулей с линейными размерами 240 х 240 мм, шагом (расстоянием) между пикселями - 15 мм и соотношением сторон экрана (ширина:высота) - 4:3.

Если светодиодный экран используется только для показа заранее подготовленных роликов, то соотношение сторон не имеет значения и может быть любым.

Построение видеоэкрана из модулей с шагом 15 мм, 240 х 240 мм (16х16 пикселей)
(соотношение сторон экрана - 4:3 (ТВ стандарт)

Количество модулей	Размеры экрана, м	Площадь экрана, кв. м	Разрешение экрана
16 х 12	3,84 х 2,88	11,06	256 х 192
20 х 15	4,80 х 3,60	17,28	320 х 240
24 х 18	5,76 х 4,32	24,88	384 х 288
28 х 21	6,72 х 5,04	33,87	448 х 336

Преимущества модульной конструкции светодиодных экранов

• Построение экранов любых размеров и разрешения
• Возможность увеличения размеров при апгрейде
• Построение экранов произвольной формы
• Построение экранов высокого разрешения
• Простота монтажа и обслуживания
• Взаимозаменяемость модулей
• Быстрая локализация неисправностей
• Простота транспортировки
• Построение мобильных и быстросборных экранов

Светодиодные модули видеоэкранов

Модуль на основе пикселя 2R1G1B

Модуль на основе пикселя 1R1G1B

Светодиодные модули - элементы, из которых, как из кубиков, собираются светодиодные экраны любых размеров и формы. На рисунке слева показан модуль с разрешением 8х8 пикселей с составом пикселя - 2R-1G-1B (2-красных, 1-зеленый, 1-синий) светодиодов, а на рисунке слева внизу увеличенное изображение пикселей.

Светодиодные модули характеризуются:

• Шагом - расстоянием между пикселями
• Разрешением - количеством пикселей по горизонтали и вертикали
• Яркостью - в канделах/кв. м (нит)
• Линейными размерами - ширина и высота
• Конструкцией - для наружного или внутреннего применения
• Потребляемой мощностью
• Углами обзора по горизонтали и вертикали
• Составом пикселя - числом светодиодов разного цвета, составляющих пиксель

Основным параметром модуля является - шаг (расстояние) между пикселями, так как, чем меньше это расстояние, тем выше разрешение экрана при одних и тех же его линейных размерах.

3-х диодный пиксель

Построение пикселя по схеме 2R1G1B было обусловлено удобством применения красных R светодиодов с низким значением силы света в светодиодных экранах с низким разрешением. Последовательное включение двух красных светодиодов оптимизировало потребление энергии, а 4 светодиода в пикселе – заполнение апертуры излучающей поверхности экрана.

Однако с появлением красных R светодиодов с высокими значениями силы света, стало возможно построение пикселя по схеме 1R1G1B на модулях с любым шагом (до 38 мм). При этом на дальних расстояниях наблюдения, не отмечается разницы в восприятии смешанных в таком пикселе и пикселе 2R1G1B оттенков цветов. В то время как, на близких расстояниях и на больших углах наблюдения, пиксель 2R1G1B мог производить излишний фон красного оттенка, искажая цветопередачу, что отсутствует в пикселе 1R1G1B.

Также, за счёт увеличения площади поверхности чёрной части полотна, в случае пикселя 1R1G1B, несколько повышается контрастность изображения в условиях внешней засветки полотна экрана.

SMD пиксель

С появлением новых светодиодов для поверхностного монтажа на печатной плате (SMD) - 3 светодиода - красный, зеленый и синий в одном корпусе (3-in-1), стало возможным производство модулей с шагом меньшим 10 мм, что позволяет собирать светодиодные экраны очень высокого разрешения, при относительно небольших размерах.

Технические характеристики некоторых светодиодных модулей

Модель	Тип	Состав пикселя	Кол-во пикселей	Шаг, мм	Размеры, мм	Яркость, кд/м2	Угол обзора		Вес, кг	Мощн. Вт
							Гориз.	Верт.
m15-16х16	наруж.	1R-1G-1B	16 х 16	15	240 х 240	8000±10%	120	60	2,0	80
m19-16х16	наруж.	1R-1G-1B	16 х 16	19	304 х 304	7000±10%	120	60	2,2	80
m22-8х8	наруж.	1R-1G-1B	8 х 8	22	176 х 176	5000±10%	120	60	1,0	20
m22-16х16	наруж.	1R-1G-1B	16 х 16	22	352 х 352	5000±10%	120	60	2,0	80
m30-8х8	наруж.	1R-1G-1B	8 х 8	30	240 х 240	5000±10%	60	45	1,5	20
m38-8х8	наруж.	2R-1G-1B	8 х 8	38	304 х 304	5000±10%	60	45	1,7	20

Принятые в таблице обозначения моделей светодиодных модулей:
m - Модуль ХХ - Шаг между пикселями YY x YY - количество пикселей

Светодиодные панели

Для облегчения монтажа видеоэкранов светодиодные модули объединяются в светодиодные панели, которые являются законченными функциональными элементами экрана.