李維時(shí) / 于天傲

(中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司,北京 100044)

0 概述

目前在建筑電氣設(shè)計(jì)工作中，常遇到甲方和建設(shè)單位提出對(duì)各類電子顯示屏的設(shè)計(jì)需求，而這部分內(nèi)容通常由設(shè)備廠家專項(xiàng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員對(duì)顯示屏類產(chǎn)品的了解程度會(huì)直接影響到與客戶和建筑專業(yè)設(shè)計(jì)人員的溝通、設(shè)備機(jī)房的預(yù)留條件及用電量的估算等。

因此本文通過(guò)對(duì)目前市場(chǎng)各類電子顯示屏進(jìn)行調(diào)研和分析，總結(jié)歸納了產(chǎn)品的種類、實(shí)施基礎(chǔ)條件、用電指標(biāo)等，以提供可以讓廣大設(shè)計(jì)人員直接使用的技術(shù)資料，提高工作效率，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。

在電子顯示屏的設(shè)計(jì)應(yīng)用過(guò)程中,主要按以下設(shè)計(jì)步驟實(shí)施：第一：步選擇顯示屏種類；第二步：選擇顯示屏的尺寸、規(guī)格；第三步：提出安裝方式及檢修空間的要求；第四步：考慮顯示屏及配套設(shè)施總用電負(fù)荷。

1 常見的幾種大型電子顯示屏

常見的視頻顯示系統(tǒng)包含LED視頻顯示系統(tǒng)、投影型視頻顯示系統(tǒng)(如DLP)、電視型視頻顯示系統(tǒng)(如CRT、LCD、PDP)。

1.1 LED電子顯示屏

1.1.1 分類

LED電子顯示屏按顏色基色可以分為:1)單基色顯示屏:單一顏色(紅色或綠色)；2)雙基色顯示屏:紅和綠雙基色，256級(jí)灰度、可以顯示65 536種顏色；3)全彩色顯示屏:紅、綠、藍(lán)三基色，256級(jí)灰度的全彩色顯示屏可以顯示1 600多萬(wàn)種顏色。

LED電子顯示屏按使用場(chǎng)合可以分為：室內(nèi)LED顯示屏和室外LED顯示屏兩種。

室內(nèi)LED顯示屏主要特點(diǎn)：像素密度高(目前成熟產(chǎn)品最小間距做到0.937 5 mm，單位面積像素為114萬(wàn)像素/m2)、不防水、亮度為300～1 000cd/m2。

室外LED顯示屏主要特點(diǎn)：戶外環(huán)境對(duì)亮度要求高，通常亮度≥5 500cd/m2；像素密度最小4mm(62 500點(diǎn)/m2)；防護(hù)性能正面≥IP65。

室內(nèi)屏主要有P0.9mm、P1.2mm、P1.3mm、P1.4mm、P1.8mm、P2.5mm、P3.75mm、P4mm、P6mm、 P7.62mm、P8mm、P10mm。

室外屏主要有P10mm、P12mm、P14mm、P16mm、P20mm、P25mm、P31.25mm、P36mm。

1.1.2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由顯示屏幕、屏體控制單元、電源模塊、系統(tǒng)軟件、金屬屏體框架等組成。

1.1.3 設(shè)計(jì)

1)顯示屏發(fā)光面應(yīng)避開強(qiáng)光直射。

2)LED視頻顯示屏像素中心距應(yīng)根據(jù)合理或最佳視距計(jì)算。視距和像素中心距應(yīng)按式(1)計(jì)算。

H=k·P

(1)

式中，H為視距，m；k為視距系數(shù)(最大宜取5 520，最小宜取1 380)；P為像素中心距，m。(注：理想視距=1/2最大視距，理想視距系數(shù)k一般取2 760；最小視距=1/2理想視距，最小視距系數(shù)k一般取1 380；合理視距范圍：最小視距(1/2理想視距)≤合理視距≤理想視距(1/2最大視距)，在選取像素中心距時(shí)，一般采用理想視距值。)

3)顯示屏的水平左右視角不宜<±50°，垂直上視角宜>10°，垂直下視角宜>20°。

1.1.4 特殊效果的LED顯示屏

特殊效果的LED顯示屏主要有格柵屏、鏡面屏、高清固定安裝屏等，詳見圖1～6。

圖1 格柵屏結(jié)構(gòu)模塊

圖2 格柵屏維修

圖3 戶外光柵LED顯示屏

圖4 鏡面屏

圖5 高清固定安裝屏

圖6 雙面集成LED屏

1.2 投影型電子顯示屏(DLP)與液晶顯示屏(LCD)

1.2.1 工作原理的區(qū)別

DLP(Digital Light Processing，數(shù)字光線處理)芯片是一個(gè)由數(shù)以萬(wàn)計(jì)(甚至上百萬(wàn))的微鏡片所組成的反射表面。其中每個(gè)微鏡片代表一個(gè)單獨(dú)的像素，利用反射光形成圖像，從而減少亮度損失、提高清晰度。從工作原理上說(shuō)，DLP是一種應(yīng)用了全數(shù)字化圖像再生的背投。

液晶顯示屏(LCD)中最主要的物質(zhì)就是液晶，通電時(shí)，分子排列有序，光線容易通過(guò)；不通電時(shí)分子排列混亂，光線難以通過(guò)。

因?yàn)橐壕Р牧媳旧聿⒉话l(fā)光，所以在顯示屏兩邊都設(shè)有燈管，而在液晶顯示屏背面有一塊背光板(或稱勻光板)和反光膜，背光板由熒光物質(zhì)組成，其作用主要是提供均勻的背景光源，其發(fā)出的光線在穿過(guò)第一層偏振過(guò)濾層之后進(jìn)入包含成千上萬(wàn)液晶液滴的液晶層。背板光源越亮，整個(gè)液晶顯示器的亮度也越高。

1.2.2 DLP屏幕的優(yōu)缺點(diǎn)

DLP屏幕優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為：1)更大、更清晰的畫面視聽享受，背投單元的尺寸目前有50″、60″、67″、80″等規(guī)格，分辨率可以為1 024×768～1 400×1 050，最高1 920×1 200；2)DLP拼接系統(tǒng)一般物理縫隙(拼接屏幕之間縫隙大小)在0.5mm以內(nèi)，光學(xué)圖像縫隙在1mm以內(nèi)；3)成熟的高亮度和長(zhǎng)壽命使用技術(shù)；4)背投式顯示系統(tǒng)采用的是封閉的投射光路，所以完全避免了外界光線干擾，屏幕亮度大幅提高，使用壽命長(zhǎng)，維修方便。

DLP屏幕有色彩飽和度差、占用空間比較大的缺點(diǎn)。

1.2.3 LCD液晶顯示屏幕的優(yōu)缺點(diǎn)

LCD液晶屏幕優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為：1)屏前散熱，熱量不大；2)圖像清晰度高，通?？蛇_(dá)到 1 920×1 080像素；3)由于液晶各個(gè)發(fā)光單元的結(jié)構(gòu)完全相同，因此不會(huì)出現(xiàn)顯像管常見的圖像幾何變形情況；4)機(jī)身輕薄，厚度在4cm以內(nèi)，僅有等離子屏的1/2～1/3，是DLP屏厚度的1/10左右；5)色彩鮮艷，顏色飽和度高；6)液晶屏采用逐行掃描與點(diǎn)陣成像，圖像無(wú)閃爍，不會(huì)對(duì)人眼造成傷害。

柑橘缺鉬癥狀：新梢成熟葉片出現(xiàn)近圓形或橢圓形黃色至鮮黃色斑塊，俗稱“黃斑病”，葉背斑駁部位呈棕褐色，并可能流膠形成褐色樹脂，葉表面的病斑光滑，葉背面病斑處稍腫起，且滿布膠質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起落葉。有時(shí)葉尖和葉緣枯焦，嫩葉內(nèi)卷略呈杯狀，葉片上有明顯的圓形黃點(diǎn)。缺鉬現(xiàn)象較少見，只在酸性特別強(qiáng)的土壤上才會(huì)出現(xiàn)。

LCD液晶屏幕劣勢(shì)表現(xiàn)在：1)LCD的拼縫較大(目前拼縫最小能做1.8mm)；2)可靠性較差，維修需要整屏更換。

LCD與DLP拼接墻比較詳見表1和圖7。

圖7 LCD與DLP拼接墻比較

2 顯示屏尺寸的前期估算

根據(jù)攝影機(jī)系統(tǒng)的膠片規(guī)格來(lái)定，顯示屏規(guī)格多為16∶9或4∶3。其中4∶3是歷史最久的比例，在電視發(fā)明之初就已經(jīng)存在，現(xiàn)今仍在使用，并且用于許多電腦顯示器上；而16∶9是高清晰度電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，用于澳洲、日本、加拿大和美國(guó)，還有歐洲的衛(wèi)星電視和一些非高清的寬屏幕電視(EDTV)PAL-plus。

目前許多數(shù)碼攝影機(jī)都有拍攝 16∶9 畫面的能力。寬屏幕的 DVD 是將 16∶9 的畫面伸展為 4∶3 作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并依照電視的處理能力作應(yīng)變，假如電視支持寬屏幕，那么將圖像還原就可以播放，如果不支持，就由 DVD 播放器裁剪畫面再送至電視上。更寬一些的比例如 1.85∶1 或 2.40∶1則是在圖像的上、下方再加上黑條。

LCD顯示器的大小通常以對(duì)角線的長(zhǎng)度來(lái)衡量，常見的有15″、17″、19″、20″、24″等(1″=2.54cm)。DLP顯示器多為50″、60″、67″、70″、80″等。顯示屏的尺寸除了滿足畫面比例外，還與點(diǎn)間距和顯示屏的分辨率要求有關(guān)。

各規(guī)格顯示屏的尺寸換算詳見表2。

設(shè)計(jì)舉例：在某室內(nèi)指揮中心，甲方要求設(shè)置一個(gè)大型顯示墻能按4∶3和16∶9比例任意開窗。指揮中心可視層高度3m，可展示墻寬為10m。顯示屏如果采用LCD或DLP拼接，首先要對(duì)顯示屏的數(shù)量進(jìn)行初期估算。

采用拼接單元組合墻體(圖8)：由12套50″DLP一體化背投單元組成，組合方式為3×4 (行×列)；50″屏幕尺寸：1 016mm寬×762mm高；整屏顯示面積=(1 016mm×4) ×(762mm×3)=4 064mm×2 286mm。

3 顯示屏的安裝及檢修

3.1 控制室及設(shè)備間的設(shè)置

主要依據(jù)GB 50464-2008《視頻顯示系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》控制室及設(shè)備間的設(shè)計(jì)。

表1 LCD與DLP拼接墻應(yīng)用比較

表2 16∶9顯示屏規(guī)格與尺寸對(duì)應(yīng)表

圖8 大屏幕組合墻結(jié)構(gòu)圖

1)控制室的設(shè)置

(1)控制室設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)具體需求為視頻顯示系統(tǒng)提供預(yù)留終端信息點(diǎn)及設(shè)備接口。(2)規(guī)范要求控制室面積一般≥9m2，梁下凈高宜≥2.5m；大型LED顯示屏控制室的面積可按9～15m2設(shè)置；以可以擺放下機(jī)柜或操作臺(tái)，且保證操作人員有較寬敞的操作空間為準(zhǔn)。(3)LED顯示屏控制室根據(jù)設(shè)備的數(shù)量及規(guī)格，一般可配置一臺(tái)(或幾臺(tái))機(jī)柜、一臺(tái)操作臺(tái)。(4)如按有人值班考慮，控制室溫度應(yīng)為20～26℃，濕度應(yīng)為45%～60%，換氣量每人≥30m3/h。(5)體育場(chǎng)館等需要監(jiān)視顯示大屏的控制室，應(yīng)設(shè)置可以看到顯示屏的觀察窗。

2)控制室的設(shè)備及布置

(1)控制臺(tái)正面與墻或其他障礙物間距應(yīng)≥1.2m；側(cè)面他墻或其他設(shè)備的凈距應(yīng)≥0.8m。(2)機(jī)架或機(jī)柜前面、背面的凈距應(yīng)≥0.8m，側(cè)面距離墻的凈距應(yīng)≥0.6m。

LED控制室控制設(shè)備參考尺寸詳見表3。

3)設(shè)備間設(shè)置

(1)投影系統(tǒng)設(shè)備間應(yīng)確保通風(fēng)、干燥，工作環(huán)境溫度應(yīng)為10～35℃，視頻顯示屏前后溫差<5℃；相對(duì)濕度宜<80%，且不應(yīng)有冷凝。(2)設(shè)備間地面應(yīng)平整，荷載不應(yīng)小于1.5kN/m2，地面不應(yīng)安裝通風(fēng)管、插座等設(shè)備，應(yīng)設(shè)置防靜電架空地板。(3)設(shè)備間照度應(yīng)滿足檢修工作要求，最低照度值應(yīng)為100lx。(4)設(shè)備間應(yīng)配置簡(jiǎn)裝修用的局部照明或檢修的電源插座。(5)設(shè)備間宜預(yù)留接地端子箱；設(shè)備總電源應(yīng)考慮信息系統(tǒng)的防雷電保護(hù)裝置。

注：①1U=44.5mm，標(biāo)準(zhǔn)寬度：孔距為470mm；②通常單獨(dú)的LED顯示屏(分辨率≤1 920×1 200)，需要的基本控制設(shè)備為控制計(jì)算機(jī)和控制器，其他設(shè)備根據(jù)用戶實(shí)際使用情況所需進(jìn)行配備。

3.2 顯示屏的安裝及檢修

1)顯示屏的厚度因固定安裝的形式不同而不同。

2)控制室荷載可參考廣播室荷載，參見JGJ 16-2008《民用建筑由氣設(shè)計(jì)規(guī)范》表23.3.2。

3)LED顯示屏屏體較大，安裝屏體時(shí)需要提供結(jié)構(gòu)設(shè)備荷載。LED箱體荷載因模組材質(zhì)不同而不同，可分為專用鋁板和鋼板。一般情況下：(1)鋁板結(jié)構(gòu)荷載條件：顯示屏自重0.5kN/m2；活載：施工或檢修集中荷載1.0kN/m2；(2)鋼板結(jié)構(gòu)荷載條件：顯示屏自重1kN/m2；活載：施工或檢修集中荷載1.0kN/m2。

4)LED顯示屏的檢修方式有屏前維護(hù)和屏后維護(hù)2種。室外屏由于環(huán)境條件，一般采用屏后維護(hù)，即在顯示屏后設(shè)置凈距不小于800mm以上的維修空間；室內(nèi)屏一般可采用屏前維護(hù)和屏后維護(hù)2種方式。當(dāng)土建條件不能滿足檢修空間且顯示屏的面積不是很大時(shí)(一般不超過(guò)15 m2)，可選擇屏前維護(hù)方式，屏后預(yù)留凈距不小于200mm的散熱空間。

設(shè)計(jì)舉例：LED戶外立柱顯示屏安裝示意(詳見圖9～10)。

4 顯示屏的用電負(fù)荷

1)LCD液晶屏功率約為200～700W/m2(100W～500W/屏)。

圖10 LED戶外立柱顯示屏示意圖2

2)DLP顯示屏功率約為150～300W/ m2(130～300W/屏)。

3)LED顯示屏用電按峰值功耗預(yù)留，一般按平均功耗的3～3.5倍估算。顯示屏的平均功耗與像素密度成反比，一般為150～500W/ m2(如16m×9m規(guī)格PH6室內(nèi)顯示屏，平均功耗約23kW，峰值功耗約70 kW)。

給暖通專業(yè)提熱負(fù)荷時(shí)，控制室應(yīng)按控制柜內(nèi)設(shè)備用電功率提供(如功放、控制器、處理器、電腦等)。顯示屏的放熱量較大，建議按平均功耗提供。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)信息化、智能化的飛速發(fā)展，電子顯示屏的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。依據(jù)文中相關(guān)數(shù)據(jù)，可以使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)方案前期能夠迅速給出甲方或建筑設(shè)計(jì)師一個(gè)量化的結(jié)論。此外，在配合建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，在設(shè)備廠家沒有介入的前期，電氣人員也應(yīng)該對(duì)電子顯示屏的用電和荷載有一個(gè)基本的數(shù)據(jù)概念，做到適度預(yù)留，盡量避免后期的較大改動(dòng)。

[1] GB 50464-2008 視頻顯示系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009.