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一、緒論

1.1 技術(shù)背景

　　本文所要研究的彩墻屏已經(jīng)成功的應(yīng)用在深圳新都酒店翡翠明珠舞廳酒吧的墻面，組成了一個(gè)令人耳目一新、視覺震撼強(qiáng)的室內(nèi)顯示幕墻。該項(xiàng)目工程的實(shí)際應(yīng)用效果達(dá)到了客戶的要求——新穎、環(huán)保、色彩變化艷麗、體現(xiàn)高品位DISCO酒吧的特色。彩墻屏的解決方案是基于發(fā)光二極管LED的應(yīng)用和控制技術(shù)，正是因?yàn)長(zhǎng)ED具有其它光源無可比擬的優(yōu)勢(shì)。LED（Light-Emitting-Diode）是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體。其特點(diǎn)如下：

　　①效率高：按照通常的光效定義，LED的發(fā)光效率并不高（一般10-30lm/W，目前已知光效最高的橙紅色LED光效可以達(dá)到55lm/W），但由于LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，效率可以達(dá)到80-90%，而光效差不多的白熾燈其可見光效率僅為10-20%。

　�、诠饩�質(zhì)量高：由于光譜中沒有紫外線和紅外線，故沒有熱量，沒有輻射，LED屬于典型的綠色照明光源。

　�、酃馍�純：與白熾燈全頻段光譜不同，典型的LED光譜狹窄，發(fā)出的光線很純。

　�、苣芎男。�?jiǎn)误wLED的功率一般在0.05-1W，通過集群方式可以量體裁衣地滿足不同的需要，浪費(fèi)很少。尤其是需要彩色光的時(shí)候，采用白光經(jīng)過濾色的方式大費(fèi)周章并且浪費(fèi)能源，而LED固有的彩色卻是得天獨(dú)厚。

　　⑤壽命長(zhǎng)：光通量衰減到70%的標(biāo)稱壽命10萬小時(shí)。實(shí)際上幾乎無限。

　　⑥可靠耐用：沒有鎢絲、玻殼等等容易損壞的部件，非正常報(bào)廢的可能性很小，維護(hù)費(fèi)用極為低廉。

　�、邞�(yīng)用靈活：體積小，可平面封莊易開發(fā)成輕薄短小產(chǎn)品，做成點(diǎn)、線、面各種形式的具體應(yīng)用產(chǎn)品。

　�、喟踩�：?jiǎn)误w工作電壓大致在1.5V~5V之間，工作電流在20mA~70mA之間。

　�、犴憫�(yīng)時(shí)間短：適合于頻繁開關(guān)以及高頻運(yùn)作的場(chǎng)合。

　�、饩G色環(huán)保：廢棄物可回收，沒有污染；不像熒光燈含有汞成分。

    ⑪控制靈活：通過調(diào)整電流可以調(diào)光，不同光色的組合可以調(diào)色，加上時(shí)序控制電路可以達(dá)到多樣的動(dòng)態(tài)變化效果。

　　以上這些優(yōu)點(diǎn)使得LED被認(rèn)為是一種理想的綠色光源，其已經(jīng)越來越多地被成功地應(yīng)用在工程照明和顯示領(lǐng)域。半導(dǎo)體技術(shù)在城市夜景亮化工程及室內(nèi)裝飾照明及顯示工程項(xiàng)目上的應(yīng)用，給人們以全新的感覺：比如在色彩的表現(xiàn)能力、燈光的控制能力、環(huán)保節(jié)能等環(huán)節(jié)上，要比傳統(tǒng)的霓虹燈、白熾燈、鹵鎢燈等具有優(yōu)勢(shì)。深圳新都酒店翡翠明珠舞廳DISCO酒吧室內(nèi)彩顯幕墻工程結(jié)合了LED照明技術(shù)和顯示技術(shù)的應(yīng)用，用“燈泡”象素組合構(gòu)造成動(dòng)態(tài)的可以千變?nèi)f化的顯示墻面。

1.2 本設(shè)計(jì)所要解決的主要問題

    目前，DISCO酒吧內(nèi)的燈光及控制系統(tǒng)可謂是品種繁多、琳瑯滿目，如要構(gòu)造一種震撼的全彩顯示墻面作為環(huán)境背景，光源首先選擇LED，而不是傳統(tǒng)的耗電量大、控制難度高、使用壽命不長(zhǎng)、系統(tǒng)安全系數(shù)稍差的熱輻射光源和氣體放電光源。

    翡翠明珠客戶提出的要求是：環(huán)境背景的設(shè)計(jì)新型、環(huán)保、色彩變化艷麗、體現(xiàn)高品位DISCO酒吧的特色，控制方案采用計(jì)算機(jī)同步控制——這些要求就是本設(shè)計(jì)所有解決的主要問題。接著再根據(jù)對(duì)酒吧現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作環(huán)境、施工條件以及客戶要求，量身定制了一套優(yōu)化解決技術(shù)方案，即通過整體逐點(diǎn)控制、級(jí)聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸、系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)，達(dá)到對(duì)酒吧內(nèi)部LED燈光整體統(tǒng)一控制而調(diào)節(jié)出相應(yīng)的色調(diào)（如顯示簡(jiǎn)單的變化畫面）和氣氛的效果。

二、設(shè)計(jì)方案

2.1 總體設(shè)計(jì)思路

    此類應(yīng)用在酒吧內(nèi)的彩顯幕墻的范疇歸根到底是照明顯示工程，涉及到光學(xué)、電學(xué)、控制、機(jī)械、材料、藝術(shù)等多學(xué)科的技術(shù)；照明顯示設(shè)計(jì)是以燈光為手段的綜合型藝術(shù)，照明顯示設(shè)計(jì)是照明顯示工程的基礎(chǔ)。對(duì)于與人們生活息息相關(guān)的照明顯示工程，我們遵循的設(shè)計(jì)思路是：在合理的投資基礎(chǔ)上，在保證照明（或者顯示）功能的前提下，采用或設(shè)計(jì)適合于建筑環(huán)境的照明顯示產(chǎn)品，努力創(chuàng)造舒適的視覺效果和與環(huán)境相符的視覺環(huán)境；除了滿足必要的照度要求、亮度分布的基本要求以外，更要注重達(dá)到環(huán)境風(fēng)格的協(xié)調(diào)、電氣安全性、使用維護(hù)的便捷等等要求。設(shè)計(jì)的參考依據(jù)是SJ/T11141-2003《LED顯示屏通用規(guī)范》、SJ/T11281-2003《LED顯示屏測(cè)試方法》。

    而酒吧的燈光設(shè)計(jì)是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的問題，彩顯幕墻作為其中的一個(gè)組成部分即環(huán)境背景主體至關(guān)重要。翡翠明珠酒吧的舞池可用來作為迪斯科（勁舞）和交誼舞（慢舞）的交流場(chǎng)所，這就要求這個(gè)環(huán)境背景主體的色彩多姿多彩、變化多樣，并且能夠配合著音樂歌聲、旋律、節(jié)奏變幻。在充分考慮應(yīng)用環(huán)境的基礎(chǔ)上，依據(jù)靈活的設(shè)計(jì)思路，初步擬定總體設(shè)計(jì)方案，然后分步驟設(shè)計(jì)，具體如本章以下內(nèi)容。

2.2  總體設(shè)計(jì)方案的擬定

    根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、安裝條件和客戶要求，以及對(duì)各種光源進(jìn)行綜合分析，而選用LED作為光源。顯示幕墻的組成可以有多種方案，比如彩管、燈泡、墻磚燈以及各種類似的變形結(jié)構(gòu)單元，但其技術(shù)原理卻是一樣的�？紤]到裝飾在酒吧內(nèi)墻面上，方形的發(fā)光單元給人的第一感覺比較穩(wěn)健、震撼、直率，圓形的發(fā)光單元其實(shí)也是很不錯(cuò)的一種，在這里采納了前者。

    本設(shè)計(jì)解決其技術(shù)要求（問題）所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種方形的發(fā)光體或者稱之為發(fā)光（顯示）單元，該發(fā)光（顯示）單元由若干LED組成，即在方形的乳白色PC保護(hù)罩內(nèi)，安裝有焊接若干LED的電路板。這樣一個(gè)一個(gè)方形的“燈泡”象素單元按照一定的矩陣排列而通過定位卡環(huán)、螺釘?shù)裙潭ㄔ诜阑鹉景迳�，該防火木板安裝在墻面上就構(gòu)成了一種方形燈泡彩顯幕墻，外加連接視頻控制器或電腦就構(gòu)成了一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的彩墻屏顯示系統(tǒng)。整個(gè)彩墻屏顯示系統(tǒng)可通過整體逐點(diǎn)控制、級(jí)聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸、系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)，來達(dá)到對(duì)酒吧內(nèi)部LED燈光整體統(tǒng)一控制，而調(diào)節(jié)出相應(yīng)的色調(diào)（如顯示簡(jiǎn)單的變化畫面）和氣氛的效果。

2.3  單元模塊設(shè)計(jì)

    我們把計(jì)算機(jī)控制的最小的發(fā)光單元，稱之為發(fā)光（顯示）象素，將圍繞發(fā)光（顯示）象素而專門設(shè)計(jì)的獨(dú)立的組件稱之為單元模塊。發(fā)光(顯示)象素由若干個(gè)紅、綠、藍(lán)發(fā)光二極管LED組成，紅、綠、藍(lán)LED的數(shù)量將主要根據(jù)環(huán)境照度、亮度分布的基本要求和控制要求而定。本設(shè)計(jì)采用11顆LED，紅、綠、藍(lán)色LED按配比4：4：3來分配，即一個(gè)發(fā)光象素里有4顆紅色 LED、4顆綠色LED和3顆藍(lán)色LED，簡(jiǎn)述表示為4R4G3B。

表2.1  LED參數(shù)