大型室外LED顯示屏的智能控制研究

游葦

摘 要：文章針對大型室外LED顯示屏的智能控制，結合理論實踐，在簡要闡述LED顯示屏控制系統運行原理的基礎上，分析了LED顯示屏的智能控制方法，大型室外LED顯示屏的發展前景。分析結果表明，LED顯示屏具有很強的適用性，在交通、證券、廣告等方面等有良好應用。通過智能控制，可進一步提升LED顯示屏的應用效果。

關鍵詞：室外;LED顯示屏;智能控制;遠程控制

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2020）09-0031-02

經過多年的發展，LED顯示屏控制技術愈發先進，在國內外很多行業都得到了廣泛應用。發展至今，LED顯示屏已經達到了超高亮度全彩色視頻顯示水平，這一點是傳統液晶顯示屏無法比擬的。而且LED顯示屏具有很強的防水、防塵、防潮等特點，即便在條件惡劣的室外，也可以良好應用。LED顯示屏具有良好的面積延展性，LCD面積大了難以實現無縫拼接，LED顯示屏可任意延展，并實現無縫拼接。而且LCD等離子屏光通量衰減很快，一般運行一年半左右就需要更換，但LED顯示屏同等運行條件下至少五年沒問題。基于此，開展大型室外LED顯示屏的智能控制探討就顯得尤為必要。

1 大型室外LED顯示屏的智能控制方法

1.1 LED顯示屏驅動電路控制

和傳統熒光燈電子鎮流器相比，LED顯示屏的驅動電路的主要功能是，將電源提供的交流電壓轉換為直流電壓，以供LED顯示屏使用。從物理學的角度來看，LED顯示屏上的數字模型可用以下公式來表示：

此公式中，Vturn-on表示LED顯示屏的啟動電壓，Rs表示伏安曲線的斜率，T表示環境溫度，表示LED顯示屏正向電壓的溫度系統。對大型室外LED顯示屏而言，為-2V/℃[1]。

從上述公式中可以看出，LED顯示屏在運行中，即便是正向電壓發生細小變化，也可能引發LED顯示屏電流的較大變化。此外，LED顯示屏運行的環境溫度、老化時間等因素，也會對LED顯示屏運行的電氣性質造成較大影響。但對大型戶外運行的LED顯示屏而言，光輸出和電流呈現正相關。如果驅動電路在輸入電壓或者環境溫度發生變化時，必須嚴格控制電流，以保證LED顯示屏運行的可靠性。否則，容易發生失效問題，也會降低LED顯示屏的使用壽命。

完整的LED顯示屏驅動電路，由三部分共同組成，包括：電流隔離變壓器、AC-DC整流器、限流電阻等。其中，變壓器的主要作用是對LED顯示屏進行隔離和變壓，限流電阻則用于控制LED顯示屏的運行電流。其電阻阻值遠遠大于LED顯示屏自身的電阻，從而有效解決了LED顯示屏運行中輸出電壓、運行環境等發生變化，影響LED顯示屏使用效率的問題[2]。

1.2 數字RGB混合控制系統

RGB混合控制系統是室外大型LED顯示屏智能控制的關鍵系統。LED顯示屏由大量二極管組成，隨著使用時間的增加，LED顯示屏的亮度、顏色、色域、色調等都會發生衰減，從而影響使用效果。通過RGB控制系統，調配紅、綠、藍三種發光強度，可在LED顯示屏使用壽命范圍內，對LED顯示屏的亮度、顏色、色域、色調等進行合理調節。在此基礎上，可采用發光二極管，對紅、綠、藍三色光進行采集，再通過DSP系統和智能化控制算法，就能對這三種混合光的強度、顏色、色調等進行控制。

為保證每種顏色的采樣效果，需要至少布置三個光電二極管，分別對紅、綠、藍三種光色進行采集。采集完成后，再將其轉化為電信號，經放大濾波之后，再重新進入與之相對應的PWM轉換器中，通過DSP對這三個采樣信號進行分析處理。通過對PWM進行有效調節控制，就能實現對經過LED顯示屏的電流的有效控制，實現對LED顯示屏光強度、顏色、色調的實時調整，保證LED顯示屏時刻處于最佳運行狀態。大型室外LED顯示屏運行中，采用RGB混合開展系統，可有效解決運行環境溫度、批量性能差異大等因素對LED顯示屏顯示效果造成的影響。采用智能化軟件進行控制，可在任意情形下都達到高質量的顯示效果。而且還具有友好的人機交互界面，操作人員只需要調整相關參數，就能實現個性化顯示。

1.3 遠程控制系統

大型室外LED顯示屏遠程控制系統的原理圖如圖1所示。

從圖1中可以看出，LED顯示屏遠程控制系統采用了2臺計算機。其中，計算機1用于LED顯示屏上文字的錄入和顯示內容的更新。需要更新的內容，先在計算機1上編寫，然后傳輸給計算機2。計算機2對計算機1傳輸來的數據及文件進行處理和緩存，再用無線網絡或者電話線就可以實現遠程通信。在遠程控制過程中，計算機2是LED顯示屏的調制解調器，用于遠程傳輸數據的調制。在LED顯示屏上也布置了調制解調器，但并不用于數據調制，而是一種專用的控制器。在運行中，不但需要控制LED顯示屏的運行情況，還要控制數據存儲，并形成專用的接口板和原LED顯示屏控制機相互配合。在LED顯示屏遠程控制時，主要通過兩個單片機作為數據轉發的接口板。其中，一個單片機用于控制LED顯示屏上雙口RAM的接收;另一個單片機的作用是，將雙口RAM中存儲的數據傳輸給LED顯示屏進行顯示，從而形成一個完整的數據傳輸、顯示過程。

1.4 LED顯示屏內部溫度控制

大型戶外LED顯示屏往往安裝在條件惡劣的地區，在炎熱的夏季、寒冷的冬季都需要穩定運行。但不同季節，LED顯示屏內部的溫度差異較大。為保證LED顯示屏能夠安全、可靠運行，提升使用壽命，需要在LED顯示屏內部安裝恒溫控制器，以滿足不同地區、不同季節，室外LED顯示屏運行對環境問題的需求，保證LED顯示屏能夠正常運行。LED顯示屏正常使用溫度范圍在0℃～20℃之間，在寒冷的冬季，室外溫度低于0℃，可開放熱風幕進行加熱。在炎熱的夏季，室外溫度高于20℃時，開放空調進行降溫。如果室外溫度正好在0℃～20℃之間，熱風幕、空調都不啟動，以降低運行成本。若運行溫度過高或者過低，LED顯示屏內部的元器件損耗速度會明顯加快，從而縮短LED顯示屏的使用壽命。因此，為保證LED顯示屏能夠穩定運行，內部溫度必須控制在0℃～20℃之間。

1.5 LED顯示屏內部濕度控制

濕度對LED顯示屏的使用性能和使用壽命也有較大影響。不同地區的室外溫度、濕度存在較大差距，為保證LED顯示屏能夠穩定運行，需要對LED顯示屏內部溫度及濕度進行科學檢測和控制。如果溫度過高，會燒損元器件。如果濕度過大，LED顯示屏內部電路容易發生短路故障，需要對溫度和濕度進行嚴格控制。對大型室外LED顯示屏而言，為提升智能化控制水平，需要將濕度傳感器布置在LED顯示屏的四個角和中間。在進行濕度控制時，按照五個傳感器反饋回來的參數平均值進行處理。如果濕度過高，則立即啟動加熱系統進行除濕。

2 LED顯示屏智能控制發展前景

在當今社會，各大城市隨處可見各種大型LED顯示屏，其已經成為城市夜間的風景線。因此，LED顯示屏智能控制技術具有良好的發展空間。在未來，LED顯示屏的功能不會僅僅局限于廣告顯示、交通通知上，而是通過各種先進技術的有效集成，搭建一個智慧化網絡平臺，并在智慧城市中扮演著非常重要的角色。將傳感器技術和LED顯示屏相互結合，可衍生出更好的使用功能。如將LED顯示屏和粉塵傳感器結合使用，可實時顯示城市空氣粉塵污染情況;應用在環境監測和環境保護中，可清楚顯示實時的空氣質量，為空氣污染治理提供指導，以保障居民的生活質量。

3 結語

綜上所述，文章結合理論實踐，探討了大型室外LED顯示屏的智能控制技術。探討結果表明，目前室外LED顯示屏正向更大規模、更高亮度、更高的發光均勻性等方向發展。其顯示的內容可以是動態圖文、視頻圖形等，也可以實現音頻同步播放。控制系統也正向集成化、網絡化、智能化的方向發展。LED顯示屏智能控制系統具有很強的技術性和先進性，需要結合實際應用情況，立足現有的控制技術，從驅動電路控制、數字RGB混合控制系統、遠程控制系統、內部溫度控制、內部濕度控制等方面同時入手，才能提升應用效果，真正意義上實現大型室外LED顯示屏的智能化控制，促進我國LED顯示屏事業持續健康發展。

參考文獻

[1] 劉壯壯，倪笑宇，陳立偉，等.無線遠程控制LED顯示屏設計[J].電子測試，2018，387（06）：15，23.

[2] 陳枕鎮.基于小間距LED顯示屏的智慧城市設計方案[J].中國公共安全，2018，311（07）：173-177.