LED显示屏结构设计探究

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1led显示屏概述

LED显示屏属于一种平板显示器，其包含了大量的LED模块面板，可以用来显示文字、图像、视频等信息。与传统LCD显示屏相比，LED具备良好的面积延展性，在条件允许的情况下可以任意延展，无缝拼接，从而保证图像显示的效果。同时，LED显示屏中的LED显像元件光通量衰减缓慢，其使用寿命较LCD屏高出3倍左右，配合互动技术，LED刷屏机可以实现广告媒介与广告受众之间的两性互动。

2LED显示屏结构设计

在对LED显示屏结构进行设计时，需要从以下几个方面着手。2.1灯珠选择。灯珠作为LED的核心，存在许多不同类型的产品，其性能也各不相同，如图1所示。从显示颜色上分类，LED灯珠包括了红、绿、蓝三原色和绿色、白色五种，通过红绿蓝三原色的混合，可以形成其他颜色。从形式上分类，LED灯珠包括了插针式和贴片式两种，这里选择最为常用的插针式灯珠。2.2外观设计。为了保证LED显示屏的美观性，需要做好相应的外观设计，必须在充分保证产品功能的基础上，对显示屏的宽度进行合理把握，减少受风面积和雪荷载等的影响。对于安装在室外的大型LED显示屏，还需要充分考虑防水问题，提升其整体性能。2.3灯板结构设计。依照设计目标，从降低高度，提升防水性能的角度，对LED显示屏进行设计。灯板采用了单层PCB板，将灯珠插针弯折90°后，焊接在PCB板上，这样能够极大地减小线路板的厚度，但占用空间较大，只能平行排列一排灯珠，如果显示屏安装区域对亮度要求较高，则这种设计不适用。但在现实城市中，良好的照明条件使得其可以被应用在商业建筑或者写字楼的LED显示屏中。对于照明条件较差的区域，可以采用双层PCB板结构，厚度在1.6mm，将必要的器件安装在两块PCB板之间，以铜针对两板块进行连接，最大宽度在14mm左右。通过这样的设计，灯珠能够呈双层排列结构，亮度大大增加，同时也减小了PCB板的宽度以及灯条的厚度。2.4壳体结构。采用了分体式的结构形式，将其分为上、下两部分，通过卡扣配合螺钉进行连接固定，为密封条和灯板的安装提供便利，能够避免误差累积出现的拆装困难现象。在灯条安装时，可以同时采用所有密封条，于下壳体中进行线路安装行，此时的上壳体发挥的仅仅是盖板作用，在线路板和密封条安装完成后，可以直接扣上上壳体，操作更加便捷。对灯壳结构进行三维建模，最终结果如图2所示。2.5密封设计。LED显示屏一般安装在室外环境下，需要考虑防水性能，因此，密封设计必不可少。从提升显示屏防水性能的角度看，不仅采用了密封灯壳，而且灯珠密封条与电线密封条采用的是独立设计的形式，即使灯珠密封条出现漏水问题，也不会影响位于背部的线路部分。可以考虑利用硅胶注塑开模，加工成防水造型来替代灌胶防水。从便于安装和拆卸的角度看，如果密封条长度过长，则很容易引发误差累积，因此，采用了分段式密封的方式，可以实现多层次防水。在实际操作中，主要是将灯条划分为多个区域，每一个区域都采用胶条密封，相互独立，互不影响。但从实际应用效果看，这样的防水设计并不理想，主要是装配工艺水平达不到，在密封不严的情况下，一旦出现漏水问题，水流可能会沿电线进入到线路板中。因此，将灯条走线进行了区分，包括了前控制输入线、中部电源线和后控制输出线，经过一两次弯折来降低线路的引流能力。从PCB中引出的电源线在经过两三个密封垫后，可以到达出线位置，经分层密封，可以实现分层保护，在提升防水效果的同时，也不需要进行注胶防水操作。灯条控制线的走线环节与电源线类似，必须保证每一次的弯折都具备足够的空间，避免过度挤压导致绝缘破损。过线区域可以利用橡胶垫密封，线路在前端需要经过一次弯折，到达灯条后端进行第二次弯折，后端走线位置应该以密封硅胶进行两次以上的防水处理，直到控制线自出线孔引出，实现分段防水。2.6部件材料选择。LED显示屏在运作过程中，存在比较严重的发热问题，如果散热效果不佳，则可能引发火灾事故。对此，在部件材料选择方面，应以散热为核心，选择具备较高导热系数的材料，而考虑到成本问题，一般都会选择铝材料。从材料本身的强度和刚度分析，选择6063铝合金，其具备非常优秀的热塑性、耐蚀性以及力学性能，且容易阳极氧化，是一种非常优秀的电子散热材料。结合电解法，在铝合金表面生成氧化膜，可以明显改善其耐腐蚀性、耐磨性和硬度，电解操作可以将铝或者铝合金放在硫酸、铬酸等电解质溶液中，施加电流实现电解，可以在其表面形成厚度在5～30μm的氧化铝层，促进其性能的改善。从可持续利用角度看，选择硅橡胶密封条进行密封，这种材料的耐高温和耐低温性能良好、产品稳定、回变形性强，在电力电缆、医药导流等领域有着相当广泛的应用，使用寿命可以达到普通橡胶密封件的3倍以上。以密封条替代灌封胶来实现防水，是LED产品发展的一个必然趋势，可以有效提高生产效率，而且便于拆卸，降低了维修成本，赋予了产品可循环利用的特点。2.7卡具设计。卡具分为上盖与下托两种，从提升LED显示屏下方观看效果的角度看，增加了卡具倾角，以实现灯条角度的倾斜，倾斜角度主要参照显示屏离地高度。以壁挂式LED显示屏为例，从保证施工安全的角度看，可以选择下盖固定上盖拆卸的方式，将下盖作为托盘，支撑灯条，上盖以螺钉固定在箱体上，北部留出足够的施工空间，确保施工人员可以在屏体背部进行安装和拆卸，不需要用到吊篮。

3结束语

总而言之，在科学技术飞速发展的背景下，LED显示屏产品逐渐实现了多源化，传统显示屏暴露出一些不足和问题，要求技术人员必须及时更新观念，做好LED显示屏结构的全新设计，提升其结构的新颖性和实用性，以更好地满足LED显示屏的使用需求，促进LED显示屏的可持续发展。

参考文献：

［1］边晓峰.LED条状显示屏结构设计的研究［D］.大连：大连理工大学，2016.

［2］黄显澍.基于ARM的LED显示屏设计研究［J］.硅谷，2013（14）.

作者:张京华 单位:深圳市锐拓显示技术有限公司