LED显示屏结构设计研究

LED显示屏结构设计研究

何明跃

佛山市青松科技股份有限公司  广东 佛山 528000

摘要：目前，LED显示屏大多做成箱体结构，箱体结构的LED显示屏一般采用板材折弯后拼接而成.制造工序繁多，加工要求较高，劳动强度大，制造成本也高。大型显示屏是由若干个独立的LED显示屏单元构成，各显示屏单元的箱体表面设置有保护层，导至整个大显示屏内的通风散热效果差。另外箱体结构的LED显示屏拆装极不方便：若干个独立的LED显示屏单元进行拼装时，在整个LED显示屏体的中心设置一个定位销，然后以这个定位销为中心进行拼装，当其中一块LED显示屏单元出现问题时，需将整个LED显示屏一个一个地全部拆卸下来。

关键字：LED显示屏结构；设计；措施

１　LED 显示屏概述

LED发光二极管（light emitting diode），从本质上看，它是一种固态形式的半导体器件，它能够在应用的过程中把电能直接转化成光。LED 的核心是一个半导体的晶片，在晶片的一端附着在一个支架之上，在支架的一端是负极，另一端与电源的正极进行相连，由此使得整体晶片被环氧树脂封装。半导体晶片的构成部分主要包括两部分，分别是：第一部分是 N 型半导体，其中里边绝大多数都是电子，另一部分是 P 型半导体，其中在其内部占主导地位的是空穴，这两种半导体进行充分连接的过程中就可以有效构成一个“P-N结”。在电流通过导线对该晶片进行作用的过程中，电子在作用之下就会向 P 区进行转移，在 P 区域内部空穴会和电子进行复合，会以光子的形式释放能量，这就是 LED 发光基本原理。

LED 的波长决定着所发出的光的颜色，而这种情况决定于形成 P-N 结材料的禁带宽度。与传统意义上的背光技术进行有针对性的对比，LED 显示屏技术在色域范围内有十分显著的应用优势，与此同时，它也呈现出十分显著的更为独特的技术优势，例如，它的发光效率更高，耗电能力更少，并且可以平面发光，方向性更强，响应时间更短。LED 辐射光为非相干光，它的光谱相对来说更窄一些，发射的角度更大，色彩特别丰富而且鲜艳，因此在建筑领域呈现出十分显著的应用优势，其应用范围日益拓宽。在具体的设计和安装过程中，通常情况下有效采取环氧树脂封装，在这样的情况下，能够承受更高强度的机械冲击力和震动，不容易被损坏或者破碎，有着更为显著的安全性和稳定性，因此属于比较典型的绿色照明光源。同时，LED 的发热量相对来说更低，没有热辐射属于冷光源，所以更为安全，可以用手触摸，更为经济环保节能降耗，有着多种颜色光源，体积比较小，可以结合具体情况任意组合，特别容易开发成比较轻便而且短小轻薄的小型照明产品，在这个过程中能够更好的进行安装和维护。

2LED显示屏装置结构设计思路

1)为了达到维护便捷的目的：一方面，把各个LED显示屏单元放置在支架上，各个LED显示屏单元无物理连接关系，且LED显示屏单元外围有梯度结构的单元支撑框，扣合在支架的横向铝型材上，可以直接进行拆卸：另一方面，把LED显示屏单元由若干个小模块组成，当某部分出现故障时，可以对相应的小模块进行拆卸即可，十分便捷。

2)通过LED显示屏单元外围有梯度结构的单元支撑框，扣合在支架的横向铝型材上，同时让LED显示单元的重心落在横向铝型材上，从而使得整个LED显示屏装置更加稳固。

3)在单元支撑框上设置隐藏式吊耳，一方面能方便进行搬运的操作，另一方面，由于是隐藏式的吊耳，因此无论是LED显示屏单元作为单独的显示整体，或者进行拼接组成拼接显示屏装置，都不影响安装需求和美观。

4）在小模块上的铝板四个角设置有磁柱和压铆螺母柱。其中，磁柱在相对于压铆螺母柱的外围，可以有效防止小模块的四个角产生变形，且可通过微调磁柱的高度来对LED显示屏单元平面度进行调整，此外，对LED显示屏单元小模块进行拆卸时，只需要拧开旋紧在单元小模块压铆螺母柱上的螺钉即可拿出，方便调整。

3  LED显示屏结构设计

3.1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。

3.2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。

3.3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。

3.4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。

3.5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。

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。

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