Indoortoepassing van een videowall 1

In de twintigjarige geschiedenis van led-displays zijn verschillende toepassingen ontwikkeld. Net als bij lcd-schermen, projectoren en andere apparatuur bestonden die eerst uit teksttoepassingen en zijn daarna met de verdere technologische ontwikkeling toepassingen voor afbeeldingen en video ontwikkeld.  Led-displays worden nu veel toegepast bij buitenreclame, podiumtoepassingen, tentoonstellingen, in stadions, conferentiecentra en commandocentrales, enzovoort.

We geven hier op basis van tien jaar ervaring met de productie een analyse van de indoor toepassingen voor led-displays en het ontwerp, de installatie, testen en onderhoud hiervan. Als voorbeeld wordt genomen een multifunctionele auditoriumtoepassing.

Uitgangssituatie van het project

Randvoorwaarden van het project

Het displaysysteem voor deze toepassing moet bestaan uit een hoofd led scherm, een hulpscherm en een logoscherm, dus uit drie delen. Voor het hoofdscherm is nodig de constructie van een grootformaat HD-scherm, meerdere computers voor de digitale input, locatiecamera’s, afstandsbediening of externe raadpleging van het videosignaal, imaging, informatie over de displays, een scherm voor video-conferencen. Daarnaast moet er ook rekening gehouden worden met de achtergrond van het podium, hulpschermen, de mogelijkheid om informatieve content voor de conferentie te tonen zoals ondertiteling, logo’s, tekst.

De omvang van het podium is 20 m breedte, diepte 17 m en hoogte 18 m., terwijl de zichtbare breedte en hoogte van het podium 15 m en 7,8 m is. Boven het podium is verlichting aanwezig, het gordijn en andere mechanische apparatuur. Aan beide zijdes van het podium is nog een zijpaneel vanaf 3 m van de grond met een breedte van 8 m en een hoogte van 6 m. Voor het hoofdscherm wordt een display ontworpen van 72 vierkante meter (12 m x 6 m), met daarvoor nog ruimte voor een spreekstoel, presentaties en podiumplaatsen, achter het scherm moet er ruimte zijn voor onderhoud. De eerste rij van het publiek moet op ten minste 17 m van het scherm zitten. De hulpschermen op de zijpanelen hebben een oppervlakte van ten minste 12 vierkante meter (4m × 3m).

Kwaliteitbepalende technologie bij een indoor led videowall

Voor het ontwerp van een indoor led-videowaal zijn drie factoren belangrijk: de beschikbare vloerruimte, de grootte van het scherm en de pixelgrootte. Daarnaast zijn voor een rationeel ontwerp belangrijk het productieproces, verschillende technische indicatoren met het oog op praktische indoortoepassingen en de kosten.

LED display pixelafstand

Het menselijk oog is in staat een bepaalde resolutie waar te nemen. Terwijl vanaf een bepaalde afstand een beeld in een bepaalde resolutie goed kan worden waargenomen, kan het van dichtbij niet te onderscheiden zijn. De afgelopen twee jaar hebben fabrikanten van led videowalls de technologie dusdanig verbeterd waardoor voor bewegend beeld de resolutie optimaal kan worden aangepast voor een kleine ruimte.

 

Tabel 1. Vergelijking van de specificaties van een Lian Cheng Indoor led-display: P1.6, P2, P2.5, P3, P4, P5. De tabel geeft de pixelafstand weer  (bijv. P3, pixelafstand 3 mm, vervolgens de minimale afstand waarbij een mens niet meer de pixels kan onderscheiden, vervolgens de afstand met het best zicht enz.)

 

Zoals men kan zien uit de vergelijking in tabel 1 tussen P1.6, P2, P2.5 is de minimale zichtafstand erg dichtbij. Hiervoor is een groot flat-panel tv nodig met een resolutie tot 4800 × 2400. Hetzelfde kan getoond worden op een scherm met een duidelijker beeld, maar op een scherm van 12 meter breed. De HD signaalversterking moet dan drie tot vier keer groter zijn, twee HD-schermen vereisen een factor 2, terwijl het scherm in hoge resolutie screen een goed presterend apparaat voor beeldverwerking vereist. De totale kosten van een dergelijk systeem zijn dan hoog.
P4, P5: beide specificaties kunnen niet simultaan getoond worden op het 12 meter brede HD scherm, HD video-conferencing is niet geschikt voor een dergelijk scherm. P3 kan wel simultaan getoond worden en is geschikt voor HD afbeeldingen. P3- wordt geselecteerd voor het grote primaire scherm en voor de secondaire schermen, P4 wordt gekozen voor het logoscherm.

Technologie behuizing

Keuzes inzake de kwaliteit van de led, de belangrijkste materialen, zoals chips, beugels, lijm (epoxyhars), goud, enzovoort zijn van belang voor de kwaliteit van het project. Een andere factor is de pakking. De technologie voor de verpakking van pixels hangt samen met de effectiviteit en kosten van de productie, kwaliteit en stabiliteit van de kleuren, zichthoek, enzovoort. Deze keuze is een kritische indicator voor het led-display.

De meest toegepaste verpakkingstechnologie voor indoor led-displays is SMD, DIP. SMD staat voor surface-mount packaged led, geplaatst op een printplaat en vervolgens gesoldeerd op een IC. Belangrijke eigenschappen zijn een goede warmteafvoer, kleuruniformiteit, het gehele scherm kan goed worden onderhouden, minder onderhoudskosten; tegelijkertijd is bij het verpakkingsproces het goed mogelijk een goede mix van helder en zacht in het metalen vak te plaatsen. Het is vooral geschikt voor indoor toepassingen.
Bij een DIP-module zijn de led’s in een vierkant geplaatst, met daarin een rode, groen en blauwe led samen in één pixelmodule die direct op de printplaat is geplaatst. Het soldeerproces is simpel, goedkoop maar de kwaliteit niet altijd goed. Deze technologie wordt vooral toegepast bij outdoor schermen.

 

De pixelstructuur van een indoorscherm is op twee manieren gemonteerd:

‘Triple paste’ verwijst naar de drie RGB led’s die in dezelfde buis zijn geplaatst. Die drie led’s hebben hun eigen productielijn en hebben hun eigen eisen ten aanzien van gebruikte materialen en technologie. Het betreft vooral de productie van HD led-displays met een kleine pixelafstand.

Drie en oppervlakte gemonteerd (SMD scheiding) verwijst naar de rood, groen en blauw licht uitzendende led’s die afzonderlijk, stuk voor stuk in een pixel worden geplaatst, opnieuw van een behuizing worden verzien en een masker om ze te beschermen tegen stof, krassen en om de led-chip te beschermen. De drie led’s hebben ieder hun eigen voeding, stroomverbruik is laag en onderhoud eenvoudig tegen lage kosten. Doorgaans valt met het oog op de kwaliteit van het indoorscherm de keuze op deze uitvoering met black light technologie.

Ontwerp van de led-besturing

De led-besturing vormt de kern het elektronische circuit rondom de besturingschip. De besturing stuurt via interne besturingsprocedures signalen en gegevens naar de led-driver. De led-driver zet vervolgens de ontvangen signalen om naar de afzonderlijke chips van de rode, groene en blauwe led.

Het driversysteem

De functie van de led-driver is het ontvangen van kleurinformatie en het regelen van de helderheid van het display. Meestal is er een constante stroom met een constante spanning. Hiervoor bestaan drie varianten: een drivercircuit met een constante gelijkstroom waarbij de weerstand wisselt, een regelaar die zorgt voor een vaste uitgangsspanning  en een uitvoerstroom variabele belasting. De eerste methode geldt als de beste.  Daarbij is het ook van belang, met het oog op de levensduur van de led en het verminderen van stroomgebruik, om de juiste led-stroom en -spanning te achterhalen.

Controlesysteem

Daar de prestaties van een led-display voor een groot deel afhankelijk is van de stroomsterkte, spanning, tijd, enz. is het een belangrijke taak van het controlesysteem om de stroomtoevoer van de led te beheersen. De huidige methode van pulsbreedtemodulatie (PBM) is een controlemethode die de efficiëntie van de led-stroom tot 80-90% kan verbeteren, bij een stabiele uitvoerspanning en stroom.

Met behulp van PWM wordt de tijdsduur gedurende welke de led aan of uit is in een bepaalde tijdspanne beïnvloed. Afhankelijk van de variatie in PBM vertoont de led een aantal grijswaarden. Bij een driekleurengradatie van het product wordt het aantal kleuren dat het display kan vertonen theoretisch vergroot van 256 tot wel 16,7 miljoen, zodat men 24-bit ware kleuren kan vertonen.

Doorgaans is de PBM-frequentie groter dan 100 Hz, omdat men anders bij het vertonen een knipperend beeld en scanlijnen zou kunnen waarnemen. Bij een groot scherm is de verversingssnelheid nu meestal tussen de 800 en 1000 Hz. De hoogste verversingssnelheid die in de led-industrie is gerealiseerd bedraagt zelfs 6800 Hz. In de zoeker van de camera en bij een normale opname toont een led-videowall in deze omstandigheden een stabiele weergave zonder knipperend beeld, en bij de hoogste verversingssnelheid een vloeiend beeld zonder conflicterende kleuren.

De combinatie van driversysteem en controlesysteem

De led, het driverssysteemcircuit en het circuit dat verbonden is met het controlesysteem dat moet zorgen voor de stabiliteit van het gehele scherm zijn is serie, parallel of in een hybride vorm geschakeld. Bij een serieschakeling is de betrouwbaarheid niet erg groot. Dit wordt voornamelijk toegepast in low-end producten. Indien in een led sluiting ontstaat zal dit al gauw tot hogere spanning in andere led’s leiden en hierdoor schade veroorzaken. Het nadeel van een parallelschakeling bij producten met een lage spanning is weer, bij een constante circuitstroom, dat bij uitschakeling van een led de stroomverdeling bij de andere led’s juist toeneemt, hetgeen ook meer tot schade aan het led-circuit kan leiden.

Tegenwoordig, om de betrouwbaarheid van het product te verbeteren, wordt vaak een hybride vorm van schakelingen toegepast, met seriële en parallelle schakelingen, waarbij de led’s een gelijke spanning hebben en de stroomsterkte bij iedere led in principe gelijk is. Dit zorgt voor een consistente helderheid van de led’s  terwijl oververhitting wordt voorkomen.

Het gehele display is opgebouwd uit modulaire units. Om te zorgen voor een betrouwbare stroomvoeding en gegevens is een hybride benadering noodzakelijk. Dit maakt een back-upfunctie mogelijk, waardoor, mocht de voeding via een bepaald pad uitvallen, een ander automatisch dit opvangt, zodat het systeem hier niet onder zal lijden. Dit zorgt ervoor dat het systeem langer operationeel kan zijn en de tijd voor onderhoud wordt verkort.

Voldoen aan de speciale eisen van de beeldschermmatrix

Hoewel een hoge verversingssnelheid er voor zorgt dat zelfs bij een opname met een high-speed camera van een groot led scherm de overgangen vloeiend verlopen, zal men ook dan onverklaarbare golven, strepen, rimpelingen en vreemde kleuren kunnen waarnemen bij een verandering van de beeldhoek of de brandpuntafstand. Bij een liveopname met een televisiecamera zal dit zichtbaar zijn als het zogenoemde moiré-effect.

Wanneer de beeldfrequenties van een fotogevoelig element (CCD of CMOS) interfereert met de frequenties van het led-display zal dit een moiré veroorzaken. Dit fenomeen is inherent aan de structuur van een led-display. Het moiré kan volledig verdwijnen als een van de rasterstructuren – die van de camera of van het led-display – wordt weggenomen. Om dit te realiseren passen led-displayfabrikanten in het oppervlakte van het scherm optische technieken toe waardoor het originele raster van het scherm continu lichtgevend wordt en het pixelniveau wordt verhoogd waardoor een continu hoge-resolutie beeld wordt gecreëerd met een hoog contrast en men geen hinder heeft van het moiré-fenomeen.

Produkten die LED display Expert B.V. verkoopt zijn:

  • Indoor LED schermen
  • Outdoor LED schermen
  • LCD Videowall
  • LED Videowall
  • Lichtkranten
  • LED vloeren
  • Mobiel led scherm
  • LED wall
  • LED boarding
  • LED reclameborden
  • LED reclamemasten
  • LED totem
  • LED zuil
  • LED scherm aanhanger
  • Sport LED scherm
  • LED bordbuster
  • LED gevelreclame

 

 

 led scherm - videowall - led wall - led boarding - led reclamebord - led display - led scherm verhuur -   led scherm  producten

©  2019 copyright www.leddisplayexpert.nl | Indoortoepassing van een videowall 1