大型室外LED显示屏的智能控制研究

游苇

摘 要：文章针对大型室外LED显示屏的智能控制，结合理论实践，在简要阐述LED显示屏控制系统运行原理的基础上，分析了LED显示屏的智能控制方法，大型室外LED显示屏的发展前景。分析结果表明，LED显示屏具有很强的适用性，在交通、证券、广告等方面等有良好应用。通过智能控制，可进一步提升LED显示屏的应用效果。

关键词：室外;LED显示屏;智能控制;远程控制

中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2020）09-0031-02

经过多年的发展，LED显示屏控制技术愈发先进，在国内外很多行业都得到了广泛应用。发展至今，LED显示屏已经达到了超高亮度全彩色视频显示水平，这一点是传统液晶显示屏无法比拟的。而且LED显示屏具有很強的防水、防尘、防潮等特点，即便在条件恶劣的室外，也可以良好应用。LED显示屏具有良好的面积延展性，LCD面积大了难以实现无缝拼接，LED显示屏可任意延展，并实现无缝拼接。而且LCD等离子屏光通量衰减很快，一般运行一年半左右就需要更换，但LED显示屏同等运行条件下至少五年没问题。基于此，开展大型室外LED显示屏的智能控制探讨就显得尤为必要。

1 大型室外LED显示屏的智能控制方法

1.1 LED显示屏驱动电路控制

和传统荧光灯电子镇流器相比，LED显示屏的驱动电路的主要功能是，将电源提供的交流电压转换为直流电压，以供LED显示屏使用。从物理学的角度来看，LED显示屏上的数字模型可用以下公式来表示：

此公式中，Vturn-on表示LED显示屏的启动电压，Rs表示伏安曲线的斜率，T表示环境温度，表示LED显示屏正向电压的温度系统。对大型室外LED显示屏而言，为-2V/℃[1]。

从上述公式中可以看出，LED显示屏在运行中，即便是正向电压发生细小变化，也可能引发LED显示屏电流的较大变化。此外，LED显示屏运行的环境温度、老化时间等因素，也会对LED显示屏运行的电气性质造成较大影响。但对大型户外运行的LED显示屏而言，光输出和电流呈现正相关。如果驱动电路在输入电压或者环境温度发生变化时，必须严格控制电流，以保证LED显示屏运行的可靠性。否则，容易发生失效问题，也会降低LED显示屏的使用寿命。

完整的LED显示屏驱动电路，由三部分共同组成，包括：电流隔离变压器、AC-DC整流器、限流电阻等。其中，变压器的主要作用是对LED显示屏进行隔离和变压，限流电阻则用于控制LED显示屏的运行电流。其电阻阻值远远大于LED显示屏自身的电阻，从而有效解决了LED显示屏运行中输出电压、运行环境等发生变化，影响LED显示屏使用效率的问题[2]。

1.2 数字RGB混合控制系统

RGB混合控制系统是室外大型LED显示屏智能控制的关键系统。LED显示屏由大量二极管组成，随着使用时间的增加，LED显示屏的亮度、颜色、色域、色调等都会发生衰减，从而影响使用效果。通过RGB控制系统，调配红、绿、蓝三种发光强度，可在LED显示屏使用寿命范围内，对LED显示屏的亮度、颜色、色域、色调等进行合理调节。在此基础上，可采用发光二极管，对红、绿、蓝三色光进行采集，再通过DSP系统和智能化控制算法，就能对这三种混合光的强度、颜色、色调等进行控制。

为保证每种颜色的采样效果，需要至少布置三个光电二极管，分别对红、绿、蓝三种光色进行采集。采集完成后，再将其转化为电信号，经放大滤波之后，再重新进入与之相对应的PWM转换器中，通过DSP对这三个采样信号进行分析处理。通过对PWM进行有效调节控制，就能实现对经过LED显示屏的电流的有效控制，实现对LED显示屏光强度、颜色、色调的实时调整，保证LED显示屏时刻处于最佳运行状态。大型室外LED显示屏运行中，采用RGB混合开展系统，可有效解决运行环境温度、批量性能差异大等因素对LED显示屏显示效果造成的影响。采用智能化软件进行控制，可在任意情形下都达到高质量的显示效果。而且还具有友好的人机交互界面，操作人员只需要调整相关参数，就能实现个性化显示。

1.3 远程控制系统

大型室外LED显示屏远程控制系统的原理图如图1所示。

从图1中可以看出，LED显示屏远程控制系统采用了2台计算机。其中，计算机1用于LED显示屏上文字的录入和显示内容的更新。需要更新的内容，先在计算机1上编写，然后传输给计算机2。计算机2对计算机1传输来的数据及文件进行处理和缓存，再用无线网络或者电话线就可以实现远程通信。在远程控制过程中，计算机2是LED显示屏的调制解调器，用于远程传输数据的调制。在LED显示屏上也布置了调制解调器，但并不用于数据调制，而是一种专用的控制器。在运行中，不但需要控制LED显示屏的运行情况，还要控制数据存储，并形成专用的接口板和原LED显示屏控制机相互配合。在LED显示屏远程控制时，主要通过两个单片机作为数据转发的接口板。其中，一个单片机用于控制LED显示屏上双口RAM的接收;另一个单片机的作用是，将双口RAM中存储的数据传输给LED显示屏进行显示，从而形成一个完整的数据传输、显示过程。

1.4 LED显示屏内部温度控制

大型户外LED显示屏往往安装在条件恶劣的地区，在炎热的夏季、寒冷的冬季都需要稳定运行。但不同季节，LED显示屏内部的温度差异较大。为保证LED显示屏能够安全、可靠运行，提升使用寿命，需要在LED显示屏内部安装恒温控制器，以满足不同地区、不同季节，室外LED显示屏运行对环境问题的需求，保证LED显示屏能够正常运行。LED显示屏正常使用温度范围在0℃～20℃之间，在寒冷的冬季，室外温度低于0℃，可开放热风幕进行加热。在炎热的夏季，室外温度高于20℃时，开放空调进行降温。如果室外温度正好在0℃～20℃之间，热风幕、空调都不启动，以降低运行成本。若运行温度过高或者过低，LED显示屏内部的元器件损耗速度会明显加快，从而缩短LED显示屏的使用寿命。因此，为保证LED显示屏能够稳定运行，内部温度必须控制在0℃～20℃之间。

1.5 LED显示屏内部湿度控制

湿度对LED显示屏的使用性能和使用寿命也有较大影响。不同地区的室外温度、湿度存在较大差距，为保证LED显示屏能够稳定运行，需要对LED显示屏内部温度及湿度进行科学检测和控制。如果温度过高，会烧损元器件。如果湿度过大，LED显示屏内部电路容易发生短路故障，需要对温度和湿度进行严格控制。对大型室外LED显示屏而言，为提升智能化控制水平，需要将湿度传感器布置在LED显示屏的四个角和中间。在进行湿度控制时，按照五个传感器反馈回来的参数平均值进行处理。如果湿度过高，则立即启动加热系统进行除湿。

2 LED显示屏智能控制发展前景

在当今社会，各大城市随处可见各种大型LED显示屏，其已经成为城市夜间的风景线。因此，LED显示屏智能控制技术具有良好的发展空间。在未来，LED显示屏的功能不会仅仅局限于广告显示、交通通知上，而是通过各种先进技术的有效集成，搭建一个智慧化网络平台，并在智慧城市中扮演着非常重要的角色。将传感器技术和LED显示屏相互结合，可衍生出更好的使用功能。如将LED显示屏和粉尘传感器结合使用，可实时显示城市空气粉尘污染情況;应用在环境监测和环境保护中，可清楚显示实时的空气质量，为空气污染治理提供指导，以保障居民的生活质量。

3 结语

综上所述，文章结合理论实践，探讨了大型室外LED显示屏的智能控制技术。探讨结果表明，目前室外LED显示屏正向更大规模、更高亮度、更高的发光均匀性等方向发展。其显示的内容可以是动态图文、视频图形等，也可以实现音频同步播放。控制系统也正向集成化、网络化、智能化的方向发展。LED显示屏智能控制系统具有很强的技术性和先进性，需要结合实际应用情况，立足现有的控制技术，从驱动电路控制、数字RGB混合控制系统、远程控制系统、内部温度控制、内部湿度控制等方面同时入手，才能提升应用效果，真正意义上实现大型室外LED显示屏的智能化控制，促进我国LED显示屏事业持续健康发展。

参考文献

[1] 刘壮壮，倪笑宇，陈立伟，等.无线远程控制LED显示屏设计[J].电子测试，2018，387（06）：15，23.

[2] 陈枕镇.基于小间距LED显示屏的智慧城市设计方案[J].中国公共安全，2018，311（07）：173-177.