開辟LED室內景觀裝飾新天地——彩墻屏

一、緒論

1.1 技術背景

　　本文所要研究的彩墻屏已經成功的應用在深圳新都酒店翡翠明珠舞廳酒吧的墻面，組成了一個令人耳目一新、視覺震撼強的室內顯示幕墻。該項目工程的實際應用效果達到了客戶的要求——新穎、環保、色彩變化艷麗、體現高品位DISCO酒吧的特色。彩墻屏的解決方案是基于發光二極管LED的應用和控制技術，正是因為LED具有其它光源無可比擬的優勢。LED（Light-Emitting-Diode）是一種能夠將電能轉化為可見光的半導體。其特點如下：

　　①效率高：按照通常的光效定義，LED的發光效率并不高（一般10-30lm/W，目前已知光效最高的橙紅色LED光效可以達到55lm/W），但由于LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，效率可以達到80-90%，而光效差不多的白熾燈其可見光效率僅為10-20%。

　　②光線質量高：由于光譜中沒有紫外線和紅外線，故沒有熱量，沒有輻射，LED屬于典型的綠色照明光源。

　　③光色純：與白熾燈全頻段光譜不同，典型的LED光譜狹窄，發出的光線很純。

　　④能耗小：單體LED的功率一般在0.05-1W，通過集群方式可以量體裁衣地滿足不同的需要，浪費很少。尤其是需要彩色光的時候，采用白光經過濾色的方式大費周章并且浪費能源，而LED固有的彩色卻是得天獨厚。

　　⑤壽命長：光通量衰減到70%的標稱壽命10萬小時。實際上幾乎無限。

　　⑥可靠耐用：沒有鎢絲、玻殼等等容易損壞的部件，非正常報廢的可能性很小，維護費用極為低廉。

　　⑦應用靈活：體積小，可平面封莊易開發成輕薄短小產品，做成點、線、面各種形式的具體應用產品。

　　⑧安全：單體工作電壓大致在1.5V~5V之間，工作電流在20mA~70mA之間。

　　⑨響應時間短：適合于頻繁開關以及高頻運作的場合。

　　⑩綠色環保：廢棄物可回收，沒有污染；不像熒光燈含有汞成分。

    ⑪控制靈活：通過調整電流可以調光，不同光色的組合可以調色，加上時序控制電路可以達到多樣的動態變化效果。

　　以上這些優點使得LED被認為是一種理想的綠色光源，其已經越來越多地被成功地應用在工程照明和顯示領域。半導體技術在城市夜景亮化工程及室內裝飾照明及顯示工程項目上的應用，給人們以全新的感覺：比如在色彩的表現能力、燈光的控制能力、環保節能等環節上，要比傳統的霓虹燈、白熾燈、鹵鎢燈等具有優勢。深圳新都酒店翡翠明珠舞廳DISCO酒吧室內彩顯幕墻工程結合了LED照明技術和顯示技術的應用，用“燈泡”象素組合構造成動態的可以千變萬化的顯示墻面。

本設計所要解決的主要問題

1.2

    目前，DISCO酒吧內的燈光及控制系統可謂是品種繁多、琳瑯滿目，如要構造一種震撼的全彩顯示墻面作為環境背景，光源首先選擇LED，而不是傳統的耗電量大、控制難度高、使用壽命不長、系統安全系數稍差的熱輻射光源和氣體放電光源。

    翡翠明珠客戶提出的要求是：環境背景的設計新型、環保、色彩變化艷麗、體現高品位DISCO酒吧的特色，控制方案采用計算機同步控制——這些要求就是本設計所有解決的主要問題。接著再根據對酒吧現場進行分析，綜合考慮現場實際操作環境、施工條件以及客戶要求，量身定制了一套優化解決技術方案，即通過整體逐點控制、級聯數據傳輸、系統實時響應，達到對酒吧內部LED燈光整體統一控制而調節出相應的色調（如顯示簡單的變化畫面）和氣氛的效果。

設計方案;總體設計思路

二、設計方案

2.1 總體設計思路

    此類應用在酒吧內的彩顯幕墻的范疇歸根到底是照明顯示工程，涉及到光學、電學、控制、機械、材料、藝術等多學科的技術；照明顯示設計是以燈光為手段的綜合型藝術，照明顯示設計是照明顯示工程的基礎。對于與人們生活息息相關的照明顯示工程，我們遵循的設計思路是：在合理的投資基礎上，在保證照明（或者顯示）功能的前提下，采用或設計適合于建筑環境的照明顯示產品，努力創造舒適的視覺效果和與環境相符的視覺環境；除了滿足必要的照度要求、亮度分布的基本要求以外，更要注重達到環境風格的協調、電氣安全性、使用維護的便捷等等要求。設計的參考依據是SJ/T11141-2003《LED顯示屏通用規范》、SJ/T11281-2003《LED顯示屏測試方法》。

    而酒吧的燈光設計是一個相對復雜的問題，彩顯幕墻作為其中的一個組成部分即環境背景主體至關重要。翡翠明珠酒吧的舞池可用來作為迪斯科（勁舞）和交誼舞（慢舞）的交流場所，這就要求這個環境背景主體的色彩多姿多彩、變化多樣，并且能夠配合著音樂歌聲、旋律、節奏變幻。在充分考慮應用環境的基礎上，依據靈活的設計思路，初步擬定總體設計方案，然后分步驟設計，具體如本章以下內容。

總體設計方案的擬定;單元模塊設計

2.2  總體設計方案的擬定

    根據現場環境、安裝條件和客戶要求，以及對各種光源進行綜合分析，而選用LED作為光源。顯示幕墻的組成可以有多種方案，比如彩管、燈泡、墻磚燈以及各種類似的變形結構單元，但其技術原理卻是一樣的。考慮到裝飾在酒吧內墻面上，方形的發光單元給人的第一感覺比較穩健、震撼、直率，圓形的發光單元其實也是很不錯的一種，在這里采納了前者。

    本設計解決其技術要求（問題）所采用的技術方案是構造一種方形的發光體或者稱之為發光（顯示）單元，該發光（顯示）單元由若干LED組成，即在方形的乳白色PC保護罩內，安裝有焊接若干LED的電路板。這樣一個一個方形的“燈泡”象素單元按照一定的矩陣排列而通過定位卡環、螺釘等固定在防火木板上，該防火木板安裝在墻面上就構成了一種方形燈泡彩顯幕墻，外加連接視頻控制器或電腦就構成了一個結構簡單的彩墻屏顯示系統。整個彩墻屏顯示系統可通過整體逐點控制、級聯數據傳輸、系統實時響應，來達到對酒吧內部LED燈光整體統一控制，而調節出相應的色調（如顯示簡單的變化畫面）和氣氛的效果。

2.3  單元模塊設計

    我們把計算機控制的最小的發光單元，稱之為發光（顯示）象素，將圍繞發光（顯示）象素而專門設計的獨立的組件稱之為單元模塊。發光(顯示)象素由若干個紅、綠、藍發光二極管LED組成，紅、綠、藍LED的數量將主要根據環境照度、亮度分布的基本要求和控制要求而定。本設計采用11顆LED，紅、綠、藍色LED按配比4：4：3來分配，即一個發光象素里有4顆紅色 LED、4顆綠色LED和3顆藍色LED，簡述表示為4R4G3B。

LED參數

表2.1  LED參數