开辟LED室内景观装饰新天地——彩墙屏

一、绪论

1.1 技术背景

　　本文所要研究的彩墙屏已经成功的应用在深圳新都酒店翡翠明珠舞厅酒吧的墙面，组成了一个令人耳目一新、视觉震撼强的室内显示幕墙。该项目工程的实际应用效果达到了客户的要求——新颖、环保、色彩变化艳丽、体现高品位DISCO酒吧的特色。彩墙屏的解决方案是基于发光二极管LED的应用和控制技术，正是因为LED具有其它光源无可比拟的优势。LED（Light-Emitting-Diode）是一种能够将电能转化为可见光的半导体。其特点如下：

　　①效率高：按照通常的光效定义，LED的发光效率并不高（一般10-30lm/W，目前已知光效的橙红色LED光效可以达到55lm/W），但由于LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，效率可以达到80-90%，而光效差不多的白炽灯其可见光效率仅为10-20%。

　　②光线质量高：由于光谱中没有紫外线和红外线，故没有热量，没有辐射，LED属于典型的绿色照明光源。

　　③光色纯：与白炽灯全频段光谱不同，典型的LED光谱狭窄，发出的光线很纯。

　　④能耗小：单体LED的功率一般在0.05-1W，通过集群方式可以量体裁衣地满足不同的需要，浪费很少。尤其是需要彩色光的时候，采用白光经过滤色的方式大费周章并且浪费能源，而LED固有的彩色却是得天独厚。

　　⑤寿命长：光通量衰减到70%的标称寿命10万小时。实际上几乎无限。

　　⑥可靠耐用：没有钨丝、玻壳等等容易损坏的部件，非正常报废的可能性很小，维护费用极为低廉。

　　⑦应用灵活：体积小，可平面封庄易开发成轻薄短小产品，做成点、线、面各种形式的具体应用产品。

　　⑧安全：单体工作电压大致在1.5V~5V之间，工作电流在20mA~70mA之间。

　　⑨响应时间短：适合于频繁开关以及高频运作的场合。

　　⑩绿色环保：废弃物可回收，没有污染；不像荧光灯含有汞成分。

    ?控制灵活：通过调整电流可以调光，不同光色的组合可以调色，加上时序控制电路可以达到多样的动态变化效果。

　　以上这些优点使得LED被认为是一种理想的绿色光源，其已经越来越多地被成功地应用在工程照明和显示领域。半导体技术在城市夜景亮化工程及室内装饰照明及显示工程项目上的应用，给人们以全新的感觉：比如在色彩的表现能力、灯光的控制能力、环保节能等环节上，要比传统的霓虹灯、白炽灯、卤钨灯等具有优势。深圳新都酒店翡翠明珠舞厅DISCO酒吧室内彩显幕墙工程结合了LED照明技术和显示技术的应用，用“灯泡”象素组合构造成动态的可以千变万化的显示墙面。

1.2 本设计所要解决的主要问题

    目前，DISCO酒吧内的灯光及控制系统可谓是品种繁多、琳琅满目，如要构造一种震撼的全彩显示墙面作为环境背景，光源首先选择LED，而不是传统的耗电量大、控制难度高、使用寿命不长、系统安全系数稍差的热辐射光源和气体放电光源。

    翡翠明珠客户提出的要求是：环境背景的设计新型、环保、色彩变化艳丽、体现高品位DISCO酒吧的特色，控制方案采用计算机同步控制——这些要求就是本设计所有解决的主要问题。接着再根据对酒吧现场进行分析，综合考虑现场实际操作环境、施工条件以及客户要求，量身定制了一套优化解决技术方案，即通过整体逐点控制、级联数据传输、系统实时响应，达到对酒吧内部LED灯光整体统一控制而调节出相应的色调（如显示简单的变化画面）和气氛的效果。

二、设计方案

2.1 总体设计思路

    此类应用在酒吧内的彩显幕墙的范畴归根到底是照明显示工程，涉及到光学、电学、控制、机械、材料、艺术等多学科的技术；照明显示设计是以灯光为手段的综合型艺术，照明显示设计是照明显示工程的基础。对于与人们生活息息相关的照明显示工程，我们遵循的设计思路是：在合理的投资基础上，在保证照明（或者显示）功能的前提下，采用或设计适合于建筑环境的照明显示产品，努力创造舒适的视觉效果和与环境相符的视觉环境；除了满足必要的照度要求、亮度分布的基本要求以外，更要注重达到环境风格的协调、电气安全性、使用维护的便捷等等要求。设计的参考依据是SJ/T11141-2003《LED显示屏通用规范》、SJ/T11281-2003《LED显示屏测试方法》。

    而酒吧的灯光设计是一个相对复杂的问题，彩显幕墙作为其中的一个组成部分即环境背景主体至关重要。翡翠明珠酒吧的舞池可用来作为迪斯科（劲舞）和交谊舞（慢舞）的交流场所，这就要求这个环境背景主体的色彩多姿多彩、变化多样，并且能够配合着音乐歌声、旋律、节奏变幻。在充分考虑应用环境的基础上，依据灵活的设计思路，初步拟定总体设计方案，然后分步骤设计，具体如本章以下内容。

2.2  总体设计方案的拟定

    根据现场环境、安装条件和客户要求，以及对各种光源进行综合分析，而选用LED作为光源。显示幕墙的组成可以有多种方案，比如彩管、灯泡、墙砖灯以及各种类似的变形结构单元，但其技术原理却是一样的。考虑到装饰在酒吧内墙面上，方形的发光单元给人的感觉比较稳健、震撼、直率，圆形的发光单元其实也是很不错的一种，在这里采纳了前者。

    本设计解决其技术要求（问题）所采用的技术方案是构造一种方形的发光体或者称之为发光（显示）单元，该发光（显示）单元由若干LED组成，即在方形的乳白色PC保护罩内，安装有焊接若干LED的电路板。这样一个一个方形的“灯泡”象素单元按照一定的矩阵排列而通过定位卡环、螺钉等固定在防火木板上，该防火木板安装在墙面上就构成了一种方形灯泡彩显幕墙，外加连接视频控制器或电脑就构成了一个结构简单的彩墙屏显示系统。整个彩墙屏显示系统可通过整体逐点控制、级联数据传输、系统实时响应，来达到对酒吧内部LED灯光整体统一控制，而调节出相应的色调（如显示简单的变化画面）和气氛的效果。

2.3  单元模块设计

    我们把计算机控制的的发光单元，称之为发光（显示）象素，将围绕发光（显示）象素而专门设计的独立的组件称之为单元模块。发光(显示)象素由若干个红、绿、蓝发光二极管LED组成，红、绿、蓝LED的数量将主要根据环境照度、亮度分布的基本要求和控制要求而定。本设计采用11颗LED，红、绿、蓝色LED按配比4：4：3来分配，即一个发光象素里有4颗红色 LED、4颗绿色LED和3颗蓝色LED，简述表示为4R4G3B。

表2.1 LED参数

序号	颜色	LED灯规格	波长	备注
1	红(R)	LED高亮度发光管	625nm
2	绿(G)	LED高亮度发光管	525nm
3	蓝(B)	LED高亮度发光管	470nm