将 LED 灯幕面板串联成一块显示屏

墙上三块面板,一幅画面横跨其上——图像右边三分之一却显示在左边。连接线没有问题,错的是应用里对这套接线的描述。这项工作出错的两种方式中,这一种更常见。

核心要点

  • 数据信号经连接线从一块面板传到下一块,电流不会:每块面板都要从电源单独接一路 5 V。
  • 白色偏粉、末端面板在亮画面下变暗,是电压下降,不是颜色设置。
  • 安装前先让所有面板以最高亮度显示全白画面测试。
  • 在应用中设置每块面板的顺序和方向;画面错乱是映射错误,不是硬件故障。
  • 两条三块面板的链路比一条六块的刷新更快;用控制器的独立输出端分开接。
三块 LED 矩阵面板平放在纸板上,并用三线连接线串联在一起。旁边有一块带三个独立输出端的小型控制器板,由台式电源供电;每块面板都有自己的电源线,并在注入点用胶带标注 5 V。
我们自己的工作台测试配置。请注意这个三输出控制器;每块面板都在标记的注入点接入自己的 5 V 电源,而不是从相邻面板取电。
三块灯幕面板串联在一起。一根数据线从控制器依次连接面板一、面板二和面板三,而每块面板都分别接入自己的 5 V 电源。随后在应用中设置每块面板的顺序和方向。映射正确时,一幅图像横跨全部三块面板;映射错误时,同一幅图像会被打乱成多个碎片。
数据沿串联链路传输,电力则不会;而且必须先在应用中设置排列方式,画面才能正确显示。

给每块面板单独供电,而不只是第一块

数据从一块面板串联到下一块面板。电源必须分别接入每一块面板。

面板之间的连接线会把信号继续往下传,但不能让三块面板的电流都经过第一块面板的电路走线。每块面板都要从电源单独取电。

原因在于电流有多大。从面板规格表上找到每颗像素全白时的电流——常见的 5 V 可寻址像素约为 60 mA——再乘以像素数。一块 20 × 30 的 600 像素面板,全白时接近 36 A;三块就超过 100 A。这样的电流不该走面板内部的细铜箔,也不该走三线连接线。

5 V 供电也没有余量。线上损失半伏,就是供电电压的十分之一;每颗像素里的蓝色和绿色发光体大约要 3 V 才能点亮,红色只要 2 V 左右。所以电压一旦下降,白色会先变粉,然后才变暗。

从两块面板开始就应该这样接。在我们自己的测试台上,每块面板都在标记的注入点接有自己的 5 V 电源,这一步在通电运行前就已完成。

供电不足的现象看起来很像故障:

你看到的现象实际原因处理
离供电点越远,白色越偏暖或偏粉 沿链路的电压下降,不是颜色校准问题 在开始偏色的那块面板加一路供电
相同设置下,每块面板都比前一块暗 后面面板的电流经过了前面的面板 每块面板都从电源直接取电
暗色图像正常,全白画面闪烁、变暗或重启 电源容量不够亮画面用——电流随点亮范围增加 按全白画面而不是演示效果选电源
远端面板随机闪烁或重启 线路末端电压已低于控制芯片所需 在远端加供电;供电线用短一点、粗一点的

只要符合其中任何一项,先加电源,再改应用里的设置。按像素参数计算电源容量的方法和灯带一样,见LED 灯带:确定电源规格

安装前先用全白画面测试

有暗部的照片可能只点亮面板的三分之一;纯白画面会让三种颜色的所有 LED 都以最高输出点亮。所以要让所有面板同时以最高亮度显示全白画面。这种情况下整套面板仍然稳定,其他内容就更容易正常。按暗色测试图估算电源容量,结果往往是屏幕正常用了一周,却在真正想显示的那个明亮场景中掉电。

室内照明下的三块串联面板,每块都填充一种纯色:左侧面板全红,中间和右侧面板全蓝,旁边可见控制器及其三根连接线。
纯色填充测试。让一块面板显示红色、接下来的两块显示蓝色,可以确认寻址边界是否落在预期位置;在尝试全白之前,纯色填充也最接近最坏工况下的电流需求。

在测试白色之前,先像上图那样让每块面板填充不同的纯色。这一步同时完成两项检查:寻址边界是否与实体面板边缘重合;每次只让一整块面板承受负载,便于逐块观察电压下降。

如果一种填充色跨过接缝——第二块面板的一部分显示第一块面板的颜色——说明应用中的面板尺寸或数量与硬件不符,再多的电力也解决不了。

告诉应用面板如何排列

接线可靠后,下一半工作是在应用中描述实际排列方式。控制器沿链路发送一股连续的像素数据流,它不知道你把每块面板放在哪里,也不知道安装时有没有转向。两块并排的面板和两块上下堆叠的面板收到的数据完全相同,所以必须由你告诉应用墙上的实际排列。

在应用中,为每块面板设置:

面板边缘印有编号,就是为了这一步:直接从硬件上读出排列,在应用中输入相同的信息,不必从头推算。

串联面板在暗室中点亮,显示一幅蓝色、橙色和白色的像素图形,图形连续跨过面板之间的接缝。
映射正确:同一幅图形无断裂地跨过接缝。
同一套面板显示另一幅像素图形,图像横跨多块面板,每块面板上未点亮的部分在图形周围清晰可见。
同一套面板,不同的内容。显示屏只有一部分被点亮,这就是电流需求会随显示内容大幅变化的原因。

从错乱画面判断问题

映射错误时,故障表现通常足够明确,可以直接指向原因。

你看到的现象通常表示
图像完整,但各块面板的位置错误——右侧的图像块出现在左侧 应用中的面板顺序与数据线实际经过面板的顺序不一致
其中一块面板的图像左右镜像或上下颠倒,其他面板正常 该面板的方向设置与实际安装方向不一致
图像被压缩到第一块面板中,其余面板全黑 应用认为显示屏比实际尺寸小——面板数量或总尺寸设置不足
图像超出末端,其中一部分始终不显示 应用认为显示屏比实际尺寸大
一块面板内每隔一行就会反向 扫描方向设置与该面板内部的实际接线方式不一致
第一块面板正常,之后全部不亮 数据没有传到第二块面板——检查连接线及其方向

用明显不对称的测试图像(文字或箭头)逐项排查。对称图案会掩盖镜像问题,而那恰恰是你要找的故障。如果排列正确、但每颗像素的颜色都不对,那是另一个设置:见颜色错误与 Pixels 设置

单块面板,还是整组作为一张画布

你并非一定要把整套面板当作一张画布。应用可以单独驱动一块面板,也可以把整组面板作为组合显示屏驱动。

规划内容时:铺满组合显示屏的图像可以用上整套面板的分辨率,但按单块面板定字号的文字,相对总宽度会显得很小。宽组合屏更适合滚动文字,而不是一个静止的词。这种网格到底能显示什么、要离多远看,见像素灯幕究竟能显示什么

安装到看不出接缝

从电气角度看,接缝并不重要;从视觉角度看,它却是人们最容易注意到的地方。

一个控制器能驱动多少块面板?

有两个彼此独立的限制,以较低者为准。

数据上限是控制器总共能够寻址的像素数量。超过这一点后,额外面板要么保持不亮,要么重复较早面板显示的内容。

刷新上限在实际使用中会更早出现。单线像素数据线的速率约为 800 kbit/s,每颗像素占 24 位,所以一个输出端上 1000 颗像素每帧大约需要 30 ms——约每秒 30 帧,这是动态画面看起来仍然连贯的临界点。三块 600 像素的面板接在一个输出端上是 1800 颗像素,每帧接近 55 ms,不到每秒 20 帧,在单块面板上流畅的滚动会开始一顿一顿。如果大型组合屏上动态画面卡顿而静态图像正常,说明超过了该输出端的舒适上限,不是故障。上限背后的计算见 Y16 像素控制器页面。

这就是我们的控制器提供多个独立输出端、而不是一条长链路的原因——上面工作台照片里的那块板有三个。把整组面板分到多个输出端,可以分担工作并维持刷新率。能在一条六块的链路和两条三块的链路之间选,就选后者。

你所用控制器的具体上限,请查看它的文档或联系我们——不同型号数值不同,我们更愿意给准确的那个,而不是一个笼统数字。

整项工作的先后顺序

  1. 先按计划的排列方式将面板平放,不要急着安装任何东西。
  2. 按照明确的顺序串联数据线,并记下这个顺序。
  3. 分别为每块面板供电
  4. 以最高亮度测试全白画面,让所有面板都点亮,并在安装前完成测试。
  5. 在应用中设置与布局一致的顺序和方向,并用不对称测试图像检查。
  6. 只有这时才进行安装,对齐各行,并在接头处留出线缆余量。

清单上的每个问题在桌面上都容易解决,装到墙上后就很麻烦。如果整套面板能连接、能显示颜色,却完全没有面板效果,说明装的是通用 RGB 应用而不是灯幕应用——继续之前先查哪个应用可以控制你的灯具

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