高密度小间距LED球幕屏及其设计方法与流程

高密度小间距led球幕屏及其设计方法
技术领域
1.本发明涉及led显示屏技术领域，尤其涉及led球幕屏的设计。


背景技术：

2.球幕显示是一种异形显示技术，通过将需要播放的画面传输到球面上进行显示，实现更加丰富、生动的显示效果，给人强烈的视觉冲击。目前在科技展览、广告宣传、创意展示等场景广泛应用；所述球幕显示，能够实时、同步、清晰地，向观众展示各种视频或图文形式的信息。
3.目前市面上常见的球幕显示，大多数是采用多台投影设备（投影机）拼接而成的大屏幕投影。采用投影设备的球幕显示，易受环境的干扰，例如环境的亮度、投影机的放置位置以及投影光路的选择，都会影响最终投影的效果，如果布置不当会严重影响用户体验；而且，由于投影设备自身具有亮度不稳的特点，因此即便环境布置得当，球幕显示的亮度依然较低，导致视觉体验不佳；除了上述问题外，现有球幕显示还具有投影设备占用空间大以及造价高昂的问题。
4.现有的另一种球幕显示，一般是通过将led模块拼接成led箱体，再由led箱体拼接成球形来实现的；此种球幕显示，也称之为led球幕屏。目前市面上主流的led球幕屏，大都是由大点间距的led灯板（模块或箱体）拼接而成。此种led球幕屏，屏幕上颗粒感强且拼接缝隙明显，并不能满足人们对“沉浸式”视觉效果的追求。
5.随着led显示技术的不断提高，像素单元微小化（即高密度小间距led显示）在高端领域里的应用，已经成为led技术发展的必然趋势。高密度小间距led显示，拥有传统lcd、dlp显示无法比拟的高亮度、高清晰度、高色彩饱和度、广视角以及无缝拼接等优势；而对倒装集成封装技术的使用，更是极大地优化了它的工艺流程，进一步提升了它的显示效果。采用高密度小间距led显示实现的球幕显示，可以达到更为震撼的视觉效果。
6.随着广大消费者物质生活水平的提升以及对生活品质要求的提高，观众对于显示产品的显示效果与质量也提出了更高的要求，采用高密度小间距led显示实现的球幕显示将成为人们的首选。


技术实现要素：

7.本发明提出了高密度小间距led球幕屏及其设计方法，解决了现有的采用投影设备的球幕显示，所具有的易受环境的干扰、自身亮度不稳、投影设备占用空间大以及造价高昂的问题；以及采用大点间距led模块拼接的球幕显示，所具有的屏幕颗粒感强、拼接缝隙明显的问题。
8.本发明所述的高密度小间距led球幕屏的设计方法，其技术方案如下：所述方法包括：s1、建立待设计led球幕屏的球面模型，并在所述球面模型上设计led模块的布置区域；
s2、根据所述球面模型上设计的布置区域，划分出所述led模块的规格；根据所述球面模型上设计的布置区域以及所述led模块的规格，获得每种规格led模块的使用数量；s3、根据所述球面模型上设计的布置区域以及所述led模块的规格，获取每种规格led模块的尺寸参数，所述待设计led球幕屏的设计完成。
9.进一步的，提供一个优选实施方式，所述步骤s1中，建立待设计led球幕屏的球面模型，并在所述球面模型上设计led模块的布置区域，包括：s1.1、根据所述待设计led球幕屏到其球心的半径r，构建一个半径为r的球面模型；s1.2、采用均匀疏散分布的经度线和纬度线，对所述球面模型进行划分，获得led单元箱体和球冠面led模块的布置区域；所述led单元箱体的布置区域，用于布置矩形led模块和直角梯形led模块；s1.3、采用均匀密集分布的纬度线以及等间距纵向分布的分割线，对所述led单元箱体的布置区域进行划分，获得所述矩形led模块和所述直角梯形led模块的布置区域。
10.进一步的，提供一个优选实施方式，所述步骤s1.2中，采用均匀疏散分布的经度线和纬度线，对所述球面模型进行划分，获得led单元箱体和所述球冠面led模块的布置区域，包括：将位于所述球面模型最中间的纬度线作为赤道；所述赤道将所述球面划分为上下两个半球；在每个半球上，将所有经度线相交形成的点作为极点；在每个半球上，将相距极点最近的所述纬度线所划分出的球面区域作为极带；所述极带，用于布置所述球冠面led模块；所述极带的直径为d；在每个半球上，将任意相邻的两条所述经度线划分出的球面区域作为球瓣；所述每个半球，总共划分有n个球瓣；在每个半球上，将任意相邻的两条所述纬度线划分出的球面区域作为球带；所述每个半球，总共划分有k个球带；在每个半球上，将任意相邻的两条所述经度线与任意相邻的两条所述纬度线共同划分出的球面区域作为箱体区域；所述箱体区域，用于布置所述led单元箱体。
11.进一步的，提供一个优选实施方式，所述步骤s1.3中，采用均匀密集分布的纬度线以及等间距纵向分布的分割线，对所述led单元箱体的布置区域进行划分，获得所述矩形led模块和所述直角梯形led模块的布置区域，包括：所述均匀密集分布的纬度线以及等间距纵向分布的分割线，将每个箱体区域划分成若干行若干列的模块区域；所述若干行若干列的模块区域，沿每个箱体区域的纵向轴线对称分布；每个箱体区域均被划分成c列，每列称为一个球层；每个球瓣包含m个球层，；不同的所述箱体区域划分出不同的列数，但每个箱体区域至少划分为2列；对称分布于每列两端的两个模块区域，为梯形模块区域；所述梯形模块区域，用于布置所述直角梯形led模块；在每个箱体区域的每列中，除梯形模块区域外的其他模块区域为矩形模块区域；所述矩形模块区域，用于布置所述矩形led模块。
12.进一步的，提供一个优选实施方式，所述步骤s2中，根据所述球面模型上设计的布置区域，划分出所述led模块的规格，包括：所述球冠面led模块包括1种规格；所述直角梯形led模块包括种规格；任选一个球瓣，根据所述球瓣上所述矩形模块区域的布置区域，划分所述矩形led模块的规格种数；设所述矩形led模块包括a种规格；则所述led模块总共包括种规格。
13.进一步的，提供一个优选实施方式，所述步骤s3中，根据所述球面模型上设计的布置区域以及所述led模块的规格，获取每种规格led模块的尺寸参数，所述待设计led球幕屏的设计完成，包括：s3.1、获取所述球冠面led模块以及所述led单元箱体的尺寸参数；s3.2、获取所述矩形led模块的尺寸参数；s3.3、获取所述直角梯形led模块的尺寸参数。
14.进一步的，提供一个优选实施方式，所述步骤s3.1中，获取所述球冠面led模块以及led单元箱体的尺寸参数，包括：所述球冠面led模块的弧心角为，表示为：；每个球瓣的径向弧心角为，表示为：；在每个球瓣上，每个led单元箱体均为等腰梯形式弧形箱体；任意两个led单元箱体的轴向和径向弧心角相等；每个led单元箱体的轴向弧心角为，表示为：；每个led单元箱体中每一球层的轴向弧心角为，表示为：；在每个球瓣中，沿极径方向排在第i个位置的led单元箱体的上沿径向弧长为、下沿径向弧长为，表示如下：其中，；；。
15.进一步的，提供一个优选实施方式，所述步骤s3.2中，获取所述矩形led模块的尺寸参数，包括:
所述矩形led模块的径向弧心角为，表示为：;在每个箱体区域中，沿从箱体区域垂直轴线向两边方向排在第j个位置的矩形led模块的高度为，表示为：；第j个位置的矩形led模块拼接时的缝隙为，表示为：。
16.进一步的，提供一个优选实施方式，所述步骤s3.3中，获取所述直角梯形led模块的尺寸参数，包括:设所述直角梯形led模块的斜边为，所述斜边的上顶点为，所述斜边的下顶点为；所述直角梯形led模块的竖直直角边为，所述竖直直角边的上顶点为，所述竖直直角边的下顶点为；所述直角梯形led模块的上顶边为，所述直角梯形led模块的下底边为；根据所述直角梯形led模块所在球层与所在球瓣的边线情况，获得所述斜边的上顶点以及所述斜边的下顶点的坐标，表示为：；；所述直角梯形led模块与紧邻的矩形led模块相贴合；所述紧邻的矩形led模块上，与所述直角梯形led模块相贴合的贴合边为，所述贴合边的上顶点为,所述贴合边的下顶点为；根据所述紧邻的矩形led模块的位置和尺寸参数，获得所述贴合边的上顶点以及所述贴合边的下顶点的坐标，表示为：；；建立所述竖直直角边、所述上顶边以及所述下底边，与所述贴合边的位置关系表达式：；；；根据所述紧邻的矩形led模块的尺寸参数，结合上述位置关系表达式，获得所述竖直直角边的上顶点以及所述竖直直角边的下顶点的坐标，表示如下：
；；根据所述直角梯形led模块四个顶点的坐标，获取所述直角梯形led模块四条边的长度，所述直角梯形led模块的尺寸参数获取完成。
17.本发明还提出了高密度小间距led球幕屏，其技术方案如下：所述高密度小间距led球幕屏为采用上述的高密度小间距led球幕屏的设计方法设计的。
18.本发明有以下有益效果：1.本发明所述高密度小间距led球幕屏的设计方法，通过采用均匀的经纬线对球面模型进行分割，所设计出的led球幕屏只需使用少数种类的led模块，且用于拼接的led模块多为矩形和直角梯形，使得制作难度和成本都较低。
19.2.本发明所述高密度小间距led球幕屏的设计方法，通过采用密集且均匀的经纬线对球面模型进行分割，所获得的led模块之间缝隙贴合紧密，led球幕屏的拼接缝隙小。
20.3.本发明所述高密度小间距led球幕屏的设计方法，通过获取led模块适合的弧心角和尺寸，使得led球幕屏具有较高的球面度，且画面不易失真。
21.4.本发明所述高密度小间距led球幕屏的设计方法，用于拼接led球幕屏的led模块，可以采用高密度小间距led显示模块，以降低整个led球幕屏的颗粒感。
22.5.本发明所述高密度小间距led球幕屏的设计方法，采用led模块拼接形成led球幕屏，无需使用投影设备，所述led球幕屏的亮度稳定、不受环境干扰、占用空间小且造价低廉。
23.本发明所述高密度小间距led球幕屏的设计方法，用于led球幕屏的设计与制作。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
25.图1为本发明的较佳的实施例中，led球幕屏的半球1的示意图；图2为本发明的较佳的实施例中，均匀疏散分布的经纬线的示意图；图3为本发明的较佳的实施例中，球瓣2划分的示意图；图4为本发明的较佳的实施例中，箱体区域3划分示意图；图5为本发明的较佳的实施例中，每层矩形led模块高度的示意图；图6为本发明的较佳的实施例中，直角梯形led模块四个顶点坐标的示意图；上述图中：1、半球；2、球瓣；3、箱体区域；4、矩形模块区域；5、梯形模块区域。
具体实施方式
26.为使本发明的技术方案及优点表述更清楚，下面将结合附图对本发明实施例中的具体实施方式作进一步地详细、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性
劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施方式 一 、 结合图1-6说明本实施方式 ，本实施方式提供高密度小间距led球幕屏的设计方法，具体实施内容如下：所述方法包括：s1、建立待设计led球幕屏的球面模型，并在所述球面模型上设计led模块的布置区域；s2、根据所述球面模型上设计的布置区域，划分出所述led模块的规格；根据所述球面模型上设计的布置区域以及所述led模块的规格，获得每种规格led模块的使用数量；s3、根据所述球面模型上设计的布置区域以及所述led模块的规格，获取每种规格led模块的尺寸参数，所述待设计led球幕屏的设计完成。
28.本实施方式中，所述led模块包括球冠面led模块、矩形led模块和直角梯形led模块；所述矩形led模块和直角梯形led模块拼接成led单元箱体。
29.本实施方式中，所述球面模型的形状为球体，所述球体表面为球面；所述球冠面led模块为球冠面形状；所述矩形led模块为矩形形状；所述直角梯形led模块为直角梯形形状。
30.本实施方式中，根据所述球面模型上设计的布置区域以及所述led模块的规格，获得每种规格led模块的使用数量，只需要简单得多数学运算，属于常规技术手段，此处不再赘述。
31.本实施方式中，所述led球幕屏尽量采用较少类别的led（显示）模块，且尽量采用矩形模块或直角梯形模块。这是因为，在一个led球幕屏的生产过程中，所采用的led模块种类越少，生产的难度和复杂度就会越低；同时，在实际制作生产led（显示）模块的过程中，特别是在高密度小间距led显示模块的生产加工过程中，各种形状led（显示）模块的加工难度次序为：等腰梯形模块＞直角梯形模块＞矩形模块，由此可知梯形模块相较于矩形模块的加工难度要大许多；其中，矩形模块的生产可完全交由机器自动化完成，具有理想的生产效率；且直角梯形模块的加工难度仅比矩形模块略差，但比等腰梯形模块加工容易。
32.实施方式 二 、 结合图1-6说明本实施方式 ，本实施方式是对实施方式 一 所述的高密度小间距led球幕屏的设计方法中所述步骤s1的进一步限定，具体实施内容如下：所述步骤s1中，建立待设计led球幕屏的球面模型，并在所述球面模型上设计led模块的布置区域，包括：s1.1、根据所述待设计led球幕屏到其球心的半径r，构建一个半径为r的球面模型；s1.2、采用均匀疏散分布的经度线和纬度线，对所述球面模型进行划分，获得led单元箱体和所述球冠面led模块的布置区域；所述led单元箱体的布置区域，用于布置所述矩形led模块和所述直角梯形led模块；s1.3、采用均匀密集分布的纬度线以及等间距纵向分布的分割线，对所述led单元箱体的布置区域进行划分，获得所述矩形led模块和所述直角梯形led模块的布置区域。
33.本实施方式中，所述均匀疏散分布的经度线和纬度线，可以简称为均匀疏散分布的经纬线。
34.本实施方式中，所述均匀密集分布的纬度线的两条纬度线之间的间距，要小于所
述均匀疏散分布的经纬线中两条纬度线之间的间距。
35.本实施方式中，所述等间距纵向分布的分割线的两条分割线之间的间距，要小于所述均匀疏散分布的经纬线中两条经度线之间的间距。
36.实施方式 三 、 结合图1-6说明本实施方式 ，本实施方式是对实施方式 二 所述的高密度小间距led球幕屏的设计方法中所述步骤s1.2的进一步限定，具体实施内容如下：所述步骤s1.2中，采用均匀疏散分布的经度线和纬度线，对所述球面模型进行划分，获得led单元箱体和所述球冠面led模块的布置区域，包括：将位于所述球面模型最中间的纬度线作为赤道；所述赤道将所述球面划分为上下两个半球1；在每个半球1上，将所有经度线相交形成的点作为极点；在每个半球1上，将相距极点最近的所述纬度线所划分出的球面区域作为极带；所述极带，用于布置所述球冠面led模块；所述极带的直径为d；在每个半球1上，将任意相邻的两条所述经度线划分出的球面区域作为球瓣2；所述每个半球1，总共划分有n个球瓣2；在每个半球1上，将任意相邻的两条所述纬度线划分出的球面区域作为球带；所述每个半球1，总共划分有k个球带；在每个半球1上，将任意相邻的两条所述经度线与任意相邻的两条所述纬度线共同划分出的球面区域作为箱体区域3；所述箱体区域3，用于布置所述led单元箱体。
37.实施方式 四 、 结合图1-6说明本实施方式 ，本实施方式是对实施方式 三 所述的高密度小间距led球幕屏的设计方法中所述步骤s1.3的进一步限定，具体实施内容如下：所述步骤s1.3中，采用均匀密集分布的纬度线以及等间距纵向分布的分割线，对所述led单元箱体的布置区域进行划分，获得所述矩形led模块和所述直角梯形led模块的布置区域，包括：所述均匀密集分布的纬度线以及等间距纵向分布的分割线，将每个箱体区域3划分成若干行若干列的模块区域；所述若干行若干列的模块区域，沿每个箱体区域3的纵向轴线对称分布；每个箱体区域3均被划分成c列，每列称为一个球层；每个球瓣2包含m个球层，；不同的所述箱体区域3划分出不同的列数，但每个箱体区域3至少划分为2列；对称分布于每列两端的两个模块区域，为梯形模块区域5；所述梯形模块区域5，用于布置所述直角梯形led模块；在每个箱体区域3的每列中，除梯形模块区域5外的其他模块区域为矩形模块区域4；所述矩形模块区域4，用于布置所述矩形led模块。
38.本实施方式中，由于所述矩形led模块的布置区域是采用等间距纵向分布的分割线划分出来的，所以任意两个所述矩形led模块，具有相同的宽度w。
39.本实施方式中，在每一球层（层、行）中，任意两块矩形模块区域4等宽度不等高度。每一个箱体区域3，都是由等宽不等高的矩形模块区域4和尺寸不一的梯形模块区域5组成的；且所述箱体区域3中，处于同一行（球层、层）的矩形模块区域4，从所述箱体区域3的竖直轴线向两端、由高到低、沿球面对称分布；所述箱体区域3中，每一层（行、球层）两端对称分布有两个梯形模块区域5，所述梯形模块区域5用于放置直角梯形led模块；处于同一行（球
层、层）的2个直角梯形led模块直角梯形led模块是镜像对称的，但属于不同的规格。
40.本实施方式中，由于任意两个矩形led模块具有相同的宽度w，以及处于不同球层（行）但处于同一列的两个矩形led模块具有相同的高度，因此处于不同球层（行）但处于同一列的两个矩形led模块具有相同的规格（即形状、尺寸相同）。
41.实施方式 五 、 结合图1-6说明本实施方式 ，本实施方式是对实施方式 四 所述的高密度小间距led球幕屏的设计方法中所述步骤s2的进一步限定，具体实施内容如下：所述步骤s2中，根据所述球面模型上设计的布置区域，划分出所述led模块的规格，包括：所述球冠面led模块包括1种规格；所述直角梯形led模块包括种规格；任选一个球瓣2，根据所述球瓣2上所述矩形模块区域4的布置区域，划分所述矩形led模块的规格种数；设所述矩形led模块包括a种规格；则所述led模块总共包括种规格。
42.本实施方式中，所述待设计led球幕屏（或球面）划分成两个对称的半球1，每个半球1上划分出一个极带，用于放置所述球冠面led模块；两个半球1的极带的形状尺寸完全相同，所放置的球冠面led模块也是完全相同，所以对于所述待设计led球幕屏而言，所需采用的球冠面led模块只需要一种规格。
43.本实施方式中，对于所述待设计led球幕屏（或球面模型）而言，无论是上半球还是下半球，每一个球瓣2都是完全相同的；一个球瓣2所需采用的led模块的规格数，即为所述待设计led球幕屏所需采用的led模块的规格数。
44.本实施方式中，在对所述直角梯形led模块划分规格时：由于处于不同行相同列的两个所述直角梯形led模块的斜边角度不同，所以处于不同行相同列的两个所述直角梯形led模块属于不同的规格。
45.本实施方式中，在对所述直角矩形led模块划分规格时：由于处于不同行相同列的两个所述矩形led模块等高等宽，所以处于不同行相同列的两个所述矩形led模块属于相同的规格。
46.本实施方式中，所述直角梯形led模块的规格为2
×
m种，这是因为：每个球层中的同列直角梯形led模块具有不同的规格（梯形的角度不同），每个球瓣2具有m个球层；同时，处于同一球层的2个直角梯形led模块是镜像对称的，但属于不同的规格。
47.本实施方式中，任选一个球瓣2，根据所述球瓣2上所述矩形模块区域4的划分结果，划分所述矩形led模块的规格，具体地：任选一个球瓣2，获取所述球瓣2上每一个箱体区域3上所划分的矩形模块区域4的列数，则所述球瓣2上所有箱体区域3的矩形模块区域4的列数之和，即为矩形led模块的规格数。
48.这是因为处于不同球层（行）但处于同一列的两个矩形led模块具有相同的规格，则一个箱体区域3有几列矩形模块区域4就有几种规格的矩形led模块。
49.一个球瓣2上包含的所有箱体区域3所采用的矩形led模块具有多少种规格，则所述球瓣2所需采用的矩形led模块就具有多少种规格。
50.实施方式 六 、 结合图1-6说明本实施方式 ，本实施方式是对实施方式 五 所述
的高密度小间距led球幕屏的设计方法中所述步骤s3的进一步限定，具体实施内容如下：所述步骤s3中，根据所述球面模型上设计的布置区域以及所述led模块的规格，获取每种规格led模块的尺寸参数，所述待设计led球幕屏的设计完成，包括：s3.1、获取所述球冠面led模块以及所述led单元箱体的尺寸参数；s3.2、获取所述矩形led模块的尺寸参数；s3.3、获取所述直角梯形led模块的尺寸参数。
51.实施方式 七 、 结合图1-6说明本实施方式 ，本实施方式是对实施方式 六 所述的高密度小间距led球幕屏的设计方法中所述步骤s3.1的进一步限定，具体实施内容如下：所述步骤s3.1中，获取所述球冠面led模块以及led单元箱体的尺寸参数，包括：所述球冠面led模块的弧心角为，表示为：；每个球瓣2的径向弧心角为，表示为：；在每个球瓣2上，每个led单元箱体均为等腰梯形式弧形箱体；任意两个led单元箱体的轴向和径向弧心角相等；每个led单元箱体的轴向弧心角为，表示为：；每个led单元箱体中每一球层的轴向弧心角为，表示为：；在每个球瓣2中，沿极径方向排在第i个位置的led单元箱体的上沿径向弧长为、下沿径向弧长为，表示如下：其中，；；。
52.本实施方式中，所述沿极径方向，是指从极点到赤道的方向。
53.实施方式 八 、 结合图1-6说明本实施方式 ，本实施方式是对实施方式 七 所述的高密度小间距led球幕屏的设计方法中所述步骤s3.2的进一步限定，具体实施内容如下：所述步骤s3.2中，获取所述矩形led模块的尺寸参数，包括:所述矩形led模块的径向弧心角为，表示为：;在每个箱体区域3中，沿从箱体区域3垂直轴线向两边方向排在第j个位置的矩形led模块的高度为，表示为：；
第j个位置的矩形led模块拼接时的缝隙为，表示为：。
54.本实施方式中，在箱体区域3的每一层（行、球层）中，所述矩形led模块以所述箱体区域3的垂直轴线为中心，左右对称分布。所述垂直轴线将所述箱体区域3划分为左右两半区域；对于某一半区域，沿所述垂直轴线向两边的方法对所述矩形led模块进行排序，最靠近垂直轴线的排第1位，第二靠近垂直轴线的排第2位；则排序在前的矩形led模块的高度更高,如图所述，。
55.在拼接时，排序第1位的矩形led模块的左侧或右侧顶点贴合在垂直轴线的球面上，排序第2位的矩形led模块的左侧或右侧顶点贴合在排序第1位的矩形led模块的右侧边或左侧边上，依次类推。
56.处于左半区域的矩形led模块，它们的左侧高度所对应的轴向弧心角与球层的轴向弧心角一致；处于右半区域的矩形led模块，它们的右侧高度所对应的轴向弧心角与球层的轴向弧心角一致。
57.实施方式 九 、 结合图1-6说明本实施方式 ，本实施方式是对实施方式 八 所述的高密度小间距led球幕屏的设计方法中所述步骤s3.3的进一步限定，具体实施内容如下：所述步骤s3.3中，获取所述直角梯形led模块的尺寸参数，包括:设所述直角梯形led模块的斜边为，所述斜边的上顶点为，所述斜边的下顶点为；所述直角梯形led模块的竖直直角边为，所述竖直直角边的上顶点为，所述竖直直角边的下顶点为；所述直角梯形led模块的上顶边为，所述直角梯形led模块的下底边为；根据所述直角梯形led模块所在球层与所在球瓣2的边线情况，获得所述斜边的上顶点以及所述斜边的下顶点的坐标，表示为：；；所述直角梯形led模块与紧邻的矩形led模块相贴合；所述紧邻的矩形led模块上，与所述直角梯形led模块相贴合的贴合边为，所述贴合边的上顶点为,所述贴合边的下顶点为；根据所述紧邻的矩形led模块的位置和尺寸参数，获得所述贴合边的上顶点以及所述贴合边的下顶点的坐标，表示为：；；建立所述竖直直角边、所述上顶边以及所述下底边，与所述贴合边的位置关系表达式：；
；；根据所述紧邻的矩形led模块的尺寸参数，结合上述位置关系表达式，获得所述竖直直角边的上顶点以及所述竖直直角边的下顶点的坐标，表示如下：；；根据所述直角梯形led模块四个顶点的坐标，获取所述直角梯形led模块四条边的长度，所述直角梯形led模块的尺寸参数获取完成。
58.本实施方式中，设所述直角梯形led模块的四个顶点分别为、、和；其中：所述和，为所述直角梯形led模块靠近所在球层边缘的那条边，即斜边的两个顶点，为斜边上顶点，为斜边下顶点；所述斜边表示为；所述和，为所述直角梯形led模块远离所在球层边缘的那条边，即竖直直角边的两个顶点,为竖直直角边上顶点，为竖直直角边下顶点；所述竖直直角边表示为。
59.本实施方式中，所述斜边的上顶点以及所述斜边的下顶点，为所述直角梯形led模块所在球层与球瓣2边线的两个交点，所以根据所述直角梯形led模块所在球层与所在球瓣2的边线情况，即可获得所述斜边的上顶点以及所述斜边的下顶点的坐标。
60.本实施方式中，所述直角梯形led模块与所述紧邻的矩形led模块的位置关系，包括：（1）所述贴合边与竖直直角边共线，即；（2）所述直角梯形led模块的上顶边，与所述贴合边垂直，即；（3）所述直角梯形led模块的下底边，与所述贴合边垂直，即。
61.本实施方式中，所述直角梯形led模块的四个边的长度，可以通过所述直角梯形led模块的四个顶点的坐标获得。
62.所述直角梯形led模块的四个顶点，其中2个顶点（即斜边的顶点）为球层与球瓣2的交点；另外两个2个顶点（即竖直直角边的顶点）与矩形led模块的边线相交。
63.如图所述，在箱体区域3的左侧部分，所述直角梯形led模块左侧的斜边的两个顶点为球层与球瓣2的交点，容易求出；所述直角梯形led模块右侧的竖直直角边与矩形led模块的左侧边靠齐，可以通过所述矩形led模块定位出所述直角梯形led模块右侧的竖直直角边的两个顶点。
64.实施方式 十 、本实施方式还提供高密度小间距led球幕屏，具体实施内容如下：所述高密度小间距led球幕屏为采用上述的高密度小间距led球幕屏的设计方法设计的。
65.实施方式 十一 、本实施方式采用所述高密度小间距led球幕屏的设计方法设计球幕屏的具体实例，具体实施内容如下：设球幕半径为r=5m，分为上下半球，设每个半球1分n=24瓣，每一瓣（即球瓣2）分为m=24层，每一层结构内左右对称，包括a种矩形led模块和左右2个镜像对称的直角梯形led模块，其中4层为一个led单元箱体，共k=6个led单元箱体；层与层之间同一列的矩形led模块相同，每一层的直角梯形led模块都不相同，具体表现为梯形的角度不同。因此，可计算直角梯形led模块种类为块，其中两两镜像对称；矩形led模块种类为a，共计模块种类为49+a。
66.1、led单元箱体尺寸计算。
67.球幕半径为5m，顶部球冠面led模块直径为0.5m，设每个半球1分24瓣，每一瓣沿球冠面led模块到赤道轴共分为24个等轴向和径向弧心角的led单元箱体；所述led单元箱体为等腰梯形式弧形箱体。
68.对led单元箱体尺寸进行计算：每个球瓣径向弧心角为：；顶部球冠面led模块的弧心角为：；每个led单元箱体的轴向弧心角为：；沿极径方向（极点到赤道方向），第i个箱体上下沿径向弧长分别为（其中，）：每个led单元箱体分为等高的c层，c=4，每一层由等宽度不等高度的矩形led模块和尺寸不一的镜像对称的直角梯形led模块组成；假定共有a种不同高度，相同宽度的矩形led模块:每个led单元箱体中每一球层的轴向弧心角为：；2、矩形led模块尺寸计算。
69.不同矩形led模块宽度相同，设为w=90；高度不同，则同一行所有矩形led模块中心对齐；矩形led模块左侧顶点在球面上，右侧顶点与下一个矩形led模块左侧边重合；所有矩形led模块左侧高度所对应的轴向弧心角与显示模组轴向弧心角一致，分别计算a种矩形led模块的以下尺寸：矩形led模块径向弧心角为：；最长矩形led模块的高度为：；在每个箱体区域中，沿从箱体区域垂直轴线向两边方向排在第j个位置的矩形led模块的高度为；。
70.3直角梯形led模块尺寸计算。
71.从图中可以看出，直角梯形led模块左侧两个顶点为模组层与球瓣的交点，易得，右侧边与矩形led模块左侧边靠齐，因此只需要定位出直角梯形led模块右侧两顶点坐标即可求出直角梯形led模块尺寸，求顶点坐标方法如下：如图，已知直角梯形led模块左边缘两顶点分别为，矩形led模块左侧顶点坐标分别为，直角梯形led模块右侧顶点在所在的直线上，且直角梯形led模块上边与垂直，设直角梯形led模块右侧顶点为，根据如下可建立方程：解方程可得直角梯形led模块右侧顶点，从而可计算得到直角梯形led模块的尺寸大小如下：
以上通过几个具体实施方式对本发明提供的技术方案进行进一步详细地描述，是为了突出本发明提供的技术方案的优点和有益之处，不过以上所述的几个具体实施方式并不用于作为对本发明的限制，任何基于本发明的精神和原则范围内的，对本发明的合理更改和改进、实施方式的合理组合和等同替换等，均应当包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.高密度小间距led球幕屏的设计方法，其特征在于，所述方法包括：s1、建立待设计led球幕屏的球面模型，并在所述球面模型上设计led模块的布置区域；s2、根据所述球面模型上设计的布置区域，划分出所述led模块的规格；根据所述球面模型上设计的布置区域以及所述led模块的规格，获得每种规格led模块的使用数量；s3、根据所述球面模型上设计的布置区域以及所述led模块的规格，获取每种规格led模块的尺寸参数，所述待设计led球幕屏的设计完成。2.根据权利要求1所述的高密度小间距led球幕屏的设计方法，其特征在于，所述步骤s1中，建立待设计led球幕屏的球面模型，并在所述球面模型上设计led模块的布置区域，包括：s1.1、根据所述待设计led球幕屏到其球心的半径r，构建一个半径为r的球面模型；s1.2、采用均匀疏散分布的经度线和纬度线，对所述球面模型进行划分，获得led单元箱体和球冠面led模块的布置区域；所述led单元箱体的布置区域，用于布置矩形led模块和直角梯形led模块；s1.3、采用均匀密集分布的纬度线以及等间距纵向分布的分割线，对所述led单元箱体的布置区域进行划分，获得所述矩形led模块和所述直角梯形led模块的布置区域。3.根据权利要求2所述的高密度小间距led球幕屏的设计方法，其特征在于，所述步骤s1.2中，采用均匀疏散分布的经度线和纬度线，对所述球面模型进行划分，获得led单元箱体和所述球冠面led模块的布置区域，包括：将位于所述球面模型最中间的纬度线作为赤道；所述赤道将所述球面划分为上下两个半球（1）；在每个半球（1）上，将所有经度线相交形成的点作为极点；在每个半球（1）上，将相距极点最近的所述纬度线所划分出的球面区域作为极带；所述极带，用于布置所述球冠面led模块；所述极带的直径为d；在每个半球（1）上，将任意相邻的两条所述经度线划分出的球面区域作为球瓣（2）；所述每个半球（1），总共划分有n个球瓣（2）；在每个半球（1）上，将任意相邻的两条所述纬度线划分出的球面区域作为球带；所述每个半球（1），总共划分有k个球带；在每个半球（1）上，将任意相邻的两条所述经度线与任意相邻的两条所述纬度线共同划分出的球面区域作为箱体区域（3）；所述箱体区域（3），用于布置所述led单元箱体。4.根据权利要求3所述的高密度小间距led球幕屏的设计方法，其特征在于，所述步骤s1.3中，采用均匀密集分布的纬度线以及等间距纵向分布的分割线，对所述led单元箱体的布置区域进行划分，获得所述矩形led模块和所述直角梯形led模块的布置区域，包括：所述均匀密集分布的纬度线以及等间距纵向分布的分割线，将每个箱体区域（3）划分成若干行若干列的模块区域；所述若干行若干列的模块区域，沿每个箱体区域（3）的纵向轴线对称分布；每个箱体区域（3）均被划分成c列，每列称为一个球层；每个球瓣（2）包含m个球层，；不同的所述箱体区域（3）划分出不同的列数，但每个箱体区域（3）至少划分为2列；
对称分布于每列两端的两个模块区域，为梯形模块区域（5）；所述梯形模块区域（5），用于布置所述直角梯形led模块；在每个箱体区域（3）的每列中，除梯形模块区域（5）外的其他模块区域为矩形模块区域（4）；所述矩形模块区域（4），用于布置所述矩形led模块。5.根据权利要求4所述的高密度小间距led球幕屏的设计方法，其特征在于，所述步骤s2中，根据所述球面模型上设计的布置区域，划分出所述led模块的规格，包括：所述球冠面led模块包括1种规格；所述直角梯形led模块包括种规格；任选一个球瓣（2），根据所述球瓣（2）上所述矩形模块区域（4）的布置区域，划分所述矩形led模块的规格种数；设所述矩形led模块包括a种规格；则所述led模块总共包括种规格。6.根据权利要求5所述的高密度小间距led球幕屏的设计方法，其特征在于，所述步骤s3中，根据所述球面模型上设计的布置区域以及所述led模块的规格，获取每种规格led模块的尺寸参数，所述待设计led球幕屏的设计完成，包括：s3.1、获取所述球冠面led模块以及所述led单元箱体的尺寸参数；s3.2、获取所述矩形led模块的尺寸参数；s3.3、获取所述直角梯形led模块的尺寸参数。7.根据权利要求6所述的高密度小间距led球幕屏的设计方法，其特征在于，所述步骤s3.1中，获取所述球冠面led模块以及led单元箱体的尺寸参数，包括：所述球冠面led模块的弧心角为，表示为：；每个球瓣（2）的径向弧心角为，表示为：；在每个球瓣（2）上，每个led单元箱体均为等腰梯形式弧形箱体；任意两个led单元箱体的轴向和径向弧心角相等；每个led单元箱体的轴向弧心角为，表示为：；每个led单元箱体中每一球层的轴向弧心角为，表示为：；在每个球瓣（2）中，沿极径方向排在第i个位置的led单元箱体的上沿径向弧长为、下沿径向弧长为，表示如下：其中，；；
。8.根据权利要求7所述的高密度小间距led球幕屏的设计方法，其特征在于，所述步骤s3.2中，获取所述矩形led模块的尺寸参数，包括:所述矩形led模块的径向弧心角为，表示为：;在每个箱体区域（3）中，沿从箱体区域（3）垂直轴线向两边方向排在第j个位置的矩形led模块的高度为，表示为：；第j个位置的矩形led模块拼接时的缝隙为，表示为：。9.根据权利要求8所述的高密度小间距led球幕屏的设计方法，其特征在于，所述步骤s3.3中，获取所述直角梯形led模块的尺寸参数，包括:设所述直角梯形led模块的斜边为 ，所述斜边的上顶点为，所述斜边的下顶点为；所述直角梯形led模块的竖直直角边为，所述竖直直角边的上顶点为，所述竖直直角边的下顶点为；所述直角梯形led模块的上顶边为，所述直角梯形led模块的下底边为；根据所述直角梯形led模块所在球层与所在球瓣（2）的边线情况，获得所述斜边的上顶点以及所述斜边的下顶点的坐标，表示为：；；所述直角梯形led模块与紧邻的矩形led模块相贴合；所述紧邻的矩形led模块上，与所述直角梯形led模块相贴合的贴合边为，所述贴合边的上顶点为,所述贴合边的下顶点为；根据所述紧邻的矩形led模块的位置和尺寸参数，获得所述贴合边的上顶点以及所述贴合边的下顶点的坐标，表示为：；；建立所述竖直直角边 、所述上顶边以及所述下底边，与所述贴合边的位置关系表达式：；；
；根据所述紧邻的矩形led模块的尺寸参数，结合上述位置关系表达式，获得所述竖直直角边的上顶点以及所述竖直直角边的下顶点的坐标，表示如下：；；根据所述直角梯形led模块四个顶点的坐标，获取所述直角梯形led模块四条边的长度，所述直角梯形led模块的尺寸参数获取完成。10.高密度小间距led球幕屏，其特征在于，所述高密度小间距led球幕屏为采用权利要求1-9任意一项权利要求所述的高密度小间距led球幕屏的设计方法设计的。

技术总结
高密度小间距LED球幕屏及其设计方法，属于LED显示屏技术领域，尤其涉及LED球幕屏的设计。解决了现有的采用投影设备的球幕显示，所具有的易受环境的干扰、自身亮度不稳、投影设备占用空间大以及造价高昂的问题；以及采用大点间距LED模块拼接的球幕显示，所具有的屏幕颗粒感强、拼接缝隙明显的问题。所述方法包括：S1、在所述球面模型上设计LED模块的布置区域；S2、划分出所述LED模块的规格；根据所述球面模型上设计的布置区域以及所述LED模块的规格，获得每种规格LED模块的使用数量；S3、根据所述球面模型上设计的布置区域以及所述LED模块的规格，获取每种规格LED模块的尺寸参数。它主要用于用于LED球幕屏的设计与制作。用于用于LED球幕屏的设计与制作。用于用于LED球幕屏的设计与制作。


技术研发人员：曹慧 刘凤霞 郑喜凤 王瑞光 汪洋 付饶
受保护的技术使用者：长春希达电子技术有限公司
技术研发日：2023.08.14
技术公布日：2023/9/13