RU2628230C1 - Devices and methods of optical data transmission in led screen - Google Patents
Devices and methods of optical data transmission in led screen Download PDFInfo
- Publication number
- RU2628230C1 RU2628230C1 RU2016126017A RU2016126017A RU2628230C1 RU 2628230 C1 RU2628230 C1 RU 2628230C1 RU 2016126017 A RU2016126017 A RU 2016126017A RU 2016126017 A RU2016126017 A RU 2016126017A RU 2628230 C1 RU2628230 C1 RU 2628230C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- led
- optical
- led modules
- segment
- video controller
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
- G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
- G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
- G09F9/33—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being semiconductor devices, e.g. diodes
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области устройств для представления меняющегося информационного материала, а также к области устройств или схем для управления индикаторными устройствами и может быть использована для создания устройств демонстрации наружной видеорекламы.The group of inventions relates to the field of devices for presenting changing information material, as well as to the field of devices or circuits for controlling display devices and can be used to create devices for demonstrating outdoor video advertising.
Уровень техникиState of the art
Из существующего уровня техники известен "Метод и устройство электрооптического соединения модулей видеостен" (ЕР 0604719 А1, G06F 3/14, G09F 9/35, H04N 9/12, 28.12.1992). Устройство видеостены характеризуется тем, что каждый видеомодуль имеет в своем составе два оптических приемопередатчика. Данные передаются от центрального контроллера через видеомодули последовательно. Видеомодули осуществляют функцию ретрансляторов, передавая сигнал по цепочке. Оптический сигнал поступает в оптический приемник видеомодуля, преобразуется в электрический сигнал, затем опять преобразуется в оптический сигнал и передается через оптический передатчик следующему видеомодулю. Недостатки 1: на каждый видеомодуль устанавливается два приемопередатчика, что повышает стоимость и снижает надежность; данные передаются через цепочку видеомодулей, что снижает надежность видеостены: при выходе из строя одного видеомодуля перестают работать все видеомодули, которые идут за ним в цепочке; двойное преобразование оптического сигнала в электрический и обратно в каждом видеомодуле снижает надежность и скорость передачи информации; нарастание временной задержки распространения сигнала после каждого видеомодуля в цепочки снижает общую пропускную способность линии связи; из-за внешнего расположения канала передачи данных приходится бороться с внешними оптическими помехами; из-за внешнего расположения канала передачи данных приходится бороться с загрязнением оптических приемопередатчиков.From the existing level of technology is known "Method and device for electro-optical connection of modules of video walls" (EP 0604719 A1, G06F 3/14, G09F 9/35, H04N 9/12, 12/28/1992). The device of the video wall is characterized in that each video module has two optical transceivers in its composition. Data is transmitted from the central controller through the video modules in series. Video modules perform the function of repeaters, transmitting a signal along a chain. The optical signal is fed to the optical receiver of the video module, converted into an electrical signal, then converted again into an optical signal and transmitted through the optical transmitter to the next video module. Disadvantages 1: two transceivers are installed on each video module, which increases cost and reduces reliability; data is transmitted through a chain of video modules, which reduces the reliability of a video wall: when one video module fails, all video modules that follow it in a chain stop working; double conversion of an optical signal into an electric signal and vice versa in each video module reduces the reliability and speed of information transfer; increasing the time delay of signal propagation after each video module in the chain reduces the overall throughput of the communication line; due to the external location of the data channel, you have to deal with external optical interference; Due to the external location of the data channel, it is necessary to combat the pollution of optical transceivers.
Недостатки существующих решенийDisadvantages of Existing Solutions
Современные светодиодные экраны состоят из светодиодных модулей, которые соединяются в линии светодиодных модулей последовательно с помощью плоских кабелей. Сигнал от видеоконтроллера проходит через линии светодиодных модулей, соединенных кабелями. Из-за большой длины соединительных линий и высоких частот возможны проявления различных искажений в транслируемом сигнале; эти же искажения появляются и в изображении, транслируемом экраном. Также существует проблема надежности работы светодиодного экрана при последовательном соединении светодиодных модулей. При выходе из строя одного из светодиодных модулей вся цепочка светодиодных модулей, расположенная за ним, тоже перестает работать. Светодиодные экраны из-за большого количества внешних кабельных соединений требуют множества ручных сборочных операций, это мешает организовать массовое автоматизированное производство. При оптической передаче данных от видеоконтроллера к конечному светодиодному модулю возникает проблема определения позиции светодиодного модуля внутри светодиодного экрана. Для формирования правильного изображения на поверхности светодиодного экрана видеоконтроллер должен обладать информацией о расположении светодиодных модулей внутри светодиодного экрана.Modern LED screens consist of LED modules, which are connected in a line of LED modules in series using flat cables. The signal from the video controller passes through the lines of LED modules connected by cables. Due to the long length of the connecting lines and high frequencies, various distortions may appear in the broadcast signal; the same distortions appear in the image broadcast by the screen. There is also a problem of the reliability of the LED screen when connecting LED modules in series. If one of the LED modules fails, the entire chain of LED modules located behind it also stops working. LED screens due to the large number of external cable connections require a lot of manual assembly operations, this makes it difficult to organize mass automated production. With optical data transmission from the video controller to the final LED module, the problem of determining the position of the LED module inside the LED screen arises. To form the correct image on the surface of the LED screen, the video controller must have information about the location of the LED modules inside the LED screen.
Задачами, на решение которых направлено данное изобретение, являются:The tasks to which this invention is directed are:
упрощение сборки светодиодных экранов; повышение надежности передачи данных светодиодным модулям; снижение влияния электромагнитных помех на передаваемый сигнал; определение позиции светодиодных модулей внутри светодиодного экрана при оптической передаче данных светодиодным модулям.simplification of assembly of LED screens; improving the reliability of data transmission to LED modules; reducing the influence of electromagnetic interference on the transmitted signal; determination of the position of LED modules inside the LED screen during optical data transmission to LED modules.
Поставленные задачи решаются следующим образомThe tasks are solved as follows
Светодиодный экран с оптической передачей данных по световодам, состоит из одного или более сегментов. Каждый сегмент светодиодного экрана содержит по крайней мере один видеоконтроллер (1) и несколько светодиодных модулей (3). Светодиодные модули (3) и видеоконтроллеры (1) содержат оптические приемопередатчики (2). Оптическая передача данных между видеоконтроллерами (1) и светодиодными модулями (3) осуществляется через оптические приемопередатчики (2), которые объединяются с помощью световодов (6). Видеоконтроллер (1) передает оптический сигнал каждому светодиодному модулю (3) напрямую без ретрансляции через другие светодиодные модули (3). Оптические приемопередатчики (2) содержат светоизлучатель с модулятором оптического сигнала и светоприемник с демодулятором оптического сигнала. Оптические приемопередатчики (2) могут выполняются в виде съемных модулей, которые подключаются к видеоконтроллеру (1) и светодиодным модулями (3) или в виде интегрированных в печатные платы (9) светодиодных модулей (3) и видеоконтроллеров (1) электронных блоков. Световоды (6) могут иметь различную форму и исполнение: световод (6) может представлять собой трубу со светоотражающими стенками, содержащую отверстия для размещения оптических приемопередатчиков (2); световод (6) может представлять собой стержень сложной формы изготовленный из светопрозрачного материала с большим коэффициентом преломления; световод (6) может представлять собой швеллер со светоотражающими стенками, с открытой стороны которого размещаются оптические приемопередатчики (2) светодиодных модулей (3); световод (6) может представляет собой лист из светопрозрачного материала с большим коэффициентом преломления.An LED screen with optical data transmission through optical fibers consists of one or more segments. Each segment of the LED screen contains at least one video controller (1) and several LED modules (3). LED modules (3) and video controllers (1) contain optical transceivers (2). Optical data transmission between video controllers (1) and LED modules (3) is carried out through optical transceivers (2), which are combined using optical fibers (6). The video controller (1) transmits an optical signal to each LED module (3) directly without relaying through other LED modules (3). Optical transceivers (2) comprise a light emitter with an optical signal modulator and a light receiver with an optical signal demodulator. Optical transceivers (2) can be made in the form of removable modules that are connected to the video controller (1) and LED modules (3) or in the form of LED modules (3) and video controllers (1) integrated into the printed circuit boards (9) of electronic units. The optical fibers (6) can have various shapes and designs: the optical fiber (6) can be a tube with reflective walls, containing holes for accommodating optical transceivers (2); the light guide (6) may be a rod of complex shape made of translucent material with a high refractive index; the light guide (6) can be a channel with reflective walls, on the open side of which optical transceivers (2) of LED modules (3) are placed; the light guide (6) may be a sheet of translucent material with a high refractive index.
Для светодиодных экранов с оптической передачей данных по световодам (6) позиции светодиодных модулей (3) на протяжении световодов (6) могут определяться следующим способом. Способ основан на ослаблении интенсивности светового потока с ростом расстояния до источника, светодиодные модули (3) размещаются вдоль световода (6), видеоконтроллер (1) размещается с одного из концов световода (6). Видеоконтроллер (1) с помощью встроенного оптического приемопередатчика (2) последовательно измеряет интенсивность светового потока от приемопередатчиков (2) каждого светодиодного модуля (3), результаты замеров сравниваются, и производится сортировка в соответствии с интенсивностью: меньшая интенсивность соответствует наиболее удаленному светодиодному модулю (3). Замер интенсивности может производиться различными способами: в момент замера интенсивности, светоизлучатель оптического приемопередачика (2) не передает данные; замер производится одновременно с передачей цифрового сигнала от светодиодного модуля (3) к видеоконтроллеру (1). Для управления последовательностью измерения интенсивности оптического сигнала также могут использоваться различные способы: контроллер (1) через оптический приемопередатчик (2) отправляет команду одному из известных ему светодиодных модулей (3) в ответ на которую светодиодный модуль (3) выдает тестовый сигнал; последовательность измерения интенсивности оптического сигнала светодиодных модулей (3) реализуется с помощью занятия светодиодными модулями (3) оптического канала, без управления из видеоконтроллера (1), в этом случае в световом потоке излучаемого сигнала кодируется номер светодиодного модуля (3).For LED screens with optical data transmission through optical fibers (6), the positions of LED modules (3) along optical fibers (6) can be determined in the following way. The method is based on the weakening of the light flux intensity with increasing distance to the source, the LED modules (3) are placed along the fiber (6), the video controller (1) is placed at one end of the fiber (6). The video controller (1) using the built-in optical transceiver (2) sequentially measures the light flux from the transceivers (2) of each LED module (3), the measurement results are compared and sorted according to the intensity: the lower intensity corresponds to the farthest LED module (3 ) The intensity can be measured in various ways: at the time of measuring the intensity, the light emitter of the optical transceiver (2) does not transmit data; the measurement is carried out simultaneously with the transmission of a digital signal from the LED module (3) to the video controller (1). Various methods can also be used to control the sequence of measuring the intensity of the optical signal: the controller (1) sends an instruction through one of the optical transceiver (2) to one of the LED modules known to it (3) in response to which the LED module (3) issues a test signal; the sequence of measuring the intensity of the optical signal of the LED modules (3) is implemented by occupying the LED modules (3) of the optical channel, without control from the video controller (1), in this case, the number of the LED module (3) is encoded in the luminous flux of the emitted signal.
Светодиодный экран с оптической передачей данных внутри корпуса сегмента состоит из одного или более сегментов, каждый сегмент содержит видеоконтроллер (7) и несколько светодиодных модулей (3). Светодиодные модули (3) и видеоконтроллеры (7) содержат оптические приемопередатчики (2). Оптические приемопередатчики (2) видеоконтроллера (7) и светодиодных модулей (3) располагаются внутри корпуса сегмента (5), который выполняет функции световода и защитного экрана от внешних источников света. Оптическая передача данных осуществляется внутри корпуса сегмента (5) между оптическими приемопередатчиками (2) видеоконтроллера (7) и оптическими приемопередатчиками (2) светодиодных модулей (3). Корпус сегмента (5) изготавливается из светонепроницаемого материала, что не позволяет внешним оптическим помехам влиять на передачу данных. Оптические приемопередатчики (2) светодиодных модулей (3) и видеоконтроллера (7) располагаются таким образом, что имеют прямую оптическую связь друг с другом. Видеоконтроллер (7) может иметь встроенную видеокамеру, с помощью которой он может определять расположение светодиодных модулей (3) внутри корпуса сегмента (5). Оптические приемопередатчики (2) светодиодных модулей (3) и видеоконтроллера (7) могут не иметь прямой оптической связи друг с другом, оптический сигнал в этом случае передается через отражение от стенок корпуса сегмента (5), а внутренняя поверхность корпуса сегмента (5) может быть покрыта светоотражающим покрытием для более эффективного отражения оптического сигнала и улучшения передачи данных.An LED screen with optical data transmission inside a segment housing consists of one or more segments, each segment contains a video controller (7) and several LED modules (3). LED modules (3) and video controllers (7) contain optical transceivers (2). Optical transceivers (2) of the video controller (7) and LED modules (3) are located inside the segment housing (5), which acts as a light guide and a protective screen from external light sources. Optical data transmission is carried out inside the segment housing (5) between the optical transceivers (2) of the video controller (7) and the optical transceivers (2) of the LED modules (3). The housing of the segment (5) is made of opaque material, which does not allow external optical interference to affect data transfer. The optical transceivers (2) of the LED modules (3) and the video controller (7) are arranged in such a way that they have direct optical communication with each other. The video controller (7) may have a built-in video camera with which it can determine the location of the LED modules (3) inside the segment housing (5). The optical transceivers (2) of the LED modules (3) and the video controller (7) may not have direct optical communication with each other, the optical signal in this case is transmitted through reflection from the walls of the segment housing (5), and the inner surface of the segment housing (5) can be coated with a reflective coating to more efficiently reflect the optical signal and improve data transmission.
Для светодиодных экранов с оптической передачей сигнала внутри корпуса сегмента (5) определение позиции светодиодного модуля (3) внутри корпуса сегмента (5) может осуществляться с помощью видеокамеры. Видеоконтроллер (7) размещается внутри корпуса сегмента (5), напротив задней поверхности светодиодных модулей (3), на которых размещены оптические приемопередатчики (2). Видеоконтроллер (7) через встроенный приемопередатчик (2) посылает каждому светодиодному модулю (3) команду, которая изменяет интенсивность излучения света приемопередатчика (2) этого светодиодного модуля (3). В видеоконтроллер встроена (7) видеокамера, которая фотографирует заднюю поверхность светодиодных модулей (3), затем в процессе обработки фотографии происходит определение позиции текущего светодиодного модуля (3) исходя из отличающейся интенсивности свечения его оптического приемопередатчика (2) от интенсивности свечения оптических приемопередатчиков (2) остальных светодиодных модулей (3). В момент излучения света приемопередатчиком (2) выбранного светодиодного модуля (3) приемопередатчики (2) остальных светодиодных модулей (3) могут быть выключены или могут излучать слабый свет, это позволит облегчить распознавание позиции светодиодных модулей (3) с помощью программных средств.For LED screens with optical signal transmission inside the segment housing (5), the position of the LED module (3) inside the segment housing (5) can be determined using a video camera. The video controller (7) is located inside the segment housing (5), opposite the rear surface of the LED modules (3), on which the optical transceivers (2) are located. The video controller (7) sends a command to each LED module (3) through the built-in transceiver (2), which changes the light emission intensity of the transceiver (2) of this LED module (3). A video camera is built into the video controller (7), which photographs the back surface of the LED modules (3), then during the photo processing, the position of the current LED module (3) is determined based on the different luminous intensity of its optical transceiver (2) from the luminous intensity of the optical transceivers (2) ) other LED modules (3). At the time of light emission by the transceiver (2) of the selected LED module (3), the transceivers (2) of the remaining LED modules (3) can be turned off or may emit weak light, this will facilitate the recognition of the position of the LED modules (3) using software.
Существует также способ определения позиции светодиодного модуля (3) внутри сегмента с использование базы данных. При сборке сегментов, позиции светодиодных модулей (3) с уникальными идентификаторами светодиодных модулей заносятся в центральную базу данных. При включении видеоконтроллер (1, 7) запрашивает у светодиодных модулей (3) сегмента их уникальные идентификаторы, если позиций светодиодных модулей (3) с такими уникальными идентификаторами нет в памяти видеоконтроллера (1, 7), эти позиции запрашиваются из центральной базы данных и сохраняются в памяти видеоконтроллера (1, 7). При замене светодиодного модуля (3) внутри сегмента видеоконтроллер (1, 7) сверяет список уникальных идентификаторов светодиодных модулей (3) из памяти и список уникальных идентификаторов, полученный от светодиодных модулей (3) сегмента. Если один из светодиодный модулей (3) изменил свой уникальный идентификатор, то уникальный идентификатор нового светодиодного модуля (3) сопоставляется с позицией уникального идентификатора отсутствующего светодиодного модуля (3). Подключение к центральной базе данных может осуществляться через Интернет. Запрос к центральной базе данных может производиться непосредственно из видеоконтроллера (1, 7) сегмента или через контроллер экрана.There is also a way to determine the position of the LED module (3) within a segment using a database. When assembling segments, the positions of LED modules (3) with unique identifiers of LED modules are entered into the central database. When you turn on the video controller (1, 7), it asks the LED modules (3) of the segment for their unique identifiers, if the positions of the LED modules (3) with such unique identifiers are not in the memory of the video controller (1, 7), these positions are requested from the central database and saved in the memory of the video controller (1, 7). When replacing the LED module (3) inside the segment, the video controller (1, 7) checks the list of unique identifiers of the LED modules (3) from the memory and the list of unique identifiers received from the LED modules (3) of the segment. If one of the LED modules (3) has changed its unique identifier, then the unique identifier of the new LED module (3) is compared with the position of the unique identifier of the missing LED module (3). Connection to the central database can be done via the Internet. The request to the central database can be made directly from the video controller (1, 7) of the segment or through the screen controller.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фигурах 1-2 изображено устройство светодиодного модуля (3). Светодиодный модуль (3) состоит из печатной платы (9), с передней стороны которой напаяны светодиоды (4), с задней стороны которой размещен оптический приемопередатчик (2). На фигурах 3-5 изображено устройство светодиодного экрана с оптической передачей данных по световодам. Экран состоит из нескольких световодов (6). На световоды установлены светодиодные модули (3) таким образом, что оптические приемопередатчики (2) располагаются внутри световодов (6). Внизу экрана расположен видеоконтроллер (1) с несколькими оптическими приемопередатчиками (2) и процессором (10), который управляет процессом передачи данных. Оптические приемопередатчики видеоконтроллера (1) размещаются по одному в каждом световоде (6). Таким образом в каждом световоде (6) формируется изолированный канал оптической передачи данных. В процессе работы светодиодного экрана видеоконтроллер (1) обменивается данными со светодиодными модулями (3) с помощью световых импульсов, проходящих через световоды (6) от оптических приемопередатчиков (2) видеоконтроллера (1) к оптическим приемопередатчикам (2) светодиодных модулей (3). На фигурах 6-9 изображено устройство светодиодного экрана с оптической передачей данных внутри корпуса сегмента. Экран состоит из корпуса сегмента (5), светодиодных модулей (3), расположенных на передней поверхности корпуса сегмента (5), и крышки сегмента (8), на которой расположен видеоконтроллер (7). Видеоконтроллер (7) включает в себя оптический приемопередатчик (2) и процессор (10), который управляет процессом передачи данных. Оптические приемопередатчики (2) светодиодных модулей (3) размещаются внутри корпуса сегмента (5), напротив них расположен оптический приемопередатчик (2) видеоконтроллера (7). В процессе работы светодиодного экрана видеоконтроллер (7) обменивается данными со светодиодными модулями (3) с помощью световых импульсов, распространяющихся внутри корпуса сегмента (5) от оптических приемопередатчиков (2) видеоконтроллера (7) к оптическим приемопередатчикам (2) светодиодных модулей (3).In figures 1-2, the device of the LED module (3) is shown. The LED module (3) consists of a printed circuit board (9), on the front side of which LEDs (4) are soldered, on the back side of which an optical transceiver (2) is placed. In figures 3-5 shows the device of the LED screen with optical data transmission through the optical fibers. The screen consists of several optical fibers (6). LED modules (3) are mounted on the optical fibers so that the optical transceivers (2) are located inside the optical fibers (6). At the bottom of the screen is a video controller (1) with several optical transceivers (2) and a processor (10), which controls the data transfer process. The optical transceivers of the video controller (1) are placed one in each fiber (6). Thus, in each fiber (6), an isolated channel of optical data transmission is formed. During operation of the LED screen, the video controller (1) communicates with the LED modules (3) using light pulses passing through the optical fibers (6) from the optical transceivers (2) of the video controller (1) to the optical transceivers (2) of the LED modules (3). In figures 6-9 shows the device of the LED screen with optical data transmission inside the segment housing. The screen consists of a segment housing (5), LED modules (3) located on the front surface of the segment housing (5), and a segment cover (8), on which the video controller (7) is located. The video controller (7) includes an optical transceiver (2) and a processor (10) that controls the data transfer process. The optical transceivers (2) of the LED modules (3) are located inside the segment housing (5), opposite them is the optical transceiver (2) of the video controller (7). During operation of the LED screen, the video controller (7) communicates with the LED modules (3) using light pulses propagating inside the segment housing (5) from the optical transceivers (2) of the video controller (7) to the optical transceivers (2) of the LED modules (3) .
Список фигурList of Shapes
1. Светодиодный модуль, вид спереди.1. LED module, front view.
2. Светодиодный модуль, вид сзади.2. LED module, rear view.
3. Видеоконтроллер светодиодного экрана, с несколькими оптическими приемопередатчиками.3. Video controller LED screen, with several optical transceivers.
4. Светодиодный экран с оптической передачей данных по световодам, вид спереди.4. LED screen with optical data transmission through optical fibers, front view.
5. Светодиодный экран с оптической передачей данных по световодам, вид сверху.5. LED screen with optical data transmission through optical fibers, top view.
6. Светодиодный экран с оптической передачей данных внутри корпуса сегмента, вид спереди.6. LED screen with optical data transmission inside the segment housing, front view.
7. Светодиодный экран с оптической передачей данных внутри корпуса сегмента, вид сзади со снятой крышкой.7. LED screen with optical data transmission inside the segment housing, rear view with the cover removed.
8. Крышка корпуса сегмента с видеоконтроллером.8. The cover of the segment housing with a video controller.
9. Устройство светодиодного экрана с оптической передачей данных внутри корпуса сегмента.9. LED screen device with optical data transmission inside the segment housing.
10. Линия светодиодных модулей со световодом в виде швеллера со светоотражающими стенками.10. A line of LED modules with a light guide in the form of a channel with reflective walls.
11. Сегмент экрана со световодом в виде листа из светопрозрачного материала с большим коэффициентом преломления.11. A screen segment with a light guide in the form of a sheet of translucent material with a high refractive index.
12. Линия светодиодных модулей со световодом в виде трубы со светоотражающими стенками и с отверстиями для размещения оптических приемопередатчиков.12. A line of LED modules with a light guide in the form of a pipe with reflective walls and with holes for accommodating optical transceivers.
13. Сегмент экрана со световодом в виде стержня сложной формы из светопрозрачного материала с большим коэффициентом преломления.13. A screen segment with a light guide in the form of a rod of complex shape made of translucent material with a high refractive index.
Список элементов, изображенных на фигурахList of items depicted in the figures
1. Видеоконтроллер с несколькими оптическими приемопередатчиками.1. A video controller with several optical transceivers.
2. Оптический приемопередатчик.2. Optical transceiver.
3. Светодиодный модуль.3. LED module.
4. Светодиод.4. LED.
5. Корпус сегмента светодиодного экрана.5. Housing segment of the LED screen.
6. Световод для оптической передачи данных.6. The optical fiber for optical data transmission.
7. Видеоконтроллер с оптическим приемопередатчиком.7. Video controller with an optical transceiver.
8. Крышка сегмента светодиодного сегмента.8. Cover segment LED segment.
9. Печатная плата светодиодного модуля.9. The printed circuit board of the LED module.
10. Процессор.10. The processor.
УстройствоDevice
Светодиодный экран с оптической передачей данных по световодам, состоит из одного или более сегментов. Каждый сегмент светодиодного экрана содержит по крайней мере один видеоконтроллер (1) и несколько светодиодных модулей (3). Светодиодные модули (3) и видеоконтроллеры (1) содержат оптические приемопередатчики (2). Оптическая передача данных между видеоконтроллерами (1) и светодиодными модулями (3) осуществляется через оптические приемопередатчики (2), которые объединяются с помощью световодов (6). Видеоконтроллер (1) передает оптический сигнал каждому светодиодному модулю (3) напрямую без ретрансляции через другие светодиодные модули (3). Оптические приемопередатчики (2) содержат светоизлучатель с модулятором оптического сигнала и светоприемник с демодулятором оптического сигнала. Оптические приемопередатчики (2) могут выполняются в виде съемных модулей, которые подключаются к видеоконтроллеру (1) и светодиодным модулями (3) или в виде интегрированных в печатные платы (9) светодиодных модулей (3) и видеоконтроллеров (1) электронных блоков. Световоды (6) могут иметь различную форму и исполнение: световод (6) может представлять собой трубу со светоотражающими стенками, содержащую отверстия для размещения оптических приемопередатчиков (2); световод (6) может представлять собой стержень сложной формы изготовленный из светопрозрачного материала с большим коэффициентом преломления; световод (6) может представлять собой швеллер со светоотражающими стенками, с открытой стороны которого размещаются оптические приемопередатчики (2) светодиодных модулей (3); световод (6) может представляет собой лист из светопрозрачного материала с большим коэффициентом преломления.An LED screen with optical data transmission through optical fibers consists of one or more segments. Each segment of the LED screen contains at least one video controller (1) and several LED modules (3). LED modules (3) and video controllers (1) contain optical transceivers (2). Optical data transmission between video controllers (1) and LED modules (3) is carried out through optical transceivers (2), which are combined using optical fibers (6). The video controller (1) transmits an optical signal to each LED module (3) directly without relaying through other LED modules (3). Optical transceivers (2) comprise a light emitter with an optical signal modulator and a light receiver with an optical signal demodulator. Optical transceivers (2) can be made in the form of removable modules that are connected to the video controller (1) and LED modules (3) or in the form of LED modules (3) and video controllers (1) integrated into the printed circuit boards (9) of electronic units. The optical fibers (6) can have various shapes and designs: the optical fiber (6) can be a tube with reflective walls, containing holes for accommodating optical transceivers (2); the light guide (6) may be a rod of complex shape made of translucent material with a high refractive index; the light guide (6) can be a channel with reflective walls, on the open side of which optical transceivers (2) of LED modules (3) are placed; the light guide (6) may be a sheet of translucent material with a high refractive index.
Светодиодный экран с оптической передачей данных внутри корпуса сегмента состоит из одного или более сегментов, каждый сегмент содержит видеоконтроллер (7) и несколько светодиодных модулей (3). Светодиодные модули (3) и видеоконтроллеры (7) содержат оптические приемопередатчики (2). Оптические приемопередатчики (2) видеоконтроллера (7) и светодиодных модулей (3) располагаются внутри корпуса сегмента (5), который выполняет функции световода и защитного экрана от внешних источников света. Оптическая передача данных осуществляется внутри корпуса сегмента (5) между оптическими приемопередатчиками (2) видеоконтроллера (7) и оптическими приемопередатчиками (2) светодиодных модулей (3). Корпус сегмента (5) изготавливается из светонепроницаемого материала, что не позволяет внешним оптическим помехам влиять на передачу данных. Оптические приемопередатчики (2) светодиодных модулей (3) и видеоконтроллера (7) располагаются таким образом, что имеют прямую оптическую связь друг с другом. Видеоконтроллер (7) может иметь встроенную видеокамеру, с помощью которой он может определять расположение светодиодных модулей (3) внутри корпуса сегмента (5). Оптические приемопередатчики (2) светодиодных модулей (3) и видеоконтроллера (7) могут не иметь прямой оптической связи друг с другом, оптический сигнал в этом случае передается через отражение от стенок корпуса сегмента (5), а внутренняя поверхность корпуса сегмента (5) может быть покрыта светоотражающим покрытием для более эффективного отражения оптического сигнала и улучшения передачи данных.An LED screen with optical data transmission inside a segment housing consists of one or more segments, each segment contains a video controller (7) and several LED modules (3). LED modules (3) and video controllers (7) contain optical transceivers (2). Optical transceivers (2) of the video controller (7) and LED modules (3) are located inside the segment housing (5), which acts as a light guide and a protective screen from external light sources. Optical data transmission is carried out inside the segment housing (5) between the optical transceivers (2) of the video controller (7) and the optical transceivers (2) of the LED modules (3). The housing of the segment (5) is made of opaque material, which does not allow external optical interference to affect data transfer. The optical transceivers (2) of the LED modules (3) and the video controller (7) are arranged in such a way that they have direct optical communication with each other. The video controller (7) may have a built-in video camera with which it can determine the location of the LED modules (3) inside the segment housing (5). The optical transceivers (2) of the LED modules (3) and the video controller (7) may not have direct optical communication with each other, the optical signal in this case is transmitted through reflection from the walls of the segment housing (5), and the inner surface of the segment housing (5) can be coated with a reflective coating to more efficiently reflect the optical signal and improve data transmission.
Устройство изготавливается следующим образом:The device is manufactured as follows:
Светодиодный экран с оптической передачей данных по световодам (фиг. 4) состоит из сегментов. Сегмент экрана представляет собой раму с размещенными на ее поверхности световодами (6), светодиодными модулями (3) и видеоконтроллерами (7). Рама может быть изготовлена с помощью стандартных промышленных методов обработки тонколистового металла (гибка, координатная пробивка, лазерная резка). Рама может быть напечатана на 3D-принтере. Рама также может быть изготовлена из пластика (литье пластика) или композитных материалов. Длинные световоды (6) в виде трубы (фиг. 12) или швеллера (фиг. 10) могут изготавливаться методом экструзии алюминия или пластика, при необходимости после экструзии может производиться фрезеровка для формирования монтажных отверстий и отверстий для размещения оптических приемопередатчиков (2). На световоды (6) может наноситься светоотражающее покрытие. Световоды (6) из светопрозрачного пластика с большим коэффициентом преломления могут иметь различную форму и разные методы изготовления. Световод (6) в виде светопрозрачного листа (фиг. 11) может изготавливаться из цельного листа методом лазерной резки пластика. Световод (6) в виде светопрозрачного стержня сложной формы (фиг. 13) может изготавливаться с помощью литья пластика или вырезаться из цельного светопрозрачного листа методом лазерной резки.An LED screen with optical data transmission along optical fibers (Fig. 4) consists of segments. The screen segment is a frame with optical fibers (6) placed on its surface, LED modules (3) and video controllers (7). The frame can be made using standard industrial methods for processing sheet metal (bending, coordinate punching, laser cutting). The frame can be printed on a 3D printer. The frame can also be made of plastic (plastic molding) or composite materials. Long optical fibers (6) in the form of a pipe (Fig. 12) or channel (Fig. 10) can be produced by extrusion of aluminum or plastic, if necessary, after extrusion, milling can be performed to form mounting holes and holes to accommodate optical transceivers (2). A light reflecting coating may be applied to the optical fibers (6). Optical fibers (6) made from translucent plastic with a high refractive index can have different shapes and different manufacturing methods. The light guide (6) in the form of a translucent sheet (Fig. 11) can be made from a single sheet by laser cutting of plastic. The light guide (6) in the form of a translucent rod of complex shape (Fig. 13) can be made using plastic injection or cut from a solid translucent sheet by laser cutting.
Светодиодный экран с оптической передачей данных внутри корпуса сегмента (фиг. 6) состоит из сегментов. Каждый сегмент имеет корпус (5), на передней поверхности которого размещены светодиодные модули (3), внутри корпуса сегмента (5) размещается видеоконтроллер (7). Сзади корпус сегмента закрывается крышкой (8). Корпус сегмента (5) и крышка сегмента (8) могут быть изготовлены с помощью стандартных промышленных методов обработки тонколистового металла (гибка, координатная пробивка, лазерная резка). Корпус сегмента (5) может быть напечатан на 3D-принтере. Корпус сегмента (5) также может быть изготовлен из пластика с помощью литья под давлением.The LED screen with optical data transmission inside the segment housing (Fig. 6) consists of segments. Each segment has a housing (5), on the front surface of which LED modules (3) are placed, a video controller (7) is located inside the segment housing (5). At the back, the segment housing is closed by a cover (8). The case of the segment (5) and the cover of the segment (8) can be manufactured using standard industrial methods for processing sheet metal (bending, coordinate punching, laser cutting). The segment housing (5) can be printed on a 3D printer. The segment housing (5) can also be made of plastic using injection molding.
Светодиодные модули (3) представляют собой печатные платы (9) с напаянными спереди светодиодами (4) и другими электронными элементами, припаянными сзади. Светодиодные модули (3) изготавливаются с помощью стандартных промышленных методов сборки электроники. Светодиодные модули (3) могут покрываться компаундом для защиты от влаги и закрываться с передней стороны перфорированными пластиковыми крышками для защиты светодиодных модулей от повреждений. Видеоконтроллеры (7) представляют собой электронные платы, которые изготавливаются с помощью стандартных промышленных методом сборки электроники.LED modules (3) are printed circuit boards (9) with front-mounted LEDs (4) and other electronic components soldered to the back. LED modules (3) are manufactured using standard industrial electronics assembly methods. The LED modules (3) can be coated with a moisture protection compound and can be closed from the front with perforated plastic covers to protect the LED modules from damage. Video controllers (7) are electronic boards that are manufactured using standard industrial electronic assembly methods.
Работа устройства осуществляется следующим образом:The operation of the device is as follows:
Для светодиодных экранов с оптической передачей данных по световодам (6) позиции светодиодных модулей (3) на протяжении световодов (6) могут определяться следующим способом. Способ основан на ослаблении интенсивности светового потока с ростом расстояния до источника, светодиодные модули (3) размещаются вдоль световода (6), видеоконтроллер (1) размещается с одного из концов световода (6). Видеоконтроллер (1) с помощью встроенного оптического приемопередатчика (2) последовательно измеряет интенсивность светового потока от приемопередатчиков (2) каждого светодиодного модуля (3), результаты замеров сравниваются, и производится сортировка в соответствии с интенсивностью: меньшая интенсивность соответствует наиболее удаленному светодиодному модулю (3). Замер интенсивности может производиться различными способами: в момент замера интенсивности, светоизлучатель оптического приемопередачика (2) не передает данные; замер производится одновременно с передачей цифрового сигнала от светодиодного модуля (3) к видеоконтроллеру (1). Для управления последовательностью измерения интенсивности оптического сигнала также могут использоваться различные способы: контроллер (1) через оптический приемопередатчик (2) отправляет команду одному из известных ему светодиодных модулей (3) в ответ на которую светодиодный модуль (3) выдает тестовый сигнал; последовательность измерения интенсивности оптического сигнала светодиодных модулей (3) реализуется с помощью занятия светодиодными модулями (3) оптического канала, без управления из видеоконтроллера (1), в этом случае в световом потоке излучаемого сигнала кодируется номер светодиодного модуля (3).For LED screens with optical data transmission through optical fibers (6), the positions of LED modules (3) along optical fibers (6) can be determined in the following way. The method is based on the weakening of the light flux intensity with increasing distance to the source, the LED modules (3) are placed along the fiber (6), the video controller (1) is placed at one end of the fiber (6). The video controller (1) using the built-in optical transceiver (2) sequentially measures the light flux from the transceivers (2) of each LED module (3), the measurement results are compared and sorted according to the intensity: the lower intensity corresponds to the farthest LED module (3 ) The intensity can be measured in various ways: at the time of measuring the intensity, the light emitter of the optical transceiver (2) does not transmit data; the measurement is carried out simultaneously with the transmission of a digital signal from the LED module (3) to the video controller (1). Various methods can also be used to control the sequence of measuring the intensity of the optical signal: the controller (1) sends an instruction through one of the optical transceiver (2) to one of the LED modules known to it (3) in response to which the LED module (3) issues a test signal; the sequence of measuring the intensity of the optical signal of the LED modules (3) is implemented by occupying the LED modules (3) of the optical channel, without control from the video controller (1), in this case, the number of the LED module (3) is encoded in the luminous flux of the emitted signal.
Для светодиодных экранов с оптической передачей сигнала внутри корпуса сегмента (5) определение позиции светодиодного модуля (3) внутри корпуса сегмента (5) может осуществляться с помощью видеокамеры. Видеоконтроллер (7) размещается внутри корпуса сегмента (5), напротив задней поверхности светодиодных модулей (3), на которых размещены оптические приемопередатчики (2). Видеоконтроллер (7) через встроенный приемопередатчик (2) посылает каждому светодиодному модулю (3) команду, которая изменяет интенсивность излучения света приемопередатчика (2) этого светодиодного модуля (3). В видеоконтроллер встроена (7) видеокамера, которая фотографирует заднюю поверхность светодиодных модулей (3), затем в процессе обработки фотографии происходит определение позиции текущего светодиодного модуля (3) исходя из отличающейся интенсивности свечения его оптического приемопередатчика (2) от интенсивности свечения оптических приемопередатчиков (2) остальных светодиодных модулей (3). В момент излучения света приемопередатчиком (2) выбранного светодиодного модуля (3) приемопередатчики (2) остальных светодиодных модулей (3) могут быть выключены или могут излучать слабый свет, это позволит облегчить распознавание позиции светодиодных модулей (3) с помощью программных средств.For LED screens with optical signal transmission inside the segment housing (5), the position of the LED module (3) inside the segment housing (5) can be determined using a video camera. The video controller (7) is located inside the segment housing (5), opposite the rear surface of the LED modules (3), on which the optical transceivers (2) are located. The video controller (7) sends a command to each LED module (3) through the built-in transceiver (2), which changes the light emission intensity of the transceiver (2) of this LED module (3). A video camera is built into the video controller (7), which photographs the back surface of the LED modules (3), then during the photo processing, the position of the current LED module (3) is determined based on the different luminous intensity of its optical transceiver (2) from the luminous intensity of the optical transceivers (2) ) other LED modules (3). At the time of light emission by the transceiver (2) of the selected LED module (3), the transceivers (2) of the remaining LED modules (3) can be turned off or may emit weak light, this will facilitate the recognition of the position of the LED modules (3) using software.
Существует также способ определения позиции светодиодного модуля (3) внутри сегмента с использование базы данных. При сборке сегментов, позиции светодиодных модулей (3) с уникальными идентификаторами светодиодных модулей заносятся в центральную базу данных. При включении видеоконтроллер (1, 7) запрашивает у светодиодных модулей (3) сегмента их уникальные идентификаторы, если позиций светодиодных модулей (3) с такими уникальными идентификаторами нет в памяти видеоконтроллера (1, 7), эти позиции запрашиваются из центральной базы данных и сохраняются в памяти видеоконтроллера (1, 7). При замене светодиодного модуля (3) внутри сегмента видеоконтроллер (1, 7) сверяет список уникальных идентификаторов светодиодных модулей (3) из памяти и список уникальных идентификаторов, полученный от светодиодных модулей (3) сегмента. Если один из светодиодный модулей (3) изменил свой уникальный идентификатор, то уникальный идентификатор нового светодиодного модуля (3) сопоставляется с позицией уникального идентификатора отсутствующего светодиодного модуля (3). Подключение к центральной базе данных может осуществляться через Интернет. Запрос к центральной базе данных может производиться непосредственно из видеоконтроллера (1, 7) сегмента или через контроллер экрана.There is also a way to determine the position of the LED module (3) within a segment using a database. When assembling segments, the positions of LED modules (3) with unique identifiers of LED modules are entered into the central database. When you turn on the video controller (1, 7), it asks the LED modules (3) of the segment for their unique identifiers, if the positions of the LED modules (3) with such unique identifiers are not in the memory of the video controller (1, 7), these positions are requested from the central database and saved in the memory of the video controller (1, 7). When replacing the LED module (3) inside the segment, the video controller (1, 7) checks the list of unique identifiers of the LED modules (3) from the memory and the list of unique identifiers received from the LED modules (3) of the segment. If one of the LED modules (3) has changed its unique identifier, then the unique identifier of the new LED module (3) is compared with the position of the unique identifier of the missing LED module (3). Connection to the central database can be done via the Internet. The request to the central database can be made directly from the video controller (1, 7) of the segment or through the screen controller.
Claims (5)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016126017A RU2628230C1 (en) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | Devices and methods of optical data transmission in led screen |
| PCT/RU2017/000009 WO2018004381A1 (en) | 2016-06-28 | 2017-01-11 | Devices and methods for optical transmission of data in an led screen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016126017A RU2628230C1 (en) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | Devices and methods of optical data transmission in led screen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2628230C1 true RU2628230C1 (en) | 2017-08-15 |
Family
ID=59641750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016126017A RU2628230C1 (en) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | Devices and methods of optical data transmission in led screen |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2628230C1 (en) |
| WO (1) | WO2018004381A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2748176C1 (en) * | 2020-05-18 | 2021-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Ай Ти Ви групп" | System and method of adjustment of data display on video wall |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2011137513A (en) * | 2009-03-13 | 2013-03-20 | Майкрософт Корпорейшн | PLAYING AN IMAGE THROUGH MULTIPLE LED FIBER SECTIONS |
| RU2487294C2 (en) * | 2008-11-04 | 2013-07-10 | Шарп Кабушики Каиша | Plane light source and liquid crystalline display |
| CN203242247U (en) * | 2013-04-10 | 2013-10-16 | Tcl集团股份有限公司 | Splicing display device and splicing screen |
| CN104317544A (en) * | 2014-10-23 | 2015-01-28 | 广东威创视讯科技股份有限公司 | Mosaic wall display unit position identification method and system |
| EP2998858A1 (en) * | 2014-09-18 | 2016-03-23 | ATEN International Co., Ltd. | Automatic installation method for video wall and related system |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100301936B1 (en) * | 1998-06-03 | 2001-09-06 | 황기연 | Flat panel display using optical waveguide |
| US6571043B1 (en) * | 2000-01-13 | 2003-05-27 | Transvision | Large screen fiber optic display with high fiber density and method for its rapid assembly |
| US9400627B2 (en) * | 2012-12-07 | 2016-07-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Display including signal transmission scheme using optical interconnection and electrical interconnection |
-
2016
- 2016-06-28 RU RU2016126017A patent/RU2628230C1/en not_active IP Right Cessation
-
2017
- 2017-01-11 WO PCT/RU2017/000009 patent/WO2018004381A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2487294C2 (en) * | 2008-11-04 | 2013-07-10 | Шарп Кабушики Каиша | Plane light source and liquid crystalline display |
| RU2011137513A (en) * | 2009-03-13 | 2013-03-20 | Майкрософт Корпорейшн | PLAYING AN IMAGE THROUGH MULTIPLE LED FIBER SECTIONS |
| CN203242247U (en) * | 2013-04-10 | 2013-10-16 | Tcl集团股份有限公司 | Splicing display device and splicing screen |
| EP2998858A1 (en) * | 2014-09-18 | 2016-03-23 | ATEN International Co., Ltd. | Automatic installation method for video wall and related system |
| CN104317544A (en) * | 2014-10-23 | 2015-01-28 | 广东威创视讯科技股份有限公司 | Mosaic wall display unit position identification method and system |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2748176C1 (en) * | 2020-05-18 | 2021-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Ай Ти Ви групп" | System and method of adjustment of data display on video wall |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2018004381A1 (en) | 2018-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2012252091A5 (en) | ||
| CN101936752A (en) | The optical proximity sensor encapsulation | |
| US20110267314A1 (en) | Optical touch-sensing display module | |
| CN105634607A (en) | Apparatus for transmitting and receiving light signal using optical waveguide | |
| RU2628230C1 (en) | Devices and methods of optical data transmission in led screen | |
| US9625108B2 (en) | Auxiliary light source associated with an industrial application | |
| CN109634646A (en) | The method and apparatus of barcode scanning terminal coupling firmware updating based on SFTP | |
| CN103512491A (en) | Equipment and method for detecting position of LED phosphor, and method of mounting lens | |
| WO2015117388A1 (en) | Object recognition method and device | |
| CN209625233U (en) | Shield lower fingerprint recognition system, liquid crystal display fingerprint identification device and electronic equipment | |
| CN207516598U (en) | Optical transmission apparatus and the electronic equipment suitable for submergence cooling | |
| CN102282479B (en) | Sensor device having a distance sensor | |
| CN105021620B (en) | The two-sided detection method of circuit board and system | |
| JP2001184003A (en) | Display unit | |
| CN102162983A (en) | Display device and projection display device | |
| CN102244799A (en) | Display system of stereo image | |
| CN203810205U (en) | Light-emitting device and imaging sensor | |
| CN105164561A (en) | Electronic device with shared light guide | |
| US9146154B2 (en) | Photoelectric conversion device and optical fiber coupling connector | |
| US20170329074A1 (en) | Device for transporting light | |
| CN101852892B (en) | Optical waveguide, optical wiring member, and method of mounting optical device on optical wiring member | |
| US20150362674A1 (en) | Opto-electronic circuit board and method for assembling the same | |
| US20040099797A1 (en) | High density fiber optic output interface and system | |
| CN203800994U (en) | Light-passing plate for image sensor and image sensor | |
| CN204904073U (en) | Noiseless optical signal lamp state acquisition system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180629 |