CN101354859B - 一种基于旋转的多线阵式led平面和立体显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于旋转的多线阵式高清晰度LED平面和立体显示器，包括LED线阵列结构和一个可匀速旋转的圆筒式旋转显示器基板，在所述的圆筒式旋转显示器基板上安装双线阵LED或不同旋转半径的LED线阵组。同一旋转半径的线阵采用双线阵式结构，两个线阵的LED错位一个单元，分别同时显示相应的隔行信息；在不同旋转半径上安排LED线阵，以实现立体显示；采用旋转编码器提供行扫描信号。本发明可以明显提高清晰度；实现立体显示；在360°范围内同时播放多个频道；不会在电源频率或其他因素影响电机转速的情况下出现显示不同步问题，且驱动方案简单、成本低。
Description
技术领域
本发明属于LED线阵列结构和立体显示器技术领域，特别涉及一种基于旋转的多线阵式高清晰度LED平面和立体显示器。
背景技术
目前室内外大型广告、视频播放系统主要为LED面阵列结构，由于画面巨大，因此所需LED数量非常多，使得结构复杂、成本昂贵、耗电极大；而且由于LED特性的离散性和安装工艺的限制，使得画面的亮度均匀性和分辨率难以进一步提高。众所周知，大多数显示器都是通过行列扫描来得到图像的，只要一幅图像的扫描时间小于人的视觉暂留时间，就不会感到闪烁。利用圆筒式旋转显示器的匀速旋转所形成的行扫描，一个恒定亮度的LED必然形成一条亮的横线，一列恒定亮度的LED必然形成一个亮面，如果能够根据画面要求及时刷新一列LED中各个发光单元的亮度和色彩，就能还原画面。如果能够根据立体画面各层数据，及时刷新不同旋转半径中的各列LED中各个发光单元的亮度和色彩，就能还原立体画面。这种技术的实际应用目前尚未有记载。
发明内容
本专利中定义的平面显示，是所有显示像素都安排在同一个旋转半径上，观看的效果相当于普通的平面显示器，本专利中定义的立体显示则将适当的显示像素安排在不同的旋转半径上，这样便可呈现出立体显示效果。
本发明所要解决的技术问题是提供一种在一个圆柱体上安排双线阵LED或不同旋转半径的LED线阵组，利用匀速运动的机械旋转形成行扫描，并适当控制列信号，在360°圆筒形旋转显示器表面(内侧或外侧)形成稳定和高清晰的平面、立体画面。这种多线阵式结构，可以极大地减少LED的数量，克服面阵式LED显示器固有的缺陷，同时又可具有高清晰度、立体显示功能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于旋转的多线阵式LED平面和立体显示器，包括LED线阵列结构和一个可匀速旋转的圆筒式旋转显示器基板，在所述的圆筒式旋转显示器基板上安装双线阵LED或不同旋转半径的LED线阵组，同一旋转半径的线阵采用双线阵式结构，两个线阵的LED错位一个单元，分别同时显示相应的隔行信息；采用旋转编码器提供行扫描信号；在圆筒式旋转显示器的圆筒内侧或外侧安装有磁铁或励磁线圈，圆筒上装有线圈，圆筒式旋转显示器利用切割磁场的方式使圆筒上的线圈获得电能；圆筒式旋转显示器的圆周上安装轮子，在圆筒底部安装磁性材料，在其下方固定部位安装同性的电磁线圈，利用相互排斥的电磁力形成磁悬浮。
所述的圆筒式旋转显示器在其圆周上均匀安装多组LED线阵，且在维持图像刷新率不变的前提下降低圆筒旋转速度，旋转速度＝刷新率/线阵组个数。因为降低圆筒式旋转显示器的旋转速度对降低由旋转引起的噪声以及改善其他由旋转引起的问题有明显作用，但不能由于降低了旋转速度而影响刷新率，刷新率降低会使显示质量明显下降。
所述的LED线阵组在只有一个双线阵的情况下，显示器的旋转驱动可以采用1对极的同步电机或鼠笼式异步电动机，利用50Hz电网电压供电，利用旋转编码器的位置信号刷新线阵式LED，得到50Hz的刷新频率；多组线阵时可采用多极同步电机或鼠笼式异步电动机。
所述的圆筒式旋转显示器的旋转驱动也可采用直线电机的驱动方式，即在显示器圆周的顶部安装有展开式的鼠笼式导条转子，导条上部有展开式的三相定子绕组，利用定子行波形式移动的磁场，使转子获得旋转的转矩，通过变频器和旋转编码器，获得需要的旋转速度。
所述的显示器采用旋转发电方式供电，即在圆筒内侧或外侧安装有磁铁或励磁线圈，圆筒上装有线圈，利用切割磁场的方式使圆筒上的线圈获得电能，再经过适当的变换后向显示器供电。
所述的圆筒式旋转显示器的视频信号通过无线传输方式获得。
本发明的原理为：
(1)利用圆筒式旋转显示器的匀速旋转形成机械式行扫描，当LED线阵处于不同的角度范围时向其输出画面对应列的亮度、色彩信息，从而形成稳定的视频画面；
(2)LED安装方面的局限使得LED各个单元之间存在间隙，从而形成较大的显示单元点距，影响显示质量，本专利提出同一旋转半径的线阵采用双线阵式结构，两个线阵的LED错位一个单元，分别同时显示相应的隔行信息，可使垂直方向点距大大减小(理论上可为零)；
(3)安排不同旋转半径的LED线阵，根据立体画面的各层信息刷新对应旋转半径上的LED线阵，从而再现立体画面；
(4)在圆周上均匀安排多组LED线阵，既易于实现动平衡，还可以方便地实现在圆筒式旋转显示器上同时播放多个不同的频道，或多个相同频道，使观众能看到完整的画面，且可在维持图像刷新率不变的前提下降低圆筒旋转速度，旋转速度＝刷新率/线阵组个数；
(5)在只有一个双线阵的情况下，显示器的旋转驱动可以采用1对极的同步电机，利用50Hz电网电压供电，利用旋转编码器的位置信号刷新线阵式LED，便可得到50Hz的刷新频率。尽管电网频率波动会影响图像的刷新频率，但由于电网频率波动较小，且有旋转编码器检测位置信号，所以不会影响图像质量，多组线阵时可采用多极同步电机。也可以采用鼠笼式异步电动机。尽管电机转速与同步转速有差异，但由于有旋转编码器提供位置信号，所以不会影响图像质量，且成本更低。
(6)显示器的旋转驱动也可以采用直线电机的驱动方案，即在显示器圆周的顶部安装有展开式的鼠笼式导条转子，导条上部有展开式的三相定子绕组，利用定子行波形式移动的磁场，使转子获得旋转的转矩，通过变频器和旋转编码器，可获得希望的旋转速度，这种方案电磁力作用半径较大，与中心驱动方案相比，可使电机功率明显下降；
(7)圆筒式显示器所需电能通过旋转发电的方式获得，即在圆筒内侧或外侧安装有磁铁或励磁线圈，圆筒上装有线圈，利用切割磁场的方式使圆筒上的线圈获得电能，再经过适当的变换后向显示器供电；
(8)圆筒式旋转显示器的视频信号通过无线传输方式获得；
(9)为了平衡旋转显示器，一般需在其圆周上安装轮子，这样又产生了摩擦和噪声问题。为了减少甚至消除旋转时的摩擦，可在圆筒底部安装磁性材料，在其下方固定部位安装同性的电磁线圈，利用相互排斥的电磁力形成磁悬浮。
有益效果
由于在同一旋转半径上采用错位双线阵式LED结构，可以明显提高清晰度；在不同旋转半径上安排LED线阵，以实现立体显示；在圆周上均匀安排多个LED线阵组，可以在360°范围内同时播放多个频道；采用旋转编码器提供行扫描信号，则不会在电源频率或其他因素影响电机转速的情况下出现显示不同步问题，且驱动方案简单、成本低；采用旋转发电方式向显示器供电，可以免除接触式供电的易损问题和电池供电的维护问题；信号无线传输方案可以有效解决实时播放问题，而不是只能播放事先存放的信息；磁悬浮方式可以有效解决大旋转半径情况下的平衡和噪声问题；直线电机驱动方案可有效减小电机功率。
附图说明
图1是本发明双线阵式LED旋转显示系统的结构示意图；
其中1.为旋转显示器的基板，2.为单色LED或三基色LED单元，3.为旋转方向。
图2是双线阵式LED旋转显示器展开图中LED的排列方式图；
其中4.、5.、6.、7.、8.、9.分别表示线阵中的LED列，10.为显示器基板。
图3是用于显示立体图像的一组线阵结构示意图；
其中11.、12.、13.为不同旋转半径的线阵，14.为显示器基板。
图4是直线电机形式驱动方案中的动力部分示意图；
其中15.为展开形式的鼠笼式导条，16.、17.为展开形式的三相定子绕组，18.、19.为短路环。
图5是磁悬浮旋转方案中的结构示意图；
其中20.为圆筒底部的永磁材料，21.、22.、23.、24.分别为固定在基座上的励磁线圈。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
通过同步电机、异步电机或直线电机驱动旋转显示器；通过旋转发电方案使旋转显示器获得电能；由安装在旋转显示器轴上的旋转编码器提供行扫描信号；安装在旋转显示器上的显示控制系统，通过无线方案接收固定设施提供的视频信号；视频信号是经过特殊处理过的，固定设施先接收并储存一帧视频信息，然后将这些信息按列取出，发送给旋转显示器；旋转显示器根据旋转编码器提供的行扫描信号依次输出显示这些列信息；在双线阵方案中，将一列显示信息的奇数行输出给一个线阵，将相邻列显示信息的偶数行输出给另一个线阵；在立体显示方案中，将立体画面不同层的显示信息输出给对应旋转半径上的线阵；可以采用磁悬浮方案以提高平衡性能、减小摩擦损耗、降低运行噪声。
Claims (6)
1.一种基于旋转的多线阵式LED平面和立体显示器，包括LED线阵结构和一个可匀速旋转的圆筒式旋转显示器基板，其特征在于：在所述的圆筒式旋转显示器基板上安装双线阵LED或不同旋转半径的LED线阵组，同一旋转半径的线阵采用双线阵式结构，两个线阵的LED错位一个单元，分别同时显示相应的隔行信息，以提高清晰度；在不同旋转半径上安排LED线阵，以实现立体显示；采用旋转编码器提供行扫描信号；在圆筒式旋转显示器的圆筒内侧或外侧安装有磁铁或励磁线圈，圆筒上装有线圈，圆筒式旋转显示器利用切割磁场的方式使圆筒上的线圈获得电能；圆筒式旋转显示器的圆周上安装轮子，在圆筒底部安装磁性材料，在圆筒底部下方固定部位安装同性的电磁线圈，利用相互排斥的电磁力形成磁悬浮。
2.根据权利要求1所述的一种基于旋转的多线阵式LED平面和立体显示器，其特征在于：所述的圆筒式旋转显示器在其圆周上安排一组或均匀安装多组LED线阵，且在维持图像刷新率不变的前提下降低圆筒旋转速度，旋转速度＝刷新率/线阵组个数。
3.根据权利要求1所述的一种基于旋转的多线阵式LED平面和立体显示器，其特征在于：所述的LED线阵组在只有一组双线阵的情况下，显示器的旋转驱动可以采用1对极的同步电机或鼠笼式异步电动机，利用50Hz电网电压供电，利用旋转编码器的位置信号刷新线阵式LED，得到50Hz的刷新频率；多组线阵时可采用多极同步电机或鼠笼式异步电动机。
4.根据权利要求1所述的一种基于旋转的多线阵式LED平面和立体显示器，其特征在于：所述的圆筒式旋转显示器的旋转驱动可采用直线电机的驱动方式，即在显示器圆周的顶部安装有展开式的鼠笼式导条转子，导条上部有展开式的三相定子绕组，利用定子行波形式移动的磁场，使转子获得旋转的转矩，通过变频器和旋转编码器，获得需要的旋转速度。
5.根据权利要求1所述的一种基于旋转的多线阵式LED平面和立体显示器，其特征在于：所述的显示器采用旋转发电方式供电，即在圆筒内侧或外侧安装有磁铁或励磁线圈，圆筒上装有线圈，利用切割磁场的方式使圆筒上的线圈获得电能，再经过适当的变换后向显示器供电。
6.根据权利要求1所述的一种基于旋转的多线阵式LED平面和立体显示器，其特征在于：所述的圆筒式旋转显示器的视频信号通过无线传输方式获得。
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