CN101859513A - 一种led显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扫描型LED显示装置，其包括若干行驱动器、列驱动器和若干行LED，其中每个行驱动器的输出端连接对应行LED的正极，该列驱动器的输出端与连接在该行驱动器上的LED的负极对应连接，其特征在于：所述若干行驱动器的输出端分别连接限流装置，各限流装置全部通过一恒压源接地，所述恒压源端电压V_B满足以下条件：V_LED2-V_LED1＜V_on-V_B＜V_LED1，其中V_on为行打开电压，V_LED1为LED最小开启电压，V_LED2为LED在某一设定电流下的工作电压。

Description

一种LED显示装置

技术领域

本发明涉及LED显示装置，尤其涉及的是一种能够消除前行隐亮和列常亮的LED显示装置。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压)，电流从LED阳极流向阴极时，半导体材料就会发光，光的强弱与电流大小有关。多年来，LED一直在平板显示领域扮演着重要的角色，并且依靠其独特的高亮度、高强度、长寿命、可拼接使用、方便灵活等优点，使得它在大面积室内外显示，特别在体育，广告，金融、展览、交通等领域的应用相当广泛。

LED显示器根据显示控制方式可分为静态与扫描两种。静态显示就是对LED电子显示屏中的每一LED都通过硬件单独控制，整个LED显示屏所有的LED同时受控。此方式最大优点是程序设计简单，且画面无闪烁。但这种设计存在致命的缺点：电路复杂，硬件利用率低，成本巨大。

而随着LED制造工艺的进步，LED的亮度有了明显的提高，目前LED显示屏越来越多的采用动态扫描实现显示过程，此方式是将显示屏上所有的LED分成N组，每组称为一行。若要显示一帧画面，先通过行驱动器送出第一行的数据，然后通过列驱动器选通并点亮第一行中的LED，此后送出第二行的数据，同样选通、点亮第二行LED；依次将所有行扫描完，即给出了一帧的画面，注意此处的点亮是指一行LED同时被行驱动器和列驱动器控制。因此，这种显示方法的扫描频率越高，画面就越稳定，要使人眼看上去的画面达到稳定，扫描频率至少要120赫兹，欧洲的标准为300赫兹，要使经摄像机拍摄后的画面达到稳定的效果，扫描频率则需更高。

图1所示一种典型的扫描型LED显示装置，其包括接收行选择信号(HSEL)的行译码器11。该行译码器11接收控制系统(未图示)输出的行选择信号HSEL，并将该行选择信号进行译码后，输出若干行译码输出(H1A～HnA)。若干行驱动器12对应接收该若干行译码输出，然后从其输出端121，输出行信号(H1～Hn)，也即驱动电压，加载在正极连接在对应驱动输出端121的LED(请参阅图1中标号13)。该列驱动器14与LED的负极连接，主要用来接收从该控制系统输出的时钟信号Clk、加载信号Load、使能信号En和数据信号Data，来控制各列的LED是否发光以及发光时间。通过该行信号和该时钟信号Clk、加载信号Load、使能信号En和数据信号Data控制该列驱动器14和各行驱动器12，从而可控制每个LED是否发光，来显示需要的图面、文字等信息。

但是，该扫描型LED显示装置经常存在隐亮问题。具体来讲，如图1所示，各行驱动器12一般都使用芯片FDS4953双路P沟道场效应管或其他芯片，容易产生结电容问题。以下以芯片FDS4953双路P沟道场效应管为例进行说明。在如图1所示的扫描电路中，由于使用该芯片FDS4953双路P沟道场效应管，当m行的行驱动器12被关断后，由于结电容的问题，该m行的行驱动器12的驱动输出端121上会储存有电荷，从而在m行的LED的正极产生一个虚高电压，该虚高电压一直保持到该列驱动器14的对应列打开，其存在时间为Tx。

当m+1行被点亮时，此时列驱动器14的对应列为打开状态。由于m行的LED的正极有虚高电压，因此m行LED正极上的电荷将通过列驱动器14的对应列而释放，因此本来m行应不亮的LED，在m+1行被点亮的同时，也出现隐亮，该隐亮时间Ty为从该虚高电压到LED的临界点亮电压V_led1所需要的时间。

此外，影响隐亮程度的因素有两个方面：一方面：LED的最小点亮电流。最小点亮电流越小，隐亮越厉害。早期的LED因为亮度低，最小点亮电流较大，所以隐亮问题不明显。然而，近来随着LED亮度的提高，导致隐亮问题越来越明显。另一方面：行扫描频率。行扫描频率决定了单位时间内各行点亮的次数，行扫描频率越高，由于上述原因LED每秒隐亮的次数就越多，前行隐亮问题就会越严重。

另外，影响隐亮程度还与m+1中发光LED的个数有关。因为发光LED的数目越多，电流的通路就越多，每个通路流过的电流较小，而且放电的速度比较快，因此导致每个导通LED隐亮不明显；当m+1中仅仅一个LED发光时，因此发光时间比较长，从而导致该LED发光较亮，出现较强的隐亮。

当LED显示屏出现行隐亮问题时，就会使显示画面中应该亮的LED周围有不该亮的LED发亮，从而影响画面显示效果。随着LED亮度的加强和LED屏行扫描频率的提高，对画面的显示效果影响越严重。

如附图2所示，是一种能够消除行隐亮问题的一种电路，每一行驱动输出端都连接一电阻器1611，各电阻器1611另一端共同接地，通过电阻器将电荷泄放，但是这种放电电路存在以下问题，如图3所示，当显示屏中第H_K行的某一LED短路时，如图中131短路时，在H_K+1被行译码器选通时，与131同列的标号为132的LED即会通过图中曲线所示回路形成通路，而出现132一直常亮的问题。

有鉴于此，提供一种克服以上缺陷的扫描型LED显示装置成为目前急需解决的技术课题。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种既消除了前行隐亮问题，又解决了列常亮问题的LED显示装置。

本发明的技术方案如下：

一种LED显示装置，其包括若干行驱动器、列驱动器和若干行LED，其中每个行驱动器的输出端连接对应行LED的正极，该列驱动器的输出端与连接在该行驱动器上的LED的负极对应连接，所述若干行驱动器的输出端分别连接限流装置，各限流装置全部通过一恒压源接地，所述恒压源的端电压V_B满足以下条件：V_LED2-V_LED1＜V_on-V_B＜V_LED1，其中V_on为行打开电压，V_LED1为LED最小开启电压，V_LED2为LED在某一设定电流下的工作电压。

所述的LED显示装置，所述恒压源为稳压二极管，所述稳压二极管阳极接地，阴极与所述各限流装置连接。

所述的LED显示装置，所述恒压源端电压V_B为2V至3.8V。

所述的LED显示装置，所述限流装置为限流电阻R，所述限流电阻R按照以下公式取值：R＜T01/(C×K)，其中T01为换行间隔，C为行驱动器等效电容值，K为电路放电常数。

所述的LED显示装置，其特征在于，所述R＜T01/(C×K)，其中K＝ln((V_on-V_B)/(V_LED1+V_C-V_B))，V_C为列电压。

所述的LED显示装置，所述限流电阻在25欧姆至300欧姆之间选择；例如，所述限流电阻为100欧姆。

所述的LED显示装置，所述恒压源为定值电阻器R₂，所述定值电阻器R₂一端接地，另一端与所述各限流电阻R连接。

所述的LED显示装置，所述定值电阻器R₂的计算方法为：R₂＝V_B/[(V_on-V_B)/R]。

所述的LED显示装置，所述定值电阻器R₂在100欧姆至400欧姆之间取值。

所述的LED显示装置，所述恒压源为可变电阻器。

所述的LED显示装置，还包括若干滤波电容，所述滤波电容一端与对应行驱动器输出端连接，另一端接地；例如，所述滤波电容为330pF的电容器。

采用上述方案，本发明通过恒压源和限流装置组合电路，既消除了前行隐亮问题，又解决了现有消除前行隐亮技术存在的列常亮问题，取得了良好的技术效果。

附图说明

图1为现有技术扫描型LED装置的示意图；

图2是现有技术一种带有放电装置的LED装置的示意图；

图3是图2所示放电装置的缺陷原理图；

图4是一种等效电路等效电容C通过电阻R放电简易示意图；

图5是本发明实施例1的电路原理图；

图6是本发明实施例1的时序图；

图7是本发明实施例2的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1

如图5所示，本实施例中的LED显示装置主要包括行驱动器12、若干行LED、列驱动器14，其中每个行驱动器的输出端连接对应行LED的正极，该列驱动器的输出端与连接在该行驱动器上的LED的负极对应连接，还包括与所述若干行驱动器12的输出端连接的若干限流装置，所述若干限流装置全部通过一恒压源接地，所述恒压源端电压也即图中B点电压V_B满足以下条件：V_LED2-V_LED1＜V_on-V_B＜V_LED1，其中V_on为行打开电压，V_LED1为LED最小开启电压，V_LED2为LED在某一设定电流下的工作电压，例如某型号红色LED在20毫安电流下的工作电压为2.3V。

为了便于说明，采用八行LED进行举例说明；如图5所示，图中包括四个行驱动器12，该行驱动器可以采用FDS4953系列芯片，也可以采用三极管或MOS管组成该行驱动器，图中信号H1A、H2A......H8A为行控制信号，控制行驱动器12打开或者关闭，上述行控制信号可以由行译码器产生，也可以由系统控制芯片直接产生，本发明对此不作限定。

每个行驱动器，如FDS4953，该FDS4953芯片相当于开关，控制工作电压VCC，加载在对应行FDS4953的输出端121、122......128，从而给连接在该输出端121、122......128上的对应行LED的正极提供加载的驱动电压。其中，所述控制工作电压VCC可为5伏特或3伏特等。

优选的，如图4所示，假设一等效电路等效电容C通过电阻R放电，设V₀为DA端初始电压，V₁为DA端放电T时间后电压，V₂为DB端(恒压源端)电压，根据放电积分公式放电T＝RCln[(V₀-V₂)/(V₁-V₂)]，设K为放电常数，K＝ln[(V₀-V₂)/(V₁-V₂)]，上式简化为：T＝KRC；

在本应用中，V₀＝V_on，V₂＝V_B；

欲满足不产生消隐的条件，放电结束电压：V₁＜V_LED1+V_C；

所以当行HA1关断后、HA2打开前的行切换时间TO1要满足：

T01＞RC ln((V_on-V_B)/(V_LED1+V_C-V_B))，

所以，K＝ln((V_on-V_B)/(V_LED1+V_C-V_B))，

一般来说，K取值为1～10，例如，K为1.2、2.5、5.6、6.8、7.5、8.1、9.35等；优选的，K取值为3～5，例如，K为3.2、3.6、4.5、4.8或4.95等。

如图5所示，连接在该行驱动器12的输出端121、122......128上的LED的负极对应连接在列驱动器14上，该列驱动器14与该各行驱动器12共同来控制LED发光，来显示图象、文字等信息。在本实施例中，该列驱动器14可为MBI5026芯片，也可为北京中庆微数字设备开发有限公司的ZQ9722、ZQ9729芯片，当然，该列驱动器14也并不局限于此。在LED列数目较多的情况下，可级连该列驱动器14芯片，从而可控制较多列的LED，来控制LED的发光，并控制其发光时间的长短，从而实现更高灰度等级，此为现有技术，在此不必赘述。

使用时，依次在行驱动器12的输出端121、122......128加载工作电压。当每一行LED的正极被加载后，对应的列驱动器将控制该行LED中那些LED发光，那些不发光，通过该逐行扫描的方式来显示预定的图像、文字等信息。因此，该若干行LED在扫描过程中是依次被点亮。

在本实施例中，还包括限流装置，本实施例为电阻器R1、R2、R3......R8还包括一个恒压源D，上述8个电阻器的一端共同与恒压源D连接，另一端分别与行驱动器的输出端121、122、123、124......128连接，恒压源D的阳极接地；由于恒压源D的阴极通过电阻R1～R8连接了所有行电路(121至128)，因为始终有行被点亮，例如行电压为5V，连接放电电阻R1～R8的恒压源D的端电压V_B保持于：V_LED2-V_LED1＜V_on-V_B＜V_LED1，其中V_on为行打开电压，V_LED1为LED最小开启电压，V_LED2为LED在某设定电流下的工作电压，端电压在这里指某一端的测量电压，具体地说就是指D点的测量电压；这样就可以消除前行隐亮现象，当列上有灯短路时，还可防止其它行管电荷通过本行下拉放电电阻R1至R8形成回路泻放，引起列隐亮或者常亮问题；具体来说，如图5所示，由于恒压源端电压V_B＝V_A，并且，V_A＜V_LED1+V_on-V_LED2，因此可以防止122行选通时，121行产生隐亮现象；同时V_on-V_LED1＜V_B，并且V_B＝V_A，可以防止当列上有灯短路时出现列隐亮或列常亮的问题。需要指出的是，虽然本实施例中各行连接的限流装置均为一个，但本发明并没有排除两个及两个以上限流装置并联或者串联或者混联的情况。

优选的，所述恒压源D的端电压V_B稳定在2至3.8V之间。优选的，所述限流电阻R1～R8按照以下公式取值：R＜T01/(C×K)，如图5中所示，T0为前行选通V_on时间，如121行，T1为下一行选通时间，如122行，T01为T0和T1行之间的换行间隔时间，也即前行关断V_off到下一行打开V_on的时间间隔，例如2微秒、4微秒，C为行驱动器的等效电容值，如C为FPS4953的等效电容值，K为电路的放电常数。以下为上述不等式的推导过程：

如图6所示，假设经过T01时间的放电后，电压为V_t，根据放电积分公式：T01＝RCln[(V_on-V_B)/(V_t-V_B)]，设K＝ln((V_on-V_B)/(V _LED1+V_C-V_B))，定义K为放电常数，K可以在3至5之间取值，K也可以在1至10之间取值；

根据行HA1关断后、HA2打开前的T01时间放电速度，有：

T01＞RC ln((V_on-V_B)/(V_LED1+V_C-V_B))，综上可得：

T01＞KRC；

即：R＜T01/(C×K)。

例如，放电常数K取5，C取2000PF，T01取5微秒，则R＜500Ω，可取R＝100。当然上述变量并不限于上述列举，上述列举并不会对上述变量范围构成限制，可根据不同情况进行选择，例如放电常数K可以根据具体电路结构进行确定。

进一步的，上述限流电阻在25-300欧姆之间选择，例如，25、35、45、50、65、79、88、93、101、124、135、147、159、163、176、185、199、222、233、245、267、289或300欧姆，优选的，可以全部选用100欧姆的电阻器。

进一步的，上述LED显示装置还包括若干滤波电容，图5中所示为八个电容，分别为C1、C2、C3......C8，所述滤波电容一端与对应行驱动器输出端连接，另一端接地，这样可以滤除干扰信号，取得更好显示效果。优选的，所述滤波电容选择330pF的电容器。

实施例2

在上述各实施例的基础上，如图7所示，上述恒压源D为稳压二极管D1，所述稳压二极管D1阳极接地，阴极与限流电阻器R1、R2、R3......R8共同连接，稳压二极管作为恒压源，性能稳定，工作可靠，当然恒压源的选择，本领域技术人员可以有多种选择，还可以选择可变电阻器或者定值电阻器等取代上述稳压二极管D1，本发明对此不作限制。

实施例3

在上述各实施例的基础上，本发明中的恒压源D还可以选用定值电阻器R₂实现其功能，定值电阻器R₂一端接地，另一端与各限流电阻R1、R2、R3...R8连接。

进一步的，所述定值电阻器R₂的计算方法为：R₂＝V_B/[(V_on-V_B)/R]。例如，选择V_B＝3.6V，V_on＝5V，限流电阻R1＝R2＝R3...＝R8＝100Ω，则根据以上公式可得R₂＝257Ω。当然，限流电R1、R2、R3...R8的电阻值也可以不相等，在此不作赘述。

优选的，所述定值电阻器R₂在100欧姆至400欧姆之间取值。

进一步的，所述恒压源还可选用可变电阻器，可变电阻器阻值可变，可以适应不同的应用需求，还可以解决电流波动带来的电压变化问题。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种LED显示装置，其包括若干行驱动器、列驱动器和若干行LED，其中每个行驱动器的输出端连接对应行LED的正极，该列驱动器的输出端与连接在该行驱动器上的LED的负极对应连接，其特征在于：所述若干行驱动器的输出端分别连接限流装置，各限流装置全部通过一恒压源接地，所述恒压源的端电压V_B满足以下条件：V_LED2-V_LED1＜V_on-V_B＜V_LED1，其中V_on为行打开电压，V_LED1为LED最小开启电压，V_LED2为LED在某一设定电流下的工作电压。

2.根据权利要求1所述的LED显示装置，其特征在于：所述恒压源为稳压二极管，所述稳压二极管阳极接地，阴极与所述各限流装置连接。

3.根据权利要求1所述的LED显示装置，其特征在于：所述恒压源端电压V_B为2V至3.8V。

4.根据权利要求1所述的LED显示装置，其特征在于，所述限流装置为限流电阻R，所述限流电阻R按照以下公式取值：R＜T01/(C×K)，其中T01为换行间隔，C为行驱动器等效电容值，K为电路放电常数。

5.根据权利要求4中所述的LED显示装置，其特征在于，所述R＜T01/(C×K)，其中K＝ln((V_on-V_B)/(V_LED1+V_C-V_B))，V_C为列电压。

6.根据权利要求4所述的LED显示装置，其特征在于，所述限流电阻在25欧姆至300欧姆之间选择；例如，所述限流电阻为100欧姆。

7.根据权利要求4所述的LED显示装置，其特征在于：所述恒压源为定值电阻器R₂，所述定值电阻器R₂一端接地，另一端与所述各限流电阻R连接。

8.根据权利要求7所述的LED显示装置，其特征在于：所述定值电阻器R₂的计算方法为：R₂＝V_B/[(V_on-V_B)/R]；例如，所述定值电阻器R₂在100欧姆至400欧姆之间取值。

9.根据权利要求4所述的LED显示装置，其特征在于：所述恒压源为可变电阻器。

10.根据权利要求1至9任一所述的LED显示装置，其特征在于，还包括若干滤波电容，所述滤波电容一端与对应行驱动器输出端连接，另一端接地；例如，所述滤波电容为330pF的电容器。

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