CN102740552B - 单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统，包括用于施加供电电压的两个金属电极，以及多个单元器件；利用非良好导体具有一定电阻的特性，在每个单元器件的电源两极直接并联一个恒压源；把多个单元器件分成若干行和列；在列方向上，以单元器件的电源两极作为连接端，以非良好导体作为连接导线，以串联方式连接成一列，且首尾两端分别连接到两个金属电极上。本发明实施例能够解决单元器件在非良好导体表面集群应用时的供电问题与信号处理问题，不但能使电路能够正常且良好地工作，而且可以大大减少整个电路系统的供电电流。

Description

单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统。

背景技术

单元器件，特别是带有驱动IC的LED发光单元(以下简称为发光单元或发光点)，可以通过点阵方式排列组成像素屏，用于显示文字或图形；还可以直接使用多个发光点组成文字或图形，作为城市亮化工程使用。

参见图1，是现有的纵横排列的点阵像素屏的电路结构示意图，U_(1，1)、U_{(1， 2)}、U_(1，3)……U_(i，j)是发光单元，像素屏由i×j个发光单元排列组成。每个发光单元由驱动集成电路、发光元件(如LED、OLED)、外围元件构成。发光单元上的加粗的圆盘表示外引线焊盘，加粗的连接线为内部电源连接线，发光单元的电源输入端、输出端是直接连接在一起的。图1所示的点阵像素屏共有i路发光单元，每路有j个发光单元，同一路的相邻两个发光单元之间通过电源线、公共线、一根或多根信号线实现连接，图1所示的V_CC为电源线，GND为公共线，SDI为数据输入信号线，SDO为数据输出信号线，CLOCK_IN为时钟输入信号线，CLOCK_OUT为时钟输出信号线。若单个发光单元的电流为I_U，则每路电源的供电电流是I_PS＝I_U×j。每一路的发光单元越多，电源供电电流就越大。如果像素屏的导线为铜线或铜箔，当电流大时可以加粗铜线或加厚铜箔，铜导线的电阻可以忽略不计，在电路设计时可以等效为零。但是，如果像素屏的导线为透明导电膜，过分增加厚度就会影响透明度，而且透明导电膜厚度与导电性能并不是线性关系，当厚度增加到一定程度时，导电性能增加变得很缓；此外，透明导电膜的电阻也不能忽略。参见图2，是现有的点阵像素屏使用透明导电膜作为导线时的等效电路结构示意图，各个导线分别等效为一个电阻。

透明导电膜的应用一般是镀于透明薄膜或玻璃表面，镀有透明导电膜的薄膜简称为导电薄膜，镀有透明导电膜的玻璃简称为导电玻璃。透明导电膜的电阻一般用方电阻或者面电阻表示，该电阻大致范围是10-500Ω。举个例子，选用低阻抗的等效电阻为15Ω的导电玻璃，通过蚀刻的方法，即蚀刻掉需要绝缘的部分，保留做为导线的部分的方法，制作出电路面板，利用透明导电膜做为导线，将20个发光单元安装在电路上。若从电阻和电压方面考虑，假设20个发光单元并联在电源上使用，因电源是闭合回路，所以等效电阻还要计算两次，那么从第一个发光点到最后一个发光点的电源线上的等效电阻2×20×15Ω＝600Ω，若以最后一个发光单元的工作电流为60mA计算，则消耗在透明导电膜上的压降为0.06A×600Ω＝36V。一般发光单元的工作电压为5V，但消耗在透明导电膜上的电压将远远大于发光单元的工作电压。如果提高供电电压，会被透明导电膜消耗绝大多数功率。如果降低电压，将导致发光单元得不到正常的工作电压，也就无法正常工作，甚至不工作。若从电流方面考虑，把发光单元并联供电，则流过第一个发光单元电源线的电流是各个发光单元的电流之和。假设每个发光单元的电流是60mA，那么流经第一个发光单元电源线的电流为60mA×20＝1.2A，这个电流对于铜导线来讲很轻松，但对于厚度在微米级的透明导电膜来讲却是很艰难的任务。由于透明导电薄膜的导电性能比较差，又不能承载大电流，如果把现有的单元器件集群电路直接移植到导电玻璃表面上应用，将无法正常供电，单元器件也无法正常工作。

虽然透明导电膜(如ITO膜)的发明已经有几十年，而且技术也有了很大突破，但是直到现在，以LED、OLED等电流型发光元件制成的发光单元还没有在大面积的透明导电膜上得到应用，而发光单元的供电问题正是其中最主要的原因。

发明内容

本发明实施例提出一种单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统，能够解决单元器件在非良好导体表面集群应用时的供电与配套的信号处理问题，使电路能够正常且良好地工作。

本发明实施例提供的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统，包括用于施加供电电压的两个金属电极，以及多个单元器件；每个单元器件的电源两极并联一个恒压源；

所述的多个单元器件以电源两极作为连接端，以非良好导体作为连接导线，依次将各单元器件以串联方式连接成一列，且处于首尾两端的单元器件分别连接到两个金属电极上；

所述两个金属电极设置在所述非良好导体的两侧边上，所述金属电极均为条形金属电极；

所述单元器件包括发光单元，所述发光单元由全彩驱动集成电路和至少三个三基色发光元件组成。

进一步的，所述的非良好导体为透明导电膜；两个条形金属电极之间连接有j列单元器件，每列由i个单元器件串联而成；所述单元器件排列成i×j矩阵；其中，i和j均为自然数，且i≥2，j≥2。

其中，所述单元器件为发光单元，由驱动集成电路、LED发光元件和外围元件组成；所述发光单元的电源两极分别为电源正极和电源负极；所述发光单元还包括电源输入端、电源输出端、地线输入端和地线输出端；所述电源输入端、电源输出端与所述电源一极相连接，所述地线输入端、地线输出端与所述电源另一极相连接；同一行的第n个发光单元的电源输出端、地线输出端与相邻的第n+1个发光单元的电源输入端、地线输入端对应地相连接，连接导线为透明导电膜；其中，n为自然数，且1≤n≤j－1。

更进一步的，所述发光单元具有至少一个信号输入端和对应的信号输出端；同一行的第n个发光单元的信号输出端与相邻的第n+1个发光单元的信号输入端相连接，连接导线为透明导电膜。

再进一步的，所述电路系统还包括i个前置处理单元(PreU)，所述前置处理单元由电平位移电路或隔离耦合电路构成；每一行的第1个发光单元的前端连接一个前置处理单元；电源、控制信号经由所述前置处理单元对应地接入所述第1个发光单元的电源输入端、地线输入端、信号输入端；连接导线为透明导电膜。

所述前置处理单元集成在与其相连接的一个发光单元的内部；所述恒压源集成在发光单元的内部。

所述恒压源，至少由一个起稳压作用的非线性元件组成，可以是由三极管或场效应管、电阻所组成的稳压电路，也可以以三极管的基极和发射极之间的导通电压作为基准电压；或者，所述恒压源是由稳压管、三极管或场效应管、电阻所组成的稳压电路，以稳压管的电压作为基准电压；或者，所述恒压源为可控恒压源电路，包括恒压源动态控制模块。

本发明实施例提供的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统，采用两个导电良好的金属电极提供电源电压，多个单元器件通过透明导电膜以串联方式相连接，首尾两端分别连接在两个金属电极上，并在每个单元器件的电源两极并联一个恒压源，以使每个单元器件得到一个合适的工作电压，使电路能正常且良好地工作。本发明解决了单元器件在透明导电膜等非良好导体表面集群应用时的供电与信号连接问题。小，可以用于一般透明导电膜电路的矩阵布线，解决电流型发光器件包括一般尺寸显示屏，在透明导电膜线很细的情况下供电的问题；大，能在透明导电膜上设置发光单元器件、布线组成大面积的透明全彩显示薄膜或透明全彩显示面板单元，应用于建筑物的玻璃幕墙或橱窗上，构成透明全彩玻璃幕墙显示屏或者装饰透明全彩发光玻璃幕墙，从此，全彩显示屏变得透明简洁美观，将与建筑合为一体，成为建筑设计和装饰中有机组成部分。

附图说明

图1是现有的纵横排列的点阵像素屏的电路结构示意图；

图2是现有的点阵像素屏使用透明导电膜作为导线时的等效电路结构示意图；

图3是本发明提供的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统的第一实施例的电路结构示意图；

图4是本发明提供的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统的第二实施例的电路结构示意图；

图5是本发明提供的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统的第三实施例的电路结构示意图；

图6是本发明提供的集成了恒压源的发光单元的第一实施例的结构示意图；

图7是本发明提供的集成了恒压源的发光单元的第二实施例的结构示意图；

图8是本发明提供的集成了恒压源的发光单元的第三实施例的结构示意图；

图9是本发明提供的集成了恒压源的发光单元的第四实施例的结构示意图；

图10是本发明提供的集成了恒压源的发光单元的第五实施例的结构示意图；

图11是本发明提供的集成了恒压源的发光单元的第六实施例的结构示意图；

图12是本发明提供的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统的第四实施例的结构示意图；

图13是本发明提供的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统的第五实施例的结构示意图；

图14是本发明提供的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统的第六实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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作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。

本发明的目的在于解决单元器件，特别是带有驱动IC的LED发光单元在非良好导体材料上集群应用时的供电和信号连接的问题，通过对电路的创新独特的设计，克服了该材料的导电性能的不足，使电路能正常而良好地工作。所述的非良好导体材料是指导电性能相对于金属来说较弱的材料，本发明仅以透明导电膜为例进行说明。

本发明提供的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统，包括用于施加供电电压的两个金属电极，以及多个单元器件；每个单元器件的电源两极并联一个恒压源；所述的多个单元器件以电源两极作为连接端，以非良好导体作为连接导线，以串联方式连接成一列，且首尾两端分别连接到两个金属电极上。优选的，所述的非良好导体为透明导电膜。

需要说明的是，在两个金属电极之间可以仅连接一列单元器件，也可以连接多列单元器件。所述单元器件可以是发光单元或其他的负载电路。下面仅以在两个金属电极之间设置i×j个排列成矩阵的发光单元为例，对本发明实施例提供的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统进行详细描述。

本实施例所述的发光单元是带有驱动IC的LED全彩发光单元，由全彩驱动集成电路、至少三个三基色LED发光元件和外围元件组成，可由外部输入的信号来控制发光单元的开关状态及亮度。发光单元的电源两极分别为电源正极和电源正极。该发光单元还包括电源输入端、电源输出端、地线输入端和地线输出端；其中，电源输入端、电源输出端与电源正极相连接。

发光单元的电路连接方式包括三种情况：多路信号连接方式、单路信号连接方式和无信号线连接方式，其中每路信号可以采用单根或多根信号线。下面结合图3～图5进行说明。

参见图3，是本发明提供的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统的第一实施例的结构示意图。本实施例的发光单元采用多路信号连接方式。

如图3所示，标注有V_CC、GND的两根加粗的横线代表两个金属电极；两个金属电极均为导电良好的条形金属电极；具体实施时，两个条形金属电极一般是相互平行地沿横向设置；但是，如果两个金属电极安装在曲面上(例如弧形的、曲面的玻璃)，那么两个金属电极也可以是弧形地或倾斜地设置。两个条形金属电极之间连接有j列单元器件，每列由i个单元器件串联而成；所述单元器件排列成i×j矩阵；其中，i和j均为自然数(即i∈N，j∈N)，且i≥2，j≥2。图3所示的U_(1，1)、U_(1，2)、U_(1，3)……U_(i，j)是单元器件，CV_(1，1)、CV_(1，2)、CV_(1，3)……CV_(i，j)是恒压源，每个单元器件的电源两极并联一个恒压源。所述单元器件是带有驱动IC的LED发光单元。

在由发光单元所组成的i×j矩阵中，同一行的第n个发光单元的电源输出端、地线输出端与相邻的第n+1个发光单元的电源输入端、地线输入端对应地相连接，连接导线为透明导电膜；其中，n为自然数(即n∈N)，且1≤n≤j－1。即同一行的相邻两个发光单元的电源两极对应地相连接。

此外，本实施例的发光单元具有至少一个信号输入端和对应的信号输出端，用于接收外部的控制信号，控制发光单元的开关状态及亮度。图3仅以发光单元包括两个信号输入端(即SDI输入端和CLOCK_IN输入端)和对应的信号输出端(即SDO输出端和CLOCK_OUT输出端)为例进行说明。如图3所示，在由发光单元所组成的i×j矩阵中，同一行的第n个发光单元的信号输出端与相邻的第n+1个发光单元的信号输入端相连接。即同一行的相邻两个发光单元的信号端也对应地相连接。

具体实施时，可在透明导电膜表面任意两个侧边上设置两个导电良好的条形金属电极，在两个金属电极上施加电压后，能在透明导电膜上产生电场。在透明导电膜上，通过蚀刻的方法，即蚀刻掉需要绝缘的部分，保留做为导线的部分的方法，制作出电路面板，在该电路面板上粘贴以矩阵方式排列的发光单元，这些发光单元的电源两极以串联方式通过透明导电膜连接到条形金属电极上，并在每个发光单元的供电电源两端并联一个恒压源，以使每个发光单元得到一个合适的工作电压，同时也为整个发光单元串联电路提供一个电流回路，使电路能正常且良好地工作。

图3所示的发光单元采用多路信号连接方式，i×j矩阵中的每一行发光单元对应输入一路信号。对于多路信号连接方式来讲，是根据信号的路数决定串联在透明导电膜两侧电极之间发光单元的组数，因为发光单元的供电回路是串联的，所以各发光单元自身的地线，即GND_(i)端是“悬浮”的，图3中的第i行的SDI_(i)和CLOCK_IN_(i)会与总地线GND之间产生不同的直流电位差。为解决上述直流电位差，保证发光单元前后级的信号传输，本实施例在发光单元矩阵的每一行的输入端设置一个前置处理单元。图中虚线连接的透明导电膜的等效电阻表示在实际设计电路时，可以考虑也可以不考虑，以下各图相同。

如图3所示，本电路系统还包括i个前置处理单元，即PreU(1)、PreU(2)、……、PreU(i)，所述前置处理单元由电平位移电路或隔离耦合电路构成。在由发光单元所组成的i×j矩阵中，每一行的第1个发光单元的输入端连接一个前置处理单元；连接导线为透明导电膜。

参见图4，是本发明提供的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统的第二实施例的电路结构示意图。本实施例的发光单元采用单路信号连接方式。

与上述的第一实施例相比，本实施例的不同点在于，发光单元以往复回绕的方式排列形i×j矩阵，即第1行的最后一个发光单元的输出端与第2行的第一个发光单元的输入端相连接，第2行的最后一个发光单元的输出端与第3行的第一个发光单元的输入端相连接，以此类推。i×j发光单元矩阵采用单路信号连接方式，单路信号从第1行第1个发光单元的输入端输入，依次传送至第i行最后一个发光单元。

但是，对于单路信号连接方式来讲，是把原先并联在一起，沿信号传递方向上排列的发光单元，分成若干个分段，再把这些分段沿供电电流方向串联起来，这样，分段与分段之间的信号连接处(或者理解为在信号方向上回折转弯处)，也会因上下分段之间串联供电而产生直流电位差。为解决上述直流电位差，保证发光单元前后级的信号传输，本实施例在分段与分段之间的信号连接处设置一个前置处理单元。

如图4所示，本电路系统还包括i-1个前置处理单元，即PreU(2)、PreU(3)、……、PreU(i)，所述前置处理单元由电平位移电路或隔离耦合电路构成。在由发光单元所组成的i×j矩阵中，第m行的最后一个发光单元的电源输出端、地线输出端、信号输出端通过一个前置处理单元，与第m+1行的第一个发光单元的电源输入端、地线输入端、信号输入端对应连接，连接导线为透明导电膜；其中，m为自然数(即m∈N)，且1≤m≤i－1。

具体实施时，上述的前置处理单元可以是独立的电路单元，还可以集成在与其相连接的一个发光单元的内部，这样就可以减少在透明导电膜所在的面板上可见元件的数量，甚至可以把这部分做到集成线路芯片中，做成带输入信号前置预处理功能的全彩LED驱动集成电路芯片。隔离耦合电路和电平位移电路可以有多种结构，在现有的电子线路的教学和技术书籍上都有介绍，本领域技术人员来讲是公知技术，因此，本实施例不对前置处理单元的结构进行详细描述。

参见图5，是本发明提供的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统的第三实施例的电路结构示意图。本实施例的发光单元采用无信号线连接方式。

如图5所示，本实施例的发光单元仅具有电源端，不具有信号输入端、信号输出端。i×j发光单元矩阵采用无信号线连接方式，每个发光单元内部设有接收和解调模块(以下简称DEMOD模块)。

无信号线连接方式，有两种，一种是把数字信号调制在无线电磁波中或调制在电源传输线中，发光单元通过电源传输线中获得数字信号，数字信号被调制在电源传输线中，也就是通过电源线传输数字信号。在发光单元接收到数字信号后，由DEMOD模块控制全彩LED驱动集成电路来完成亮度信息的显示。另一种是无线电磁信号传输方式，数字信号被调制在无线电磁信号中，通过空间传输数字信号。从物理学中光的波动性学说来讲，光波，包括可见光、不可见光都属于电磁波的范畴，所以通过红外线传输数字信号的方式也属于上述无信号线连接方式的范围。图5所示的发光单元采用无信号线连接方式，由于没有信号线，因此也就不存在串联供电时信号线连接时的电位差问题。但是，为使每个发光单元得到正常的工作电压，发光单元的电源两端还是要并联一个恒压源的。

每个发光单元的电源正负两端并联的恒压源，在等效图中可以表述为恒压源，在具体电路中可以表述为并联稳压电路。恒压源是由若干个电子元件组成，包括至少一个起恒压作用的非线性元件。图3～图5单独地将恒压源画在发光单元旁边，是为了说明供电连接问题。具体实施时，恒压源可以集成在发光单元的内部。

参见图6～图8，是集成了恒压源的发光单元的结构示意图，其中LU为发光单元部分，CV为恒压源部分。恒压源由至少一个起稳压作用的非线性元件和外围电子元件组成，集成在发光单元的内部。非线性元件包括稳压二极管、三极管、场效应管等电子元件。

如图6所示，恒压源CV是由稳压管、三极管、电阻所组成的稳压电路，以稳压管的电压作为基准电压。

如图7所示，恒压源是由三极管、电阻所组成的稳压电路，以三极管的基极和发射极之间的导通电压作为基准电压。

如图8所示，恒压源CV是由稳压管、三极管、电阻所组成的稳压电路，以稳压管的电压作为基准电压。

并联稳压电源是根据负载电流要求的不同，通过调节流过自身的电流，使流经负载的电流与流经自身的电流之和保持为一个固定值，从而达到稳压的目的的，这个固定电流值就是稳压电源能提供能负载的最大电流值。一般LED工作电流为恒流20mA，如果是全彩发光单元，则RGB三个三基色LED的电流就是恒流60mA，这也就是说，并联在发光单元电源两端的并联稳压电源需要把电流稳定为这个值才能达到稳压的目的。

在每个发光单元电源两端并联恒压源，解决了发光单元工作电压问题，但会带来一定的功耗，为进一步优化发光单元供电，可以把这一并联稳压电源做成可控浮动恒压电源，以最大限度地提高电源效率，降低功耗。

参见图9～图11，是集成了可控恒压源电路的发光单元的结构示意图，其中LU(Light Unit)为发光单元部分，CV为恒压源部分，恒压源包括恒压源动态控制模块(Dynamic Voltage Control)。图9～图11示出三种控制信号连接方式不相同的可控恒压电源电路，但其控制原理是相同的。

如图9所示，可控恒压源有单独的控制信号输入端(VC_IN)、输出端(VC_OUT)，恒压源控制模块输出管为三极管；

如图10所示，可控恒压源有单独的控制信号输入端(VC_IN)、输出端(VC_OUT)，且时钟输入取自发光单元的时钟信号，恒压源控制模块输出管为场效应管，当然也可以为三极管；

如图11所示，可控恒压源的控制信号来自发光单元内部芯片。具体实施时，可以在显示屏系统控制器输出的用于控制发光单元的数字信号中，加入了各个恒压源动态控制信息，由发光单元内部芯片来控制恒压源，从而省掉外围的恒压源控制信号输入端(VC_IN)、输出端(VC_OUT)。恒压源控制模块输出管为场效应管。

由于恒压源动态控制模块是由很多电子元件构成的，因此在具体实施时，可将恒压源动态控制模块做成集成电路，集成在恒压源内部，甚至集成到发光单元内部，从而缩小单元器件的体积。

导电铜排两端的供电电压为V_CC，对于由m×n个发光单元组成的矩阵来讲，有m列和n行发光单元，每列会有m个发光单元串联到导电膜玻璃两侧导电铜排上，在某个时刻，除非是显示稳定的单色，一般情况下，该列上的每个发光点的颜色和亮度都会不同，流经某j列上各个发光单元上的所需电流I_U(1，j)，I_U(2，j)，……，I_U(m，j)，也不相同，但总有某个电流是最大，记为Max[I_(1，j)，I_(m，j)]。若想使每个发光单元此时获得相同的工作电压，可以在发光单元电源两端并联一个可调电阻R_VR(1，j)，通过该调节该阻值，使流经R_VR(1，j)上的电流与流经该发光单元电流I_U(1，j)之和等于该列中所有发光单元中所需电流的最大值，如下：

$\mathrm{Max}[I_{(1,j)},I_{(m,j)}]=I_{\mathrm{II}(1,j)}+\frac{V_{\mathrm{CC}}}{m{R}_{\mathrm{VR}(1,j)}}$

Max[_I(1，j)，I_(m，j)]为列矩阵[I_(1，j)，I_(2，j)，……，，I_(1，j)，……，I_(m，j)]求最大值函数，其中1≤i≤m，1≤j≤n，m∈N，n∈N。

为表示成积分形式，把一个发光单元所需电流变化周期内分成若干微小时间段，该时间段之间的相邻时刻为t₁，t₂，以发光单元所需电流值为纵坐标，以时间为横坐标，在该时间段内考察该列上所有发光单元电流变化情况，总有某个发光单元的电流变化曲线与时间轴所围成的面积最大，以Max[I_(1，j)，I_(m，j)]表示该列中所有电流变化曲线中最大值点附近的函数。若使在该列上所有发光单元获得相同的供电电压，则使该时间段上该列上串联的发光单元所需电流I_U(1，j)变化曲线与该时间段所围成的面积和流经并联在发光单元电源两端的R_VR(1，j)上的电流变化曲线与该时间所围成的面积之和等于上述面积的最大值即可，表示成积分形式如下：

下面举例对使用了可控恒压源的电路系统的工作原理进行详细说明。

假设三个发光单元U₁、U₂、U₃，以电源两极作为连接端，以串联方式连接成一列，再连接到总供电电源上(即连接到两个条形金属电极上)。每个发光单元的电源两端分别并联一个恒压源，分别为CV₁、CV₂、CV₃，它们恒压值为：

V_CV1＝V_CV2＝V_CV3＝5V；

虽然一般发光单元中LED的亮度是通过恒流PWM控制的，特别是在发光单元电源两端有电容的情况下，流入发光单元的电流会表现得比较平滑连续且会和亮度成正比或近似成正比，所以就可以用静态等效电阻电流的方法来分析。在三个发光单元某一时刻显示某一帧画面时，根据各发光单元输入端得到的不同的数字全彩亮度信息，会有相应的电流流入三个发光单元，假设此时它们电流分别为：

I_U1＝50mA；I_U2＝20mA；I_U3＝10mA；

在三个电流中，最大的电流是50mA，因为是串联供电的，所以必须使整个串联回路能提供50mA的电流才行，此时需要三个并联恒压源CV₁、CV₂、CV₃提供给串联回路的电流分别为：

I_CV1＝0mA；I_CV2＝30mA；I_CV3＝40mA；

这样才能保证流入整个串联回路的电流一致，即I_P＝I_P1＝I_P2＝I_P3＝50mA。在串联回路中，如果电流相等了，那么每个单元电源两端的电压也就自然相等了。此时，如果把发光单元、恒压源等效成一个电阻，分别为R_U1、R_U2、R_U3和R_CV1、R_CV2、R_CV3。把发光单元和恒压源并联在一起也等效成一个电阻，分别为R_P1、R_P2、R_P3，那么，此时这些等效电阻分别为：

R_U1＝100Ω，R_U2＝250Ω，R_U3＝500Ω；

R_CV1＝∞，R_CV2＝167Ω，R_CV3＝125Ω；

R_P1＝100Ω，R_P2＝100Ω，R_P3＝100Ω；

而在另一时刻显示另一帧画面时，发光单元的输入端又得到的另一组新的数字全彩亮度信息，假设此时相应的流入三个发光单元的电流分别为：

I_U1＝15mA；I_U2＝25mA；I_U3＝5mA；

此时三个电流中最大的电流为25mA，则相应地需要流经三个恒压源的电流分别为：

I_CV1＝10mA；I_CV2＝0mA；I_CV3＝20mA；

则此时的等效阻值将分别变为：

R_U1＝333Ω，R_U2＝∞，R_U3＝1000Ω；

R_CV1＝500Ω，R_CV2＝200Ω，R_CV3＝250Ω；

R_P1＝200Ω，R_P2＝200Ω，R_P3＝200Ω；

从以上数据可以看出，可以根据串联回路中需要电流最大的那个发光单元的电流值作为流经整个串联回路的工作电流值，同时，在发光单元不同的工作电流下是可以让发光单元的工作电压相等的，只要通过调节与其并联的恒压源的等效电阻，就能保证发光单元和恒压源的等效电阻相等，也就可以达到使发光单元工作电压相同的了。

上述方法能够保证串联回路中每个发光单元的供电压相同，但并不能保证稳定在一定值，上面的计算是为了说明问题而假设电压是恒定5V，是因为并没有考虑到透明导电膜的压降。在整个串联回路中，因为透明导电膜的等效电阻是不变的，当电流减小时，则透明导电膜上的压降V_ITO＝I_ITO×R_ITO也就减少，这样，加到发光单元上的电压就会升高。发光单元的驱动集成电路的工作电压在3.3V-5V之间，在不影响稳定正常工作的前提下，在一定范围内变化是允许的，对于特别设计的宽范围工作电压的驱动集成电路那就更没问题了。其实，并不需要发光单元供电电压保持稳压，只要使整个串联回路能提供出在此时刻，整个串联回路中电流最大的那个发光单元电流值就可以了。在串联电路中，只要等效电阻相同，工作电压自然就会相同。

上述的根据不同时刻流入发光单元的电流不同，动态调节并联在发光单元上的恒压源的等效电阻值的方法，即并联可控恒压源的方法，相对于简单恒压源电路来讲，可以进一步减少电源功耗。

上述的可控恒压源电路可以集成在发光单元的LED驱动集成线路中，从而使发光单元的体积进一步减小。

此外，LED的导通电压为2V-3V左右，不同颜色的LED导通电压不同，这样就可以根据不同时刻显示不同的画面内容来决定LED的工作电压。驱动集成电路工作电压可以很宽，也就是说可以在不影响驱动IC工作稳定性的前提下，根据不同时刻显示不同的画面内容来决定发光单元的工作电压，可以把上述动态调节机制用于同时调节整个串联供电回路的总供电电压，即总电源供电电压的动态调节方法。如果电路系统采用并联可控恒压源的方法，配合总电源供电电压的动态调节方法，再采用面电阻比较小的透明导电膜，就可以使显示屏的无用功耗降低到最低程度。

参见图12，是本发明提供的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统的第四实施例的结构示意图；

第四实施例的电路系统是由多块单元面板拼接而成，每块单元面板采用了上述第一实施例的电路结构。图12仅画出了三块单元面板，更多单元面板的拼接方式以此类推。

参见图13，是本发明提供的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统的第五实施例的结构示意图；

第五实施例的电路系统是由多块单元面板拼接而成，每块单元面板采用了上述第二实施例的电路结构,为每块单元面板的信号输入与信号输出位于单元面板不同侧时的情况。图13仅画出了三块单元面板，更多单元面板的拼接方式以此类推。

参见图14，是本发明提供的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统的第六实施例的结构示意图；

第六实施例的电路系统是由多块单元面板拼接而成，每块单元面板采用了上述第二实施例的电路结构，为每块单元面板的信号输入与信号输出位于单元面板同一侧时的情况。第四实施例至第六实施例也可以理解为由i×j发光单元组成的显示屏分配到不同的单元面板上的情况。

本发明实施例提供的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统，采用两个导电良好的条形的金属电极提供电源电压，多个单元器件的电源两端通过非良好导体以串联方式相连接后，首尾两端分别连接在这两个金属电极上，并在每个单元器件的电源两极并联一个恒压源，巧妙利用了非良好导体具有一定电阻的特性，化不利为有利，使每个发光单元获得正常的工作电压，还可以大大减少整个电路系统的供电电流。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统，其特征在于，包括用于施加供电电压的两个金属电极，以及多个单元器件；每个单元器件的电源两极并联一个恒压源；所述的多个单元器件以电源两极作为连接端，以非良好导体作为连接导线，依次将各单元器件以串联方式连接成一列，且处于首尾两端的单元器件分别连接到两个金属电极上；

所述两个金属电极设置在所述非良好导体的两侧边上，所述金属电极均为条形金属电极；

所述单元器件包括发光单元，所述发光单元包括电源输入端、电源输出端、地线输入端、地线输出端、全彩驱动集成电路和至少三个三基色发光元件。

2.如权利要求1所述的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统，其特征在于，所述的非良好导体为透明导电膜；两个条形金属电极之间连接有j列单元器件，每列由i个单元器件串联而成；所述单元器件排列成i×j矩阵；其中，i和j为自然数，且i≥2，j≥2。

3.如权利要求2所述的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统，其特征在于，所述发光单元还包括:外围元件；

同一行的第n个发光单元的电源输出端、地线输出端与相邻的第n+1个发光单元的电源输入端、地线输入端对应地相连接，连接导线为透明导电膜；其中，n为自然数，且1≤n≤j－1。

4.如权利要求3所述的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统，其特征在于，所述发光单元包括调制解调模块，用于接收调制于电源中的调制信号；或者所述发光单元包括无线接收模块，用于接收无线控制信号。

5.如权利要求3所述的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统，其特征在于，所述发光单元具有至少一个信号输入端和对应的信号输出端；同一行的第n个发光单元的信号输出端与相邻的第n+1个发光单元的信号输入端相连接，连接导线为透明导电膜。

6.如权利要求5所述的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统，其特征在于，所述电路系统还包括i个前置处理单元，所述前置处理单元由电平位移电路或隔离耦合电路构成；每一行的第1个发光单元的前端连接一个前置处理单元；控制信号经由所述前置处理单元对应地接入所述第1个发光单元的信号输入端；连接导线为透明导电膜；

或者，所述电路系统还包括i-1个前置处理单元，所述前置处理单元由电平位移电路或隔离耦合电路构成；

第m行的最后一个发光单元的电源输出端、地线输出端、信号输出端通过一个前置处理单元，与第m+1行的第一个发光单元的电源输入端、地线输入端、信号输入端对应连接，连接导线为透明导电膜；其中，m为自然数，且1≤m≤i－1。

7.如权利要求6所述的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统，其特征在于，所述前置处理单元集成在与其相连接的一个发光单元的内部。

8.如权利要求1至6任一所述的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统，所述恒压源集成在发光单元的内部。

9.如权利要求8所述的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统，其特征在于，所述恒压源由至少一个起稳压作用的非线性元件组成。

10.如权利要求8所述的单元器件在非良好导体上集群应用的电路系统，其特征在于，所述恒压源为可控恒压源电路，包括恒压源动态控制模块；所述恒压源动态控制模块集成在恒压源内部，或者集成在发光单元的全彩驱动集成电路上。