CN103327667B - 带有两条屏蔽接地线的柔性led像素串 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性LED像素串，其包括通过柔性电缆互连的许多LED像素，其中所述柔性LED像素串包括用于将柔性LED像素串连接至数据和电力馈送器的连接器。所述柔性电缆包括作为电源线的第一导体、作为数据线的第二导体、作为时钟线的第三导体、作为第一接地线的第四导体以及作为第二接地线的第三导体。数据线或时钟线布置于第一接地线与第二接地线之间。

Description

带有两条屏蔽接地线的柔性LED像素串

发明领域

本发明涉及柔性LED像素串，其中各自包括许多LED的许多像素已通过柔性电缆来连接并且因而构成包括许多LED像素的柔性串。

发明背景

柔性LED像素串在可视化解决方案中领域通常是已知的，在这些像素串中，许多LED像素是通过一条柔性电缆来互连。通常，每个LED像素都包括许多红色LED、许多蓝色LED和许多绿色LED，其可相对于彼此来调光，由此可由每个LED像素来产生很多颜色，如在加色混合和LED视频显示系统的技术领域中所知。

通常，柔性LED像素串被连接至馈电器，所述馈电器能够馈送功率和数据至柔性LED像素串。馈电器通常是由将像素内容分配至LED像素串的内容服务器或光控制器来控制。柔性LED像素串可提供于许多不同环境中并且以许多不同形状来布置，由此可由柔性LED像素串来产生各种视觉效果。

通常，柔性LED像素串包括时钟信号导线、数据信号导线、参考电位导线和电源线导线。LED像素是根据LED或LED阵列的制造商所定义的内部专有协议，通过馈电器经由所述串来控制，并且馈电器被电连接至内容服务器或光控制器，所述内容服务器或光控制器例如经由标准化照明控制协议(如DMX)来进行分配。

举例来说，申请人目前提供了一种被称为FlexDOT S1的柔性LED像素串。FlexDOT S1是一种具有可单独控制的明亮RGB LED的轻型串，其适用于以最大的艺术灵活性化和最少的工作量来建立定制化的LED视频解决方案。FlexDOT S1柔性LED像素串被连接至馈电器，所述馈电器接收DMX信号并且基于这个DMX信号来控制LED像素。

其它公司提供了类似的系统，例如，名为Philips的公司提供了被称为iColor Flex LMX、iColor Flex MX和eW Flex SLS的一系列柔性LED像素串。这些柔性LED像素串也是通过控制器来控制，所述控制器可接收DMX信号但是另外能够经由以太网连接来接收控制信号。类似的柔性LED像素串解决方案是由名为Barco(经由被称为FLX-24的系统)和Traxon(经由被称为Dot XL的系统)的公司来提供。总体来说，有许多公司提供了系统柔性LED像素串。

US5330368公开一种扁平电缆束，每条电缆用电绝缘的合成树脂包覆并且以间隔关系布置，同时彼此并行地延伸。多个无座灯泡一个接一个地沿着所述扁平电缆束中的至少一条电缆布置，同时经由引线与至少一条电缆进行电连接。多个可模塑的塑料材料保持结构一个接一个地沿着所述扁平电缆束以间隔关系布置。每个保持结构都用来牢固地保持相应的无座灯泡和所述扁平电缆束，以使得灯泡的中心轴线平行于所述扁平电缆束的平面并且垂直于所述电缆的延伸方向延伸。

US6837598公开一种具有三向导体带的照明装置，所述导体带具有三个导体，所述导体在轴向方向上延伸并且间隔地电连接至布置成一排的LED元件。每个LED元件都处于一个围绕LED和导体带的塑料外壳中，每个LED元件都发光并且可具有覆盖LED的透镜。外壳包括固定在一起的两个壳体，并且其中具有用于LED元件的支撑元件、相邻轴向导体带区域和可热活化的导电材料。三向导体带包括连续正导体、连续负导体和从LED元件延伸至LED元件的中断中间导体。

US6566824公开一种照明设备，其包括照明区段，所述照明区段包括多个照明部分。每个部分都包括一个印刷电路板，所述印刷电路板上安装有固态光发射极。所述部分通过印刷电路板连接器来互连，所述连接器将印刷电路板串联定位，其中相邻印刷电路板的边缘彼此紧邻。连接器可变形以便响应于所施加的力来改变方位。所述部分彼此电连接，以使得固态光发射极串联地电连接。所述区段具有电流调整器，其控制穿过固态光发射极的电流。

US2006158882公开一种适合于形成串的LED组件，所述串具备通过安装座安装在底座上的LED，所述底座具有电连接导线，其中LED安装座和连接至连接导线的电接点受到热熔材料的封装的保护而免受环境的影响。此发明进一步涉及具有互连LED组件的串，优选来说，其中LED组件以柔性接触导线的长度彼此分开。

US2010134041公开一种用于单独驱动OLED/LED串的OLED/LED元件的装置，对于所述串的每个OLED/LED元件来说，所述装置包括：可控分路开关，其与相应OLED/LED元件连接；开关控制器部件，其用于控制所述分路开关并且具有连接至所述开关的控制输出端口、数据输入端口和时钟输入端口；电平变换工具，其被指定给所述开关控制器工具并且被适配来在程序模式期间使控制输入数据达到足以被开关控制器工具接受并且允许控制所述分路开关的电平。提供所述OLED/LED元件的所述开关控制器工具以便形成串行并行变换器工具。

US2009147509公开一种照明系统和用于组装所述照明系统的方法，其中所述照明系统包括柔性传导带、与所述柔性传导带电连通的控制模块，以及多个光源模块，其中所述光源模块可在沿着柔性传导带的长度的任何预定位置处连接至所述照明系统。

CN101424378公开一种LED带和LED屏。LED带包括至少两个LED单元、至少一个正电源线、至少一个负电源线和至少一个信号线，其中每个LED单元都包括至少一个LED和所述LED的一个控制模块。每个LED单元具备光收集部件，其用于反射出由LED发射的光。根据此技术方案，LED单元可固定于相应固定位置上，LED单元之间的连接导线较为简单，所述LED单元具有较高亮度和更远的照明距离和具有可通过组合来形成的明显装饰效果的多样化LED带。

US2008180269A描述一种照明设备，其包括被配置来接收功率的调整器、具有至少两种不同颜色的LED以及可编程控制器。所述可编程控制器包括软件，其被配置来响应于数据信号向LED提供数字脉冲宽度信号。根据此发明的一个实施例，还包括具有非易失性存储器的可编程控制器，所述存储器用于存储可升级的软件。

US2010164409公开LED灯导线，其包括多个动态可寻址的LED模块，每个LED模块都包括一个或多个LED；微控制器；和一个或多个端口，所述微控制器被配置来：检查所述一个或多个端口中至少一个端口的状态；如果所述端口的所述状态对应于预定状态，就：将所述微控制器所属的LED模块指定给第一显示地址，并且向邻近LED模块的所述微控制器发送信号，所述信号将相应的另一显示地址指定给所述邻近的LED模块。这类LED灯导线还可包括：显示存储器，其存储与所述LED灯导线中的每个所述LED模块相关的当前显示信息；以及显示控制器，所述显示控制器被配置来更新存储于所述显示存储器中的当前显示信息。

US2006022214公开用于LED模块的方法和系统，所述模块包括整合于具有副底座的LED封装中的LED裸片(die)，所述副安装座包括用于控制由LED裸片发射的光的电子部件。整合于副安装座中的电子部件可包括驱动硬件、网络接口、存储器、处理器、开关模式电源、功率设施，或另一种类型的电子部件。

与柔性LED串有关的一个重要参数是：每个LED像素应发射向其指示的相同颜色。举例来说，如果指示两个LED像素发出相同的红色，那么人应不能辨别出LED像素的两种红色。因此，为了确保柔性LED像素串的每个LED像素的初始颜色已经使用分格LED(bined LED)来制造，其意指LED制造商已经将LED分选至分格中，其中LED的颜色匹配于预定范围内。然而，即使使用分格LED，也难以从不同LED像素提供相同颜色。另一个问题在于：通常一个以上的柔性LED像素串被用于设施中并且因而存在下述变化，即两个邻近的柔性LED像素串会使用来自不同分格的LED进行制造。在固定设施中，此事实通过确保设施中的所有柔性LED串已经使用相同LED分格进行制造来最小化。然而，在旅游行业中，设施经常被移动和改变，并且因此不可能确保所有柔性LED串是用相同分格的LED来制造。

发明描述

本发明的目标是解决与现有技术相关的上述限制。这一目标是通过如独立权利要求中描述的柔性LED串来实现。附属权利要求描述本发明的可能实施方案。本发明的优点和益处描述于发明详述中。

附图描述

图1示出根据本发明的柔性LED像素串；

图2示出根据本发明的柔性LED像素串的连接器的实施方案；

图3示出根据本发明的显示系统的系统图；

图4示出具有1个红色LED、1个绿色LED和1个蓝色LED的LED像素的电子图；

图5示出具有4个红色LED、4个绿色LED和4个蓝色LED的像素的电子图；

图6示出具有9个红色LED、9个绿色LED和9个蓝色LED的像素的电子图。

发明详述

图1示出根据本发明的柔性LED像素串101的构造图。柔性LED像素串包括一定数量的(n个)LED像素103a-103n。LED像素是通过包括多个导体107a-107f的一条柔性电缆105来互连。多个导体包括被适配成向LED像素提供电力的至少一条电源线和被适配成向LED像素提供数据的至少一条数据线。每个LED像素103a-103n包括许多LED和驱动工具(未展示)，所述驱动工具用于基于经由数据线接收的数据来驱动LED。此外，应了解电源线为LED和驱动工具两者都提供电力。在所示出的实施方案中，每个LED像素都包括红色LED104R、绿色LED104G和蓝色LED104B，使得可能如在LED显示系统领域中所知，基于加色混合来产生很多颜色。

在所示出的实施方案中，柔性电缆105包括两条电源线107a和107b、两条接地线107d和107f、数据线107c和时钟线107e。两条电源线并行连接并且当较多电流可被引导穿过这两条电源线时减小沿着柔性LED像素串的电压下降。类似情况适用于接地线107d和107f。时钟107e线布置在接地线107d与107f之间，从而减小来自时钟线的EMC噪声并且保护时钟线免受外部噪声的影响，由此可将更稳定的时钟信号馈送至LED像素。由于类似原因，数据线107c布置在接地线107d与电源线107b之间。也可注意到的是：接地线107d位于时钟线与数据线之间，从而产生更稳定的数据和时钟信号，因为接地线107d充当防止数据线与时钟线之间串扰的屏蔽。在所示出的实施方案中，柔性电缆实施为扁平电缆，然而应了解，可使用许多其它种类的多导体电缆。

柔性LED像素串包括连接器108，并且连接器108包括电连接至许多导体107a-107f的许多接点109a-109f。连接器被适配成连接至数据和电力馈送器111并且数据和电力馈送器111被适配成向柔性LED像素串提供电力和数据。在所示出的实施方案中，连接器108为外插连接器，其中接点109a-109f被适配成与数据和电力馈送器111处的内孔连接器113的配套内孔接点115a-115f密接。应注意，可使用任何类型的连接器并且柔性LED像素串连接器108也可为内孔连接器，而数据和电力馈送器连接器113为外插连接器。如结合图3所述，数据和电力馈送器111被适配成将数据和电力送至柔性LED串，如在本领域中所知。

此外，柔性LED像素串处的连接器108包括连接至至少一个存储器接点119的存储器工具117。存储器接点被适配成经由数据和电力馈送器111处的配套接点121而连接至数据和电力馈送器111。这使得数据和电力馈送器111可能读取存储器工具并且因而存取存储在存储器工具中的数据。

存储器工具包括与LED像素103a中的LED104R、104G和104B相关的校准数据。这使得数据和电力馈送器可能存取与实际上处于柔性LED像素串处的LED相关的校准数据并且基于所述校准数据来控制柔性LED像素串。因此，可消除显示系统中不同柔性LED像素串的颜色，因为数据和电力馈送器可被适配成通过使用校准数据来解决最终的颜色差异。将校准数据存储于连接器存储器117中确保，甚至当柔性LED像素串被改变/更换时，数据和电力馈送器也总是存取正确的校准数据。这在旅游行业中是极大的优点，因为不需要跟踪使用相同LED分格制造的柔性LED串以便提供不同串的相同颜色呈现，这是因为数据和电力馈送器现在可基于校准数据来确保相同颜色呈现。将存储器实施于连接器中并且将校准数据存储于存储器中确保了校准数据总是伴随柔性LED像素串。此外，连接器中的存储器使得可提供来自数据和电力馈送器的单向通信而非提供双向通信，在双向通信中校准数据是存储于像素本身中。这样降低了LED像素的制造成本和复杂性。校准数据可例如指示每个LED的颜色矢量，因为不同驱动条件和数据和电力馈送器可被适配成在将数据馈送至LED像素时使用此颜色矢量。

除了校准数据以外，存储器可包括指示以下参数中至少一个参数的规格数据：

·所述柔性LED像素串的LED像素的数量；

·所述LED像素之间的距离；

·每个所述像素中的LED的数量；

·所述柔性LED像素串的序列号；

·像素中的LED的类型。

这些参数可制造工艺期间存储并且数据和电力馈送器可使用这些数据来识别已经连接至数据和电力馈送器的柔性LED像素串的种类并且调整它将数据和功率馈送至柔性LED像素串的方式。在如图3展示的系统中，数据和电力馈送器可例如将像素数量和LED像素之间的距离发送至主要内容提供者，所述主要内容提供者在分配内容数据时可使用此信息来建立适当像素映射。

存储器117可例如为可经由一条导线来访问的EEPROM(例如Maxim DS28EC20)，然而应了解，存储器可为可集成到连接器中的任何种类的存储器工具并且存储器接点119的数量可与存储器的类型适配。

柔性电缆105可例如实施为6导线带状电缆(AWG20)，所述电缆被直焊于LED像素的PCB上。或者为包括可经由导线的夹套来夹紧的电插针的卡扣机构，并且其以这种方式将LED像素附连至柔性电缆。还可提供其它种类的柔性电缆。

LED像素之间的柔性电缆的长度可在许多不同设置中提供并且甚至可基于客户请求加以定制。类似地，还可定制第一LED像素与连接器之间的柔性电缆的长度。

图2展示柔性LED像素串101的连接器208。柔性LED像素串与图1示出的LED像素串大致上相同并且不再进一步描述，应注意的例外情况是：此图中未展示LED像素。在这个实施方案中，连接器208实施为标准8插针连接器，其中柔性电缆105的导体直接连接8插针连接器的插针1至6并且其中插针7连接至模塑于连接器208中的EEPROM。注意插针8未使用但是可例如用于另一存储器。

图3示出根据本发明一个方面的显示系统300。显示系统300包括许多柔性LED像素串301a、301b和301c。标示为301a的柔性LED像素串类似于图1描述的柔性LED像素串。标示为301b的柔性LED像素与柔性LED像素301a的不同之处在于每个LED像素分别包括4个红色LED、4个绿色LED和4个蓝色LED以便产生更多光输出。类似地，标示为301c的柔性LED像素串包括9个红色LED、9个绿色LED和9个蓝色LED以便产生甚至更多的光输出。

柔性LED像素串301a、301b和301c中的每一个像素串经由连接器308(仅标示出左侧的一个连接器)连接至数据和电力馈送器311(仅标示出左侧的一个馈电器)，并且数据和电力馈送器被适配成将电力和数据提供至柔性LED像素串。如上所述，每个连接器都包括连接至许多存储器接点的存储器工具并且存储器接点都连接至数据和电力馈送器308。数据和电力馈送器308可读取存储器中的校准数据并且基于校准数据来调整发送至LED像素的数据信号，以便提供经过校准的光输出，由此当指示系统中的LED像素显示相同颜色时，所述LED像素的颜色为相同的。

数据和电力馈送器308被适配成接收指示像素数据的输入信号并且被适配成基于输入信号将像素数据发送至柔性LED串。在所示出的实施方案中，数据和电力馈送器308连接至内容提供者326，所述内容提供者被适配成经由许多连接电缆328将输入信号发送至数据和电力馈送器308。输入信号可以是能够传达像素数据的任何信号并且可例如基于如DMX、RDM等的RS485串行协议。然而，还可提供特别的程序化协议。可见一些数据和电力馈送器为菊花链状连接的，然而其也可直接连接至内容提供326。内容提供者326接收来自电源的电力329并且还被适配成将电力分配至数据和电力馈送器，然后所述数据和电力馈送器可将电力分配至柔性LED像素串301a-c。电力可经由多芯电缆来馈送，这种情况下，输入信号和功率被馈送至数据和电力馈送器308。内容提供者可例如为媒体服务器或光控制器，其中存储像素数据并且被适配成将像素数据发送至数据和电力馈送器。然而，如所例示，内容提供者还可为数据电力端口，其连接332至主要内容提供者330，所述主要内容提供者将像素数据提供至内容提供者326。主要内容提供者330可例如经由具有较大带宽的以太网连接来提供像素数据，其不能被馈送至数据和电力馈送器。在这种情况下，内容提供者326充当数据电力端口并且可例如充当变换器，其将从主要内容提供者330发送的数据信号转化成可由数据和电力馈送器解译的输入信号。主要内容提供者可包括能够接收任何视频信号或格式的许多视频输入并且将内容提供至显示系统的像素。主要内容提供者可额外连接至其它种类的显示器，例如高或中分辨率LED视频屏幕、投影仪等。

举例来说，主要内容提供者可为基于由申请人Martin ProfessionalA/S开发并且提供的P3协议的内容提供者，并且充当数据电力端口的内容提供者可被适配成将P3信号转化成可由柔性LED串读取的信号。内容提供者还可包括用于存储所接收的像素数据的缓冲器，这是由于P3信号与从主要内容提供者发送至数据和电力馈送器的输入信号的带宽差异。

数据和电力馈送器311可被适配成将存储于柔性LED像素串的连接器308的存储器的数据传输至内容提供者326，所述内容提供者可再次将数据发送至主要内容提供者。然后，主要内容提供者330可使用信息来建立柔性LED像素串的LED像素的适当像素映射。

图4示出用于根据本发明的柔性LED串中的一个LED像素的电子图。H1-H6示出柔性电缆的导体并且对应于输入线，其中H1和H2为提供+15V DC的电源线，H3为数据线，H5为时钟线并且H4和H6为接地线。Q1为电压调整器电路550，其基于VLED来向LED驱动器U1提供VCC。U1为被适配成控制LED的LED驱动器，其包括连接至插针R1的红色LED、连接至插针G1的绿色LED和连接至插针B1的蓝色LED。H7-H12为将柔性电缆连接至下一个LED像素的输出线。在所示出的实施方案中，Q1为National Semiconductor提供的LP2981并且LED驱动器U1为Mysemi提供的MY9231。然而，LED驱动系统领域技术人员能够选择其它LED驱动器，例如Macroblock MBI6020、Macroblock MBI6024、MySemi MY9231、MySemi MY9221。

图5示出用于柔性LED串中的一个LED像素的电子图。电子图类似于图4示出的电子图。然而，所示出的LED像素包括具有每一种颜色的4个LED并且LED驱动器U1被适配成控制LED，其包括连接至插针R1的两个红色LED的第一RS1和第二RS2串、连接至插针G1的两个绿色LED的第一GS1和第二GS2串以及连接至插针B1的两个蓝色LED的第一BS1和第二BS2串。

图6示出用于柔性LED串中的一个LED像素的电子图。电子图类似于图4示出的电子图。然而，所示出的LED像素包括具有每一种颜色的9个LED并且LED驱动器U1被适配成控制LED，其包括连接至插针R1的三个红色LED的第一RS1、第二RS2和第三RS3串、连接至插针G1的三个绿色LED的第一GS1、第二GS2和第三GS3串以及连接至插针B1的三个蓝色LED的第一BS1、第二BS2和第三BS3串。

本发明还涉及包括由柔性电缆互连的许多LED像素的柔性LED像素串，所述LED像素包括许多LED并且所述柔性电缆包括许多导体，其中所述许多的导体包括用于向所述LED像素提供电源的电源线、用于向所述LED像素提供像素数据的数据线、用于向所述LED像素提供时钟信号的时钟线、将所述LED像素接地的第一接地线和将所述LED像素接地的第二接地线，其中所述时钟线布置于所述第一接地线与所述第二接地线之间。这样使时钟信号得到屏蔽以免受环境的影响并且因而减小时钟信号造成的EMC而且屏蔽时钟信号以免受可干扰时钟信号的最终周围EMC的影响。在一个实施方案中，数据线布置于一条接地线与电源线之间以便确保防止数据线与时钟线之间的串扰并且进一步屏蔽数据线以免受EMC的影响。

Claims (6)

1.一种柔性LED像素串(101)，其包括通过扁平带状柔性电缆(105)互连的许多LED像素(103a-103n)，所述LED像素包括许多LED(104R、104G、104B)并且所述柔性电缆包括许多导体(107a-107f)，其中所述导体中的第一导体为用于向所述LED像素提供电力的电源线(107a)，其中所述导体中的第二导体为用于向所述LED像素提供像素数据的数据线(107c)，其中所述导体中的第三导体为用于向所述LED像素提供时钟信号的时钟线(107e)，其中所述导体中的第四导体为使所述LED像素接地的第一接地线(107d)，其特征在于，所述导体中的第五导体为使所述LED像素接地的第二接地线(107f)，并且其中所述时钟线(107e)或所述数据线(107c)中的一条布置于所述第一接地线与所述第二接地线之间。

2.根据权利要求1所述的柔性LED像素串，其中所述时钟线(107e)或所述数据线中的另一条布置于所述电源线与所述第一接地线之间。

3.根据权利要求1所述的柔性LED像素串，其中所述第一接地线(107c)布置于所述电源线与所述时钟线(107e)之间。

4.根据权利要求1所述的柔性LED像素串，其中所述导体中的第六导体为与所述电源线(107a)并行连接的另一电源线(107b)。

5.根据权利要求1所述的柔性LED像素串，其中所述扁平带状柔性电缆包括连接器(108)，所述连接器包括电连接至所述许多导体的许多接点(109a-109f)，所述连接器被适配成连接至数据和电力馈送器(111)，并且所述数据和电力馈送器被适配成将所述像素数据、所述电力和所述时钟信号提供至所述柔性LED像素串。

6.根据权利要求5所述的柔性LED像素串，其中所述连接器包括连接至许多存储器接点(119)的存储器工具(117)，并且其中所述存储器接点被适配成连接至所述数据和电力馈送器，并且其中所述存储器包括与所述LED像素的所述LED相关的校准数据。