CN103996375A - 提高led显示屏刷新率的方法与电路 - Google Patents

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本发明公开了一种提高LED显示屏刷新率的方法与电路，采用定期采样的方法，把原来的发光周期切割成几份小周期，并将这几份小周期分散于整个原发光周期内，从而增加了发光次数，实现提高视觉刷新率的目的。

Description

提高LED显示屏刷新率的方法与电路
技术领域
本发明涉及LED显示应用技术领域，特别是涉及一种提高LED显示屏刷新率的方法与电路。
背景技术
近年随着技术进步和产品不断完善，从传统的户外显示到室内小间距、高密度显示，LED显示应用领域逐渐拓宽，显示体验效果的要求同时也大大提升。LED显示屏刷新率是其中最重要的性能指标之一。通常显示屏的刷新率是指图像刷新率，如LCD显示一般是60hz刷新率，其概念是每秒显示屏会更新60帧图像，反映了运动图像的连贯性。LED显示屏刷新率除了图像刷新率外，还有一个概念叫视觉刷新率。一般来说，LED的亮度是通过控制LED发光时长控制。改变恒流源输出的时长，如50％亮度恒流源输出时长占空比50％、30％亮度恒流源输出时长占空比30％......。这是利用人眼视觉残留的特性，不同的亮暗时长比例产生不同的亮度感知。LED灯亮灭的频率即视觉刷新率，如图1所示。
图像刷新帧内LED经历多次的亮灭过程，太低的视觉刷新率，会使眼睛有闪烁感，产生不适感觉；用高速摄像机，LED屏视觉刷新率低，可拍摄到LED显示屏有明暗线。提高LED显示屏的视觉刷新率，可以提升眼睛观看的舒适感、避免拍摄的明暗线。是LED显示屏驱动电路其中一个重要的研究方向。
发明内容
基于上述情况，本发明提出了一种提高LED显示屏刷新率的方法与电路，以减小原发光周期，提高LED显示屏的视觉刷新率，为此，采用的技术方案如下。
一种提高LED显示屏刷新率的方法，包括步骤：
根据原视觉刷新率和预计的提高后的视觉刷新率确定发光脉冲的打散倍数n；
以nt为采样间隔，对原发光周期内的信号进行轮回采样，每一轮采样的起点与上一轮采样的起点间隔一个时钟周期t，直至每个时钟周期的信号都被采样，形成n个发光脉冲。
一种提高LED显示屏刷新率的电路，
包括计数器、比较器1、比较器2、除法器和加法器；
本电路基于以下假设：原发光周期T＝2kt，根据原视觉刷新率和预计的提高后的视觉刷新率确定发光脉冲的打散倍数n＝2m，t表示时钟周期，k、m均表示2的指数；
所述计数器的输入端接时钟信号，前k-m个输出端接所述比较器2的第一组输入端，后m个输出端接所述比较器1的第一组输入端；
所述除法器的被除数输入端接发光脉宽对应的时钟周期数，除数输入端接打散倍数，商输出端接所述加法器的第二组输入端，余输出端接所述比较器1的第二组输入端；
所述比较器1的输出端接所述加法器的第一组输入端；
所述加法器的输出端接所述比较器2的第二组输入端；
所述比较器2的输出端输出的信号作为控制信号接显示屏各LED的电流源开关，控制LED的发光时长，实现LED亮度控制；
所述比较器1第一组输入端的数字小于第二组输入端的数字时，输出1，否则输出0；
所述比较器2第一组输入端的数字小于第二组输入端的数字时，输出1，否则输出0。
本发明提高LED显示屏刷新率的方法与电路，采用定期采样的方法，把原来的发光周期切割成几份小周期，并将这几份小周期分散于整个原发光周期内，从而增加了发光次数，实现提高视觉刷新率的目的。
附图说明
图1为LED灯亮灭波形示意图；
图2为采用本发明提高LED显示屏刷新率的方法采样前后发光脉冲对比图；
图3为本发明提高LED显示屏刷新率的电路的一个实施例；
图4为图3所示电路中各器件输出信号的时序图；
图5为图3所示电路输出信号的脉冲信号示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
设定原发光周期为T，共A个时钟周期t；其中，发光脉宽M个时钟周期，不发光时长(A-M)个时钟周期；打散倍数为n，即需要把原发光脉冲分n次发光。
为了把原发光脉冲打散，本发明采用采样的方法，具体是先根据原视觉刷新率和预计的提高后的视觉刷新率确定发光脉冲打散倍数n的数值，再以nt为采样间隔，对原发光周期内的信号进行轮回采样，每一轮采样的起点与上一轮采样的起点间隔一个时钟周期t，直至每个时钟周期的信号都被采样，从而形成n个发光脉冲。
采样时，第一轮采样一般是从原发光周期的起点开始，后面每一轮采样的起点后移一个时钟周期，若原发光脉宽不是打散倍数的整数，还有余数，此时相当于将剩余的脉宽插入到打散后的前几个小周期的脉宽中。
图2所示为一个具体的实例，在该实例中，原发光周期T＝60t，原发光脉宽P＝22t，打散倍数n＝6。采样的过程为：从原发光周期的起点0t开始，以6t为间隔进行采样，每次采样1t，得到打散后的第1个发光，其中发光脉宽是4t，不发光时长是6t；当采样数值大于发光周期60t时，采样点退回到1t，同样以6t为间隔开始第二轮采样，采样值形成打散后的第二个发光小周期，如此类推，完成发光周期内所有点的采样，形成6个发光小周期，每周期10t，其中发光脉宽依次是4t、4t、4t、4t、3t、3t。
对以上采样方法进行理论分析如下：
把发光周期T＝A*t分为n份，设A/n的商为s、余数为r；
T＝A*t＝(n*s+r)*t＝(s+1)*r*t+s*(n-r)*t
打散后，前r个小周期的周期Ti＝(s+1)t；
后(n-r)个小周期的周期是Ti＝st。
同样地，发光脉宽P＝M*t,设M/n的商为c、余数为d；
P＝M*t＝(n*c+d)*t＝(c+1)*d*t+c*(n-d)*t
打散后，有d个小周期的发光脉宽Pj＝c+1；
剩下(n-d)个小周期的发光脉宽Pj＝c。
打散前后，总周期没变化，是各小周期的总和；发光总脉宽没变化，是各小周期内发光脉宽的总和。
在实际应用中，为便于计数与实现，及考虑到数字显示屏的特点进行简化，发光周期一般为2kt；如k＝8，T＝256t；k＝16，T＝65536t……..
打散倍数n一般选择2m；如m＝2，n＝4。
在上述方法基础上，设计了本发明提高LED显示屏刷新率的电路，其结构如下：
包括计数器、比较器1、比较器2、除法器和加法器；
所述计数器的输入端接时钟信号，前k-m个输出端接所述比较器2的第一组输入端，后m个输出端接所述比较器1的第一组输入端；
所述除法器的被除数输入端接发光脉宽对应的时钟周期数，除数输入端接打散倍数，商输出端接所述加法器的第二组输入端，余输出端接所述比较器1的第二组输入端；
所述比较器1的输出端接所述加法器的第一组输入端；
所述加法器的输出端接所述比较器2的第二组输入端；
所述比较器2的输出端作为控制信号接显示屏各LED的电流源开关，控制LED的发光时长，从而实现LED亮度控制；
所述比较器1第一组输入端的数字小于第二组输入端的数字时，输出1，否则输出0；
所述比较器2第一组输入端的数字小于第二组输入端的数字时，输出1，否则输出0。
图3所示是一个实施例的电路图，在该实施例中，原发光周期T＝256t＝28t，即k＝8；打散倍数n＝4＝22，即m＝2，打散后，各小周期的周期Ti＝256t/4＝64t，原发光脉宽P＝94t＝23*4t+2t，即除以打散倍数所得商c＝23、余数d＝2；打散后，前两小周期发光脉宽24t；后两小周期发光脉宽23t。
下面对图3所示电路图中各器件的原理介绍如下。CLK是计数时钟，周期t；8bit计数器进行循环计数，产生256t的发光周期T；发光脉宽P，通过1/n除法器输出商c0-c5、余数d0-d1；在本案例中n＝4，在逻辑上通过简单右移2bit即可实现。当[a7:a6]<[d1:d0]，比较器1的输出Q1输出’1’，[cc5:cc0]＝[c5:c0]+1；当[a7:a6]≥[d1:d0]，比较器1的输出Q1输出’0’，[cc5:cc0]＝[c5:c0]。比较器2的输出Q即最终的打散输出，当[a5:a0]<[cc5:cc0]，打散输出Q＝’1’；当[a5:a0]≥[cc5:cc0]，打散输出Q＝’0’。
在上述实施例中，发光脉宽94，n＝4；商[c5:c0]＝23，二进制10111B；余[d1:d0]＝2，二进制10B；[a7:a0]是对CLK进行0～255循环计数，各信号时序如图4所示。
可以看到，打散输出Q，如图5所示，在发光周期256t内，把94t发光脉宽分4次发光，发光脉宽分别是24t、24t、23t、23t。利用打散输出的信号控制LED电流源，即可实现提高LED显示屏刷新率的目的。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种提高LED显示屏刷新率的方法，其特征在于，包括步骤：
根据原视觉刷新率和预计的提高后的视觉刷新率确定发光脉冲的打散倍数n；
以nt为采样间隔，对原发光周期内的信号进行轮回采样，每一轮采样的起点与上一轮采样的起点间隔一个时钟周期t，直至每个时钟周期的信号都被采样，形成n个发光脉冲。
2.根据权利要求1所述的提高LED显示屏刷新率的方法，其特征在于，
第一轮采样从原发光周期的起点开始。
3.根据权利要求2所述的提高LED显示屏刷新率的方法，其特征在于，
设原发光脉宽P＝M*t,M/n的商为c、余数为d，采样后形成n个小发光脉冲，小发光脉冲的脉宽分2种，前d个小发光脉冲的脉宽Pj＝c+1；剩下(n-d)个小发光脉冲的脉宽Pj＝c。
4.根据权利要求1或2所述的提高LED显示屏刷新率的方法，其特征在于，
原发光周期为时钟周期的2的指数次倍，所述打散倍数n为2的指数次。
5.一种提高LED显示屏刷新率的电路，其特征在于，
包括计数器、比较器1、比较器2、除法器和加法器；
本电路基于以下假设：原发光周期T＝2kt，根据原视觉刷新率和预计的提高后的视觉刷新率确定发光脉冲的打散倍数n＝2m，t表示时钟周期，k、m均表示2的指数；
所述计数器的输入端接时钟信号，前k-m个输出端接所述比较器2的第一组输入端，后m个输出端接所述比较器1的第一组输入端；
所述除法器的被除数输入端接发光脉宽对应的时钟周期数，除数输入端接打散倍数，商输出端接所述加法器的第二组输入端，余输出端接所述比较器1的第二组输入端；
所述比较器1的输出端接所述加法器的第一组输入端；
所述加法器的输出端接所述比较器2的第二组输入端；
所述比较器2的输出端输出的信号作为控制信号接显示屏各LED的电流源开关，控制LED的发光时长，实现LED亮度控制；
所述比较器1第一组输入端的数字小于第二组输入端的数字时，输出1，否则输出0；
所述比较器2第一组输入端的数字小于第二组输入端的数字时，输出1，否则输出0。
6.根据权利要求5所述的提高LED显示屏刷新率的电路，其特征在于，
所述计数器为8bit计数器，原发光周期T＝28t，发光脉宽P＝94t，打散倍数n＝22。
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