CN108154811A - 一种led显示模组及led显示屏 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种LED显示模组及LED显示屏，属于显示屏技术领域，其中，该LED显示模组包括设于模组正侧的LED灯面以及设于模组背侧用于驱动LED灯面工作的主控电路板，主控电路板包括第一FPGA芯片模块以及分别与第一FPGA芯片模块电性连接的无线电源接收模块、第一无线信号收发模块和恒流驱动模块。本发明的LED显示模组及LED显示屏，其信号和电源均采用了无线传输的独特处理方式，以去掉现有LED显示模组上常见的信号接插件和电源接插件，从而有效解决现有LED显示模组上经常出现的信号和电源的接插件连接不良的故障问题。
Description
技术领域
本发明涉及显示屏技术领域，特别涉及一种LED显示屏驱动芯片及驱动电路。
背景技术
LED显示模组(以下简称模组)是LED显示屏的主要部件，传统的LED显示模组一般由LED灯、PCB板、恒流驱动电路、电源接插件和信号接插件构成，其主要通过信号接插件和电源接插件来连接LED显示屏箱体，以通过LED显示屏箱体对其进行电源供应及信号控制。然而，在实际使用中，我们发现，这种连接方式容易出现信号和电源的接插件连接不良的故障问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种LED显示模组及LED显示屏，其信号和电源均采用了无线传输的独特处理方式，以去掉现有LED显示模组上常见的信号接插件和电源接插件，从而有效解决现有LED显示模组上经常出现的信号和电源的接插件连接不良的故障问题。
为了解决上述技术问题，具体地，本发明的技术方案如下：
一种LED显示模组，所述LED显示模组包括设于模组正侧的LED灯面以及设于模组背侧用于驱动所述LED灯面工作的主控电路板，所述主控电路板包括第一FPGA(Field－Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列)芯片模块以及分别与所述第一FPGA芯片模块电性连接的无线电源接收模块、第一无线信号收发模块和恒流驱动模块。
可选地，所述LED灯面包括若干矩阵排列分布的LED灯。
可选地，所述无线电源接收模块包括无线感应接收线圈。
可选地，所述第一无线信号收发模块为与所述第一FPGA芯片模块电性连接的第一非接触式连接器，所述第一非接触式连接器包括第一UWB(Ultra Wideband，超宽带)通信单元及第一收发器单元。
可选地，所述恒流驱动模块包括对所述LED灯面进行行驱动控制的行驱动单元以及对所述LED灯面进行列驱动控制的列驱动单元。
可选地，所述主控电路板还包括分别与所述第一FPGA芯片模块电性连接的电压监测模块及温度监测模块。
可选地，所述FPGA芯片模块包括电压检测引脚，所述电压监测模块为连接在所述直流工作单元与所述电压检测引脚之间的电压检测电路，所述温度监测模块为基于温度传感器芯片构成的温度检测电路。
可选地，所述电压检测电路包括两分压电阻及两旁路电容，一所述分压电阻连接在所述直流工作单元与所述电压检测引脚之间，另一所述分压电阻连接在接地端与所述电压检测引脚之间，一所述旁路电容设于所述直流工作单元所在端，另一所述旁路电容设于所述电压检测引脚所在端。
一种LED显示屏，所述LED显示屏包括LED显示屏箱体及若干矩阵排列的上述的LED显示模组，所述LED显示屏箱体包括HUB(集线器)板，所述HUB板包括第二FPGA芯片模块以及与所述第二FPGA芯片模块电性连接的无线电源发射模块和第二无线信号收发模块，所述无线电源发射模块与每一所述LED显示模组的无线电源接收模块进行单向无线连接，所述第二无线信号收发模块与每一所述LED显示模组的第一无线信号收发模块进行双向无线连接。
可选地，所述无线电源发射模块包括无线感应发射线圈，所述第二无线信号收发模块为与所述第二FPGA芯片模块电性连接的第二非接触式连接器，所述第二非接触式连接器包括第二UWB通信单元及第二收发器单元。
本发明提供的LED显示模组及LED显示屏，其LED显示模组的主控电路板包括无线电源接收模块及第一无线信号收发模块，同样的，与其LED显示模组相对应的LED显示屏箱体的HUB板包括无线电源发射模块及第二无线信号收发模块，这样一来，便可使得其LED显示模组与相对应的LED显示屏箱体的电源连接及信号连接均通过无线方式来实现。可见，本LED显示模组及LED显示屏，其信号和电源均采用了无线传输的独特处理方式，以去掉现有LED显示模组上常见的信号接插件和电源接插件，从而有效解决现有LED显示模组上经常出现的信号和电源的接插件连接不良的故障问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明LED显示屏一种较佳实施例的结构示意图。
图2为图1所示LED显示屏的LED显示模组的放大结构框图。
图3为图2所示LED显示模组的主控电路板的电性连接框图。
图4为图1所示LED显示屏的电源连接的无线传输原理图。
图5为图1所示LED显示屏的信号连接的无线传输原理图。
图6为图3所示主控电路板的温度监测模块的电路原理图。
图7为图3所示主控电路板的电压监测模块的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本实施例提供一种LED显示屏1，该LED显示屏1包括LED显示屏箱体100及若干矩阵排列的LED显示模组200，其中，如图2所示，每一LED显示模组200包括设于模组正侧的LED灯面210以及设于模组背侧用于驱动LED灯面210工作的主控电路板220。如图3所示，该主控电路板220包括第一FPGA芯片模块221以及分别与第一FPGA芯片模块221电性连接的无线电源接收模块222、第一无线信号收发模块223和恒流驱动模块224。
相应的，如图1、图4及图5所示，LED显示屏箱体100包括HUB板110，HUB板110包括第二FPGA芯片模块111以及与第二FPGA芯片模块111电性连接的无线电源发射模块112和第二无线信号收发模块113,无线电源发射模块112与每一LED显示模组的无线电源接收模块222进行单向无线连接。第二无线信号收发模块113与每一LED显示模组的第一无线信号收发模块223进行双向无线连接。
在本实施例中，如图1所示，该LED显示屏1具体包括一个LED显示屏箱体100及四个矩阵排列的LED显示模组200，对于本领域技术人员而言，该LED显示屏箱体100及LED显示模组200的数量可根据实际显示需求进行增减。如图4所示，无线电源接收模块222包括无线感应接收线圈。无线电源发射模块112包括无线感应发射线圈。这样一来，根据电磁场理论，无线感应发射线圈中的交变电流的变化引起了自身磁通量变化，继而又导致无线感应接收线圈的磁通量发生变化，因此，无线感应接收线圈就产生了感应电流，可以在闭合的电路回路中带动负载(即本LED显示模组200)工作了。其原理与变压器基本一样，不同的是变压器线圈之间的铁芯主要是为了引导线圈之间的磁场提高输电效率的，而线圈之间输电依靠的就是电转磁、磁转电的过程。如果将铁芯去除，将空气作为线圈之间的介质，再将交变电流的频率提高至110～205KHz，这就实现了最基本的无线输电技术。
如图5所示，该第一无线信号收发模块223为与第一FPGA芯片模块221电性连接的第一非接触式连接器，该第一非接触式连接器包括第一UWB通信单元及第一收发器单元。该第二无线信号收发模块113包括与第二FPGA芯片模块111电性连接的第二非接触式连接器，该第二非接触式连接器包括第二UWB通信单元及第二收发器单元。这样一来，本实施例中的第一无线信号收发模块223与第二无线信号收发模块113通过UWB通信方式进行无线连接，以在两者之间传送DATA信号(数据信号)及TRBS信号(控制信号)。具体工作方式是LED显示屏箱体的HUB板110上的第二FPGA芯片模块111将处理后的数据信息通过第二非接触连接器上的第二收发器单元及第二UWB通信单元，以无线的方式发送至每一LED显示模组的主控电路板220上的第一无线信号收发模块223，然后，该第一非接触连接器则将接收到的数据信息(包括显示数据和控制数据)发送至第一FPGA芯片模块221，以此来点亮相应的每一LED显示模组，进而使得本LED显示屏正常显示图像。而每一LED显示模组的模组状态信息也可通过相同的方式逆向发送至相应的LED显示屏箱体的HUB板110上的第二FPGA芯片模块111进行信息反馈，实现工作状态监测，如此一来，便可在第二无线信号收发模块113与每一LED显示模组的第一无线信号收发模块223之间进行双向无线连接。
本实施例中的信号连接的无线传输方式采用的是UWB无线通信方式，该无线通信方式是一种不用载波，而采用时间间隔极短(小于1ns)的脉冲进行通信的方式，也称做脉冲无线电(Impulse Radio)、时域(Time Domain)或无载波(Carrier Free)通信。与普通二进制移相键控(BPSK)信号波形相比，UWB方式不利用余弦波进行载波调制而发送许多小于1ns的脉冲，因此这种通信方式占用带宽非常之宽，且由于频谱的功率密度极小，它具有通常扩频通信的特点。UWB无线通信方式通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率，其具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势。对于本领域技术人员而言，该第一无线信号收发模块与该第二无线信号收发模块之间亦可采用其他无线通信方式，如60GHz无线通信方式等。
如图5所示，该第一FPGA芯片模块221及第二FPGA芯片模块111具体均可采用Altera Cyclone IV EP4CE6F17C8N芯片，以通过该FPGA芯片实现相应的LED显示模组200及LED显示屏箱体100的信号控制及处理。对于本领域技术人员而言，亦可采用其它同类型的FPGA芯片进行替代。
如图2所示，该LED灯面210包括若干矩阵排列分布的LED灯，每一LED灯可在恒流驱动模块224的驱动下发出相应的红光、蓝光、绿光，进而使整个LED灯面210实现画面的正常显示。
如图6所示，该温度监测模块225为基于温度传感器芯片构成的温度监测电路，该温度传感器芯片具体可采用TMP101芯片，包括SCL(串行总线时钟，CMOS电平)引脚、GND(接地)引脚、ALERT(总线报警输出，开路)引脚、V+(电源)引脚、ADD0(用户设置的地址输入)引脚以及SDA(串行数据线，CMOS电平，双向、开路)。其中，SCL引脚与SDA引脚分别与该FPGA芯片模块221的相应引脚连接。ALERT引脚与V+引脚之间连接有上拉电阻R1，以在TMP101芯片工作时，将信号钳位在高电平。ADD0引脚通过电阻R2接地，工作时，电阻R2起选择地址的作用，焊接电阻R2为接地地址，不焊接电阻R2为悬空地址。这样一来，通过其温度监测模块225便可实时监测LED显示模组的温度。
如图7所示，FPGA芯片模块包括电压检测引脚(图中所示POWER_CH引脚)，电压监测模块226为连接在直流工作单元(图中所示+5V)与电压检测引脚之间的电压检测电路。该电压检测电路包括包括两分压电阻及两旁路电容，一分压电阻R3连接在直流工作单元与电压检测引脚之间，另一分压电阻R4连接在接地端(GND)与电压检测引脚之间，一旁路电容C2设于直流工作单元所在端，另一旁路电容C1设于电压检测引脚所在端。工作时，分压电阻R3和R4起分压作用旁路电容C1、C2起抑制电压噪声、滤波作用，通过FPGA芯片模块及其电压监测模块226便可对本LED显示模组100的工作电压及LED灯面中每颗LED灯的工作(开路，短路)状态进行实时监测。上述温度监测模块225监测到的温度信息及电压监测模块226监测到的电压信息均为相应LED显示模组的模组状态信息，可通过上述的方式逆向发送至相应的LED显示屏箱体的HUB板110上的第二FPGA芯片模块111进行信息反馈，实现工作状态监测。
还有，本实施例中的恒流驱动模块224包括对LED灯面110进行行驱动控制的行驱动单元以及对LED灯面110进行列驱动控制的列驱动单元。通过恒流驱动模块224驱动本LED灯面210的各个LED灯进行工作，以实现画面的正常显示。
本发明提供的LED显示模组及LED显示屏，其LED显示模组的主控电路板包括无线电源接收模块及第一无线信号收发模块，同样的，与其LED显示模组相对应的LED显示屏箱体的HUB板包括无线电源发射模块及第二无线信号收发模块，这样一来，便可使得其LED显示模组与相对应的LED显示屏箱体的电源连接及信号连接均通过无线方式来实现。可见，本LED显示模组及LED显示屏，其信号和电源均采用了无线传输的独特处理方式，以去掉现有LED显示模组上常见的信号接插件和电源接插件，从而有效解决现有LED显示模组上经常出现的信号和电源的接插件连接不良的故障问题。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种LED显示模组，其特征在于，所述LED显示模组包括设于模组正侧的LED灯面以及设于模组背侧用于驱动所述LED灯面工作的主控电路板，所述主控电路板包括第一FPGA芯片模块以及分别与所述第一FPGA芯片模块电性连接的无线电源接收模块、第一无线信号收发模块和恒流驱动模块。
2.根据权利要求1所述的LED显示模组，其特征在于，所述LED灯面包括若干矩阵排列分布的LED灯。
3.根据权利要求1所述的LED显示模组，其特征在于，所述无线电源接收模块包括无线感应接收线圈。
4.根据权利要求1所述的LED显示模组，其特征在于，所述第一无线信号收发模块为与所述第一FPGA芯片模块电性连接的第一非接触式连接器，所述第一非接触式连接器包括第一UWB通信单元及第一收发器单元。
5.根据权利要求1所述的LED显示模组，其特征在于，所述恒流驱动模块包括对所述LED灯面进行行驱动控制的行驱动单元以及对所述LED灯面进行列驱动控制的列驱动单元。
6.根据权利要求1-5任一所述的LED显示模组，其特征在于，所述主控电路板还包括分别与所述第一FPGA芯片模块电性连接的电压监测模块及温度监测模块。
7.根据权利要求6所述的LED显示模组，其特征在于，所述FPGA芯片模块包括电压检测引脚，所述电压监测模块为连接在所述直流工作单元与所述电压检测引脚之间的电压检测电路，所述温度监测模块为基于温度传感器芯片构成的温度检测电路。
8.根据权利要求7所述的LED显示模组，其特征在于，所述电压检测电路包括两分压电阻及两旁路电容，一所述分压电阻连接在所述直流工作单元与所述电压检测引脚之间，另一所述分压电阻连接在接地端与所述电压检测引脚之间，一所述旁路电容设于所述直流工作单元所在端，另一所述旁路电容设于所述电压检测引脚所在端。
9.一种LED显示屏，其特征在于，所述LED显示屏包括LED显示屏箱体及若干矩阵排列的如权利要求1-8任一所述的LED显示模组，所述LED显示屏箱体包括HUB板，所述HUB板包括第二FPGA芯片模块以及与所述第二FPGA芯片模块电性连接的无线电源发射模块和第二无线信号收发模块，所述无线电源发射模块与每一所述LED显示模组的无线电源接收模块进行单向无线连接，所述第二无线信号收发模块与每一所述LED显示模组的第一无线信号收发模块进行双向无线连接。
10.根据权利要求9所述的LED显示屏，其特征在于，所述无线电源发射模块包括无线感应发射线圈，所述第二无线信号收发模块为与所述第二FPGA芯片模块电性连接的第二非接触式连接器，所述第二非接触式连接器包括第二UWB通信单元及第二收发器单元。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |