CN204463785U - 一种led点阵背光透光系统 - Google Patents

Abstract

一种LED点阵背光透光系统，包括若干个LED点阵及驱动板、散光层、透光画层，其特征在于：所述LED点阵及驱动板之间通过驱动板连接器连接为若干行，在每行LED点阵及驱动板一端均通过驱动板连接器连接有行扫描板，所述的行扫描板之间通过行扫描连接器连接，控制板位于LED点阵及驱动板一侧，通过驱动板连接器与第一列LED点阵及驱动板连接，且通过行扫描器连接器与一块行扫描板连接，散光层覆盖在LED点阵与驱动板上，透光画层位于散光层上。实现了LED点阵的发光强度的分区独立控制，使得平面图层的画面不同区域光强独立受控，能达到动态闪烁及亮度渐变，突出主题、吸引消费者眼球的效果，能深刻勾勒出各种图形，且使画面的更加精细，提高画面分辨率。

Description

一种LED点阵背光透光系统

技术领域

本实用新型涉及LED背光光源成像技术领域，具体的说是一种LED点阵背光透光系统。

背景技术

广告牌、标识牌、艺术画屏等作为人机视觉传播媒体得到越来越多的应用。目前广告牌、标识牌、艺术画屏的画面显示方式有三种:一种是本身发光，如霓虹灯广告、LED电视等；第二种是画面本身不发光，采用白炽灯泡、发光二极管(LED)、冷阴极管(CCFL)等作为背光；第三种是画面图形与射灯的组合。

霓虹灯广告和LED 电视虽然能产生动态效果，但是霓虹灯只能勾勒简单的图形和文字，展现的图画粗糙；而LED电视们在层次感及动态表现上差强人意，在黑暗中表现场景细节时，其所表现出来的层次感有些模糊，画面的纵深感不明显，即暗场场景下暗部细节不明显，并且二者白天显示对比度不高。总之，以上几种模式的户外广告，都不能实现分区局部控光，不能实现局部图形亮度渐变，这些也制约了户外广告发展。

申请号为201320106327.8的专利公开了“一种LED 广告灯箱，包括框架（1）、安装于框架上的画布（2）和LED背光板（3），LED 背光板匹配连接的控制器（4），LED 背光板为LED 点阵板，所述的LED 点阵板由矩形阵列连接的单元板（5）组成，每块单元板上设有LED（6），且每块单元板相互连接构成纵横互通连接的LED 点阵电路，LED 点阵电路的每行或每列电路均设有输入和输出端口”。但该专利动画显示效果是画面层的子画面出现动态闪烁，即控制器控制LED 点阵板上的LED 亮灭实现的，仅有亮和灭两个状态，无法实现亮度连续可调的动态渐变闪烁效果；且该专利是通过发光源直接照射灯箱画上来显示画的内容，发光源发出的光两边弱，中间强，使得灯箱画受光不均匀，影响画面视觉效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种LED点阵背光透光系统，实现广告牌、标识牌、艺术画屏的画面局部控光、实现图形的动态闪烁和局部亮度渐变。

本实用新型的技术方案如下：

一种LED点阵背光透光系统，包括若干个LED点阵及驱动板，LED点阵及驱动板之间通过驱动板连接器连接为若干行，在每行LED点阵及驱动板一端均通过驱动板连接器连接有行扫描板，所述的行扫描板之间通过行扫描连接器连接，控制板位于LED点阵及驱动板一侧，通过驱动板连接器与第一列LED点阵及驱动板连接，且通过行扫描器连接器与一块行扫描板连接，散光层覆盖在LED点阵与驱动板上，透光画层位于散光层上。

所述的散光层由有机玻璃、树脂等透明固体材料成型制成。

所述LED点阵及驱动板，由LED点阵和LED驱动板组成，所述的LED点阵由8行×16列共128个LED灯组成，所述的LED驱动板置于LED点阵背部，二者通过一组排针与排插连接到一起，每个LED点阵及驱动板两端都设有一个十列排针，与驱动板连接器连接。

所述的驱动板连接器为双排多列排插，包括第一输入端口和第一输出端口，第一输入端口连接上一块LED点阵及驱动板，第一输出端口连接下一块LED点阵及驱动板，每列连接同一信号。

所述的控制板包含控制器和存储器，存储器用来存储LED矩阵控光方式，即相应控光数据文件。接通电源后，控制器读取存储器中的数据，并输出控制信号，这些信号主要有使能信号、时钟信号、数据信号等，以完成对列的驱动以及进行行扫描。

所述的行扫描板包括译码电路和驱动电路，将控制器传出信号进行译码及驱动传递，实现行扫描信号完整无损有效传递，每块行扫描板两端都留有一个多列排针，与行扫描器相对应连接。

行扫描连接器为双排多列排插，包括第二输入端口和第二输出端口，第二输入端口连接上一块行扫描板，第二输出端口连接下一块行扫描板。

本实用新型LED点阵背光透光系统的优点为：

1. LED点阵的发光强度可分区独立控制，从而实现平面图层的画面不同区域光强独立受控，达到动态闪烁及亮度渐变、突出主题吸引消费者眼球的效果。与图形与射灯组合相比，克服其夜晚无动态的缺点，且散光层使光更加均匀，画面效果更好；

2. 与LED电视相比能有效地克服LED电视在白天对比度不足、画面精细度不够的缺点；

3.与LED串灯相比，克服LED串灯不精细等缺点，能深刻的勾勒出不论简单还是复杂图形的细节突出重点。混光层,使每个光更加均匀；

4、本实用新型中有多个驱动板连接器、多个行扫描连接器，使得面积根据需要可以扩展，满足更多的使用需求。

附图说明

图1为本实用新型的LED点阵背光透光系统结构示意图；

图2为本实用新型的LED点阵背光透光系统行扫描连接器结构示意图；

图3为本实用新型的LED点阵背光透光系统驱动板连接器结构示意图；

图4中（A）为LED点阵背光透光系统行扫描连接器使用状态结构示意图，（B）为行扫描连接器结构示意图；

图5中（A）为LED点阵背光透光系统驱动板连接器使用状态结构示意图，（B）为驱动板连接器结构示意图；

图6 为本实用新型的LED点阵背光透光系统LED点阵与驱动板内部结构示意图；

图7 为本实用新型的LED点阵背光透光系统驱动模块中PWM发生示意图；

图8 为本实用新型的LED点阵背光透光系统驱动模块中PWM波形时序图；

图9 中（A）为将透光画以平面上连续的矩形进行划分的示意图，（B）为确定画面每个区所对应的背光亮度的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种LED点阵背光透光系统，如图1所示，包括若干个LED点阵及驱动板12，LED点阵及驱动板12之间通过驱动板连接器13连接为若干行，在每行LED点阵及驱动板12一端均通过驱动板连接器13连接有行扫描板16，所述的行扫描板16之间通过行扫描连接器15连接，控制板14位于LED点阵及驱动板一侧，通过驱动板连接器与第一列LED点阵及驱动板连接，且通过行扫描器连接器与一块行扫描板连接，散光层11覆盖在LED点阵与驱动板上，透光画层17位于散光层上。

所述的散光层11用以使LED灯发光均匀，由有机玻璃、树脂等透明固体材料成型制成，成型过程中可以还掺入多种与固体物质折射率不同的其它透明颗粒加强混光效果，或者掺入白色荧光增加漫反射效率。

所述的透光画层上有广告牌、标识牌、艺术画屏的画面，LED光经过散光层照亮透光层画面，使画面的更加精细，提高画面分辨率。

所述LED点阵及驱动板12，由LED点阵和LED驱动板组成，所述的LED点阵由8行×16列共128个LED灯组成，所述的LED驱动板置于LED点阵背部，二者通过一组排针与排插连接到一起，以减小驱动路程；这里驱动板典型采用16路PWM辉度控制，100mA恒流驱动芯片MBI5040。如图2所示，每个LED点阵及驱动板12两端都设有一个多列排针，与驱动板连接器13连接。

所述的驱动板连接器13为双排多列排插，如图4所示，包括第一输入端口21和第一输出端口22，第一输入端口21连接上一块LED点阵及驱动板12，第一输出端口22连接下一块LED点阵及驱动板12，每列连接同一信号，每一列对应的信号如下表一所示：

表一：驱动板连接器连接信号

信号名称	信号说明
		GND	接地端
A0-A2	行选择地址信号
		E	3-8译码器使能信号，高电平有效
DI	串行数据输入到移位寄存器
		DCLK	数据时钟，上升沿时控制数据传递
LE’	使能信号，高电平有效
		PWMF	辉度时钟信号，控制PWM波的频率

所述的控制板14包含控制器和存储器，存储器用来存储LED矩阵控光方式，即相应控光数据文件。接通电源后，控制器读取存储器中的数据，输出控制信号给LED点阵及驱动板中的驱动板，驱动板输出16路恒流PWM，恒流驱动LED点阵每一列LED，并由PWM控制每一列LED的辉度，组成辉度控制电路的一部分，以完成对列的驱动以及进行行扫描。

所述的行扫描板16包括译码电路和驱动电路，将控制器传出信号进行译码及驱动传递，实现行扫描信号完整无损有效传递，如图3所示，每块行扫描板16两端都留有一个多列排针，与行扫描器相对应连接。

行扫描连接器15为双排多列排插，如图5所示，包括第二输入端口23和第二输出端口24，第二输入端口23连接上一块行扫描板16，第二输出端口24连接下一块行扫描板16，行扫描器的每一列对应的信号如下表二所示：

表二：行扫描连接器连接信号

信号名称	信号说明
		VCC	电源信号
A、B、C	行选择信号，确定选择哪一行
		E’	3-8译码器使能端，高电平有效
DCLK	数据时钟，上升沿时控制数据传递
		LE’	使能信号，高电平有效
PWMF	辉度时钟信号，控制PWM波的频率
		GND	接地端

本实用新型LED点阵背光透光系统是这样实现的：

接通电源后控制器就读取存储器中的数据，并输出控制信号。信号给LED驱动板，LED驱动板输出16路恒流PWM，恒流驱动LED点阵每一列LED，并由PWM控制每一列LED的辉度。同时给信号于行扫描板，进行行扫描，完成对LED点阵行的选择。列的恒流驱动及PWM波控制辉度和由行扫描完成的行选择，从而实现了点阵分区局部控光和光的渐变。

所述的对辉度的控制以如图6一个MBI5040 和一个3-8译码器工作为例说明：

如图7所示，接通开关，控制器读取存储器中的数据，串行输入到移位寄存器1中，每到来一个时钟信号CLK，控制器串行移出1位。16×16个时钟信号后，移位寄存器1将控制器输入的16列LED灯的状态控制数据传递到辉度寄存器1中，辉度寄存器1中的数据控制PWM发生产生16路PWM，控制16列所有LED灯的辉度，再配合上3-8译码器1实行行扫描，控制LED灯的亮灭状态。

见图8在3-8译码器选通第一行的时间里，A1工作了16×16个时钟，此时每一列上都有相应的辉度控制PWM波，第一行所有LED灯处于不同的辉度，其他行的LED灯全部处于熄灭状态。之后3-8译码器选通第二行，C1输出的16路PWM波控制第二行所有LED灯的辉度。如此循环实现多种工作状态，便可以在8行16列LED点阵块上实现相应动态控制。由于行扫描速度极快，所以呈现在人们先前的画面是连续的、动态的。

而对8×16的点阵背光透光系统的数据文件即LED亮度参数（控光数据）的获得结合图9，给出以下具体步骤来说明，同时大型点阵数据文件的获取可以此类推：    （1）将透光画以平面上连续的矩形进行划分,每个矩形对应若干LED灯，给出每个矩形的编号。如图9(A)，将图画划为128个矩形，每个矩形对应一个LED灯，将它们依次编号为X00-X7F；

（2）根据透光画的画面元素，或根据控光需要，将透光层的画面划分成N个区，区只划分一次，画好后就确定了。同一个区将会使用强度相同的背光。如图9将画面划分两个区，区1和区2，他们分别对应一个背光强度，为B1和B2；   （3）记下画面每个区的区号以及每个区所包含的矩形的编号，记下区与区部分相交的矩形的编号。如图9，记下区1对应矩形编号X11到X13和X21到X23。区与区相交的矩形编号X14、X15，和区2对应的剩下所有矩形的编号；   （4）根据实际需要，确定画面每个区所对应的背光亮度。这也就是画面的控光区的亮度。如图9，就是要确定区1和区2分别对应的亮度B1和B2；   （5）按编号给出每个区包含的矩形的控光亮度。如图9（B）中给X11到X13和X21到X23亮度为B1，剩下矩形按编号给亮度为B2；    （6）若某个区与不同的区部分相交，则相交矩形按面积分给区，并对应该区LED的亮度。如图9，矩形X14和X24划分给区1，给亮度为B1；

完成步骤（1）到步骤（6），根据记录就可以得到一个画面关于亮度的控光数据文件；

（7）一幅动态的画面按照一个最小时间单位（大约在10ms - 40ms之间)进行划分，在每个最小时间单位内，我们就可以得到1帧静态画面。处理一个Flash广告动图，我们将得到N帧静态画面。重复步骤（4）到步骤（6）将得到N帧静态画面的控光数据；

（8）将N帧静态画面的数据整理汇总就得到一幅动态图画的控光数据文件。

大的LED点阵背光屏，由多个8行16列点阵块组成，也就有多个驱动芯片和3-8译码器的级联。控制器读取数据，在时钟信号控制下串行输入到级联的驱动芯片，……（级联时数据的传递存在疑惑）。而行扫描信号则经过行扫描板传递到级联的3-8译码器。每个点阵块工作原理相同。对多个点阵块同时控制，便可实现大型LED点阵背光平面画的动态显示。

Claims (7)

1.一种LED点阵背光透光系统，包括若干个LED点阵及驱动板、散光层、透光画层， 其特征在于：所述LED点阵及驱动板之间通过驱动板连接器连接为若干行，在每行LED点阵及驱动板一端均通过驱动板连接器连接有行扫描板，所述的行扫描板之间通过行扫描连接器连接，控制板位于LED点阵及驱动板一侧，通过驱动板连接器与第一列LED点阵及驱动板连接，且通过行扫描器连接器与一块行扫描板连接；散光层覆盖在LED点阵与驱动板上，透光画层位于散光层上。

2.根据权利要求1所述的一种LED点阵背光透光系统，所述的LED点阵及驱动板，由LED点阵和LED驱动板组成，所述的LED点阵由8行×16列共128个LED灯组成，所述的LED驱动板置于LED点阵背部，二者通过一组排针与排插连接到一起，每个LED点阵及驱动板两端都设有一个十列排针，与驱动板连接器连接。

3.根据权利要求1所述的一种LED点阵背光透光系统，所述的驱动板连接器为双排多列排插，包括第一输入端口和第一输出端口，第一输入端口连接上一块LED点阵及驱动板，第一输出端口连接下一块LED点阵及驱动板。

4.根据权利要求1所述的一种LED点阵背光透光系统，所述的控制板包含控制器和存储器。

5.根据权利要求1所述的一种LED点阵背光透光系统，所述的行扫描板包括译码电路和驱动电路，每块行扫描板两端都留有一个多列排针，与行扫描器相对应连接。

6.根据权利要求1所述的一种LED点阵背光透光系统，行扫描连接器为双排多列排插，包括第二输入端口和第二输出端口，第二输入端口连接上一块行扫描板，第二输出端口连接下一块行扫描板。

7.根据权利要求1所述的一种LED点阵背光透光系统，所述散光层由有机玻璃或树脂这些透明固体材料成型制成。