CN213545870U - 一种基于fpga的led模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种基于FPGA的LED模组，包括LED模组，LED模组包括：LED阵列、若干个驱动IC、FPGA芯片；若干个驱动IC并联至LED模组上；FPGA芯片的输入端接收显示数据，FPGA芯片的输出端与若干个驱动IC的输入端电连接，驱动IC的输出端与LED阵列的灯脚电连接；通过将若干个驱动IC并联至LED阵列上，同时加入控制驱动IC的FPGA芯片，有效的降低信号在模组上的传输延迟，提升信号刷新率，另外通过FPGA中特定的算法，增加对LED灯灰度控制的精度，大幅度提升画面显示效果。

Description

一种基于FPGA的LED模组

技术领域

本实用新型涉及LED模组技术领域，具体涉及一种基于FPGA的LED模组。

背景技术

LED模组就是把LED(发光二极管)按一定规则排列在一起再封装起来，辅以相应的控制电路和结构设计，就是LED模组。所述的四边形模组的主视面上可带有用于模糊模组拼接界限的装饰结构。LED模组是LED产品中应用比较广的产品，在结构方面和电子方面也存在很大的差异，简单的就是用一个装有LED的线路板和外壳就成了一个LED模组，复杂的就加上一些控制，恒流源和相关的散热处理使LED寿命和发光强度更好。

现有技术中LED屏上的模组设计，是将模组上的驱动IC进行串联，信号只能由一个驱动IC传递到下一个驱动IC，这样逐个往后传递，如此从第一个驱动IC传递到最后一个驱动 IC，就需要一定的时间，限制了模组的显示刷新率，同时目前的LED模组显示效果依赖于接收卡对信号的处理，无法针对单个模组做差异化设置和优化，因此无法对LED屏的显示进行精确的控制。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于提出一种基于FPGA的 LED模组，通过将若干个驱动IC并联至LED阵列上，同时加入控制驱动IC的FPGA芯片，有效的降低信号在模组上的传输延迟，提升信号刷新率，另外通过FPGA中特定的算法，增加对LED灯灰度控制的精度，提升画面显示效果。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供的一种基于FPGA的LED模组，包括LED模组，LED模组包括：LED 阵列、若干个驱动IC、FPGA芯片；若干个驱动IC与所述LED阵列(11)的灯脚连接；FPGA 芯片的输入端接收显示数据，FPGA芯片的输出端与若干个驱动IC的输入端电连接，驱动IC 的输出端与LED阵列的灯脚电连接。

优选的，LED模组还包括若干个行驱动IC、译码器电路；若干个行驱动IC与所述LED阵列(11)的灯脚连接；译码器电路的输入端接收行选信号，译码器电路的输出端与若干个行驱动IC的输入端电连接，行驱动IC的输出端与LED阵列的灯脚电连接。

优选的，还包括接收卡，接收卡与LED模组的输入接口电连接；接收卡与FPGA芯片以及译码器电路的输入端电连接。

优选的，接收卡包括若干个插条，插条与输入接口电连接，插条包括行选信号接口和显示数据接口，输入接口设有与行选信号接口和显示数据接口相对应的行选接口和显示接口，行选信号接口与行选接口电连接，显示数据接口与显示接口电连接。

优选的，还包括用于为LED模组供电的电源，电源与LED模组的供电接口电连接。

优选的，FPGA芯片通过IO口和若干个驱动IC连接，所有驱动IC共用时钟、锁存引脚。

优选的，FPGA芯片包括可编程输入输出单元、可配置逻辑块、数字时钟管理模块、嵌入式块RAM、布线资源、内嵌专用硬核、底层内嵌功能单元。

优选的，还包括LED显示屏，LED显示屏包括若干个LED阵列。

优选的，LED阵列包括64*45分辨率的灯珠排列。

优选的，FPGA芯片根据显示数据控制驱动IC，驱动IC控制LED阵列的亮暗。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的一种基于FPGA的LED模组，通过输入接口与接收卡电连接并将行选信号和显示信号输入至LED模组内，且分别传输至译码器电路和FPGA芯片，译码器电路通过接收并处理行选信号后对行驱动IC进行控制，通过行驱动IC控制行LED阵列内的灯珠亮灭，FPGA芯片接收并处理显示信号后对驱动IC进行控制，通过控制驱动IC在同一时间可以控制所有列灯珠的亮暗，通过将驱动IC并联至LED阵列上，提升了数据传输的效率，同时加入FPGA芯片对显示信号进行提前的预处理过程，使整体LED模组可以支持到更高刷新率，达到对LED阵列进行精确稳定控制的效果，有效的降低信号在模组上的传输延迟，提升信号刷新率，另外通过FPGA中特定的算法，增加对LED灯灰度控制的精度，大幅度提升画面显示效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型具体实施方式中提供的结构框图；

图2为本实用新型具体实施方式中提供的FPGA芯片引脚原理图；

图3为本实用新型具体实施方式中提供的驱动IC引脚原理图；

图4为本实用新型具体实施方式中提供的行驱动IC引脚原理图。

附图标识：1LED模组；11LED阵列；12FPGA芯片；13驱动IC；14译码器电路；15 行驱动IC；16输入接口；161行选接口；162显示接口；17供电接口；2接收卡；21行选信号接口；22显示数据接口；3电源。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1-4所示，本实施例中提供的一种基于FPGA的LED模组，包括LED模组1，LED 模组1包括：LED阵列11、若干个驱动IC13、FPGA芯片12；若干个驱动IC13与所述LED 阵列(11)的灯脚连接；FPGA芯片12的输入端接收显示数据，FPGA芯片12的输出端与若干个驱动IC13的输入端电连接，驱动IC13的输出端与LED阵列11的灯脚电连接。具体的， LED阵列11是组成LED屏幕的基础单元，LED阵列11是由LED灯珠有序排列组成，其中 LED阵列11中有众多LED灯珠的灯脚，每个LED灯珠内还包括红绿蓝三色LED灯，每个 LED灯珠均有4个灯脚，其中3个灯脚分别连接不同的驱动IC，由于每个驱动IC13上的引脚数量有限，所以需要设置若干个驱动IC13连接所有的灯脚后再接入FPGA芯片12，根据接收的输入信号接口传输的信号进行显示对应内容效果；若干个驱动IC13用于控制LED阵列11内的LED灯珠的显示亮暗，通过红绿蓝三基色不同的亮暗实现显示多种色彩的效果；FPGA芯片12，主要用于接收显示数据，并将显示数据进行处理后输出控制信号至驱动IC13，通过驱动IC13控制LED阵列11的显示内容；相比于现有技术中串联驱动IC13后直接通过驱动IC13进行控制LED阵列11的显示，本申请公开的基于FPGA的LED模组，将若干个驱动IC13并联至LED阵列11上，同时加入控制驱动IC13的FPGA芯片12，实现了对LED 阵列11进行精确稳定控制的效果。

优选的，LED模组1还包括若干个行驱动IC15、译码器电路14；若干个行驱动IC15与所述LED阵列(11)的灯脚连接；译码器电路14的输入端接收行选信号，译码器电路14的输出端与若干个行驱动IC15的输入端电连接，行驱动IC15的输出端与LED阵列11的灯脚电连接。具体的，行驱动IC15用于控制LED阵列11内灯珠的亮灭；译码器电路14用于接收行选信号，并将行选信号进行处理后输出控制信号至行驱动IC15，通过行驱动IC15控制 LED阵列11内灯珠的亮灭。

优选的，还包括接收卡2，接收卡2与LED模组1的输入接口16电连接；接收卡2与FPGA芯片12以及译码器电路14的输入端电连接。具体的，接收卡2主要用于输入信号，通过与LED模组1的输入接口16电连接，将视频信号传输至FPGA芯片12以及译码器电路 14内，通过FPGA芯片12以及译码器电路14对输入视频信号进行处理，实现控制LED阵列11进行显示。

优选的，接收卡2包括若干个插条，插条与输入接口电连接，插条包括行选信号接口21 和显示数据接口22，输入接口设有与行选信号接口21和显示数据接口22相对应的行选接口 161和显示接口162，行选信号接口21与行选接口161电连接，显示数据接口22与显示接口 162电连接。具体的，插条为一个接插口，接收卡2上包括若干个插条，每个插条均可以连接LED模组1，所以一个接收卡2可以连接多个LED模组1，行选信号接口21和显示数据接口22为设于一个接插口内用于传输不同信号的排线；输入接口也是一个接插口，行选接口161和显示接口162则是设于LED模组1内输入接口接插口内用于传输不同信号的排线；当接收卡2与LED模组1通过插条和输入接口接插成功后，行选信号由接收卡2的行选信号接口21传输至LED模组1的行选接口161，同理，显示信号由接收卡2的显示数据接口22接口传输至LED模组1的显示接口162；再经由输入接口将行选信号传输至译码器电路14，将显示信号传输至FPGA芯片12，其中译码器电路14通过行选信号判断对应灯珠的0或者1 的状态(导通或者断开)，FPGA芯片根据显示信号通过驱动IC13控制对应灯珠亮暗进行显示的实际亮度。

优选的，还包括用于为LED模组1供电的电源3，电源3与LED模组1的供电接口17 电连接。具体的，LED模组1的供电接口17接外部电源3，为整个模组供电。

优选的，FPGA芯片12通过IO口和若干个驱动IC15连接，所有驱动IC15共用时钟、锁存引脚。

优选的，FPGA芯片12包括可编程输入输出单元、可配置逻辑块、数字时钟管理模块、嵌入式块RAM、布线资源、内嵌专用硬核、底层内嵌功能单元。

优选的，还包括LED显示屏，LED显示屏包括若干个LED阵列11。

优选的，LED阵列11包括64*45分辨率的灯珠排列。具体的，灯珠的排列可以是多样性的，根据设计需要可以灵活调整。

优选的，FPGA芯片12根据显示数据控制驱动IC15，驱动IC15控制LED阵列11的亮暗。

LED模组1供电接口17接外部电源3，为整个LED模组1供电；接收卡2接入并输入信号至LED模组1，输入信号包含行选信号和显示信号，行选信号通过译码器电路14发送到行驱动IC15，LED阵列11的灯珠以64*45分辨率排列，扫描方式为1/9扫(五行九扫)，行驱动IC15一行2片，共10片，驱动IC13分20组共60片，FPGA芯片12通过IO口和每个驱动IC13连接，所有驱动IC13共用时钟、锁存引脚。FPGA芯片12可以对显示数据再次进行GAMMA调整，优化显示灰度；同时也可以在FPGA芯片12中设计优化算法，提升数据显示位数，并可逐级微调，使显示的画面颜色更加具有层次感，更加清晰，提升观感体验。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于FPGA的LED模组，包括LED模组(1)，其特征在于，所述LED模组(1)包括：LED阵列(11)、若干个驱动IC(13)、FPGA芯片(12)；

所述驱动IC(13)与所述LED阵列(11)的灯脚连接；

所述FPGA芯片(12)的输入端接收显示数据，所述FPGA芯片(12)的输出端与若干个所述驱动IC(13)的输入端电连接，所述驱动IC(13)的输出端与所述LED阵列(11)的灯脚电连接。

2.如权利要求1所述的一种基于FPGA的LED模组，其特征在于：所述LED模组(1)还包括若干个行驱动IC(15)、译码器电路(14)；

所述行驱动IC(15)与所述LED阵列(11)的灯脚连接；

所述译码器电路(14)的输入端接收行选信号，所述译码器电路(14)的输出端与若干个所述行驱动IC(15)的输入端电连接，所述行驱动IC(15)的输出端与所述LED阵列(11)的灯脚电连接。

3.如权利要求2所述的一种基于FPGA的LED模组，其特征在于：还包括接收卡(2)，所述接收卡(2)与所述LED模组(1)的输入接口(16)电连接；

所述接收卡(2)与所述FPGA芯片(12)以及所述译码器电路(14)的输入端电连接。

4.如权利要求3所述的一种基于FPGA的LED模组，其特征在于：所述接收卡(2)包括若干个插条，所述插条与所述输入接口(16)电连接，所述插条包括行选信号接口(21)和显示数据接口(22)，所述输入接口(16)设有与所述行选信号接口(21)和显示数据接口(22)相对应的行选接口(161)和显示接口(162)，所述行选信号接口(21)与所述行选接口(161)电连接，所述显示数据接口(22)与所述显示接口(162)电连接。

5.如权利要求1所述的一种基于FPGA的LED模组，其特征在于：还包括用于为所述LED模组(1)供电的电源(3)，所述电源(3)与所述LED模组(1)的供电接口(17)电连接。

6.如权利要求1所述的一种基于FPGA的LED模组，其特征在于：所述FPGA芯片(12)通过IO口和若干个所述驱动IC(13)连接，所有所述驱动IC(13)共用时钟、锁存引脚。

7.如权利要求1所述的一种基于FPGA的LED模组，其特征在于：所述FPGA芯片(12)包括可编程输入输出单元、可配置逻辑块、数字时钟管理模块、嵌入式块RAM、布线资源、内嵌专用硬核、底层内嵌功能单元。

8.如权利要求1所述的一种基于FPGA的LED模组，其特征在于：还包括LED显示屏，LED显示屏包括若干个LED阵列(11)。

9.如权利要求1所述的一种基于FPGA的LED模组，其特征在于：所述LED阵列(11)包括64*45分辨率的灯珠排列。

10.如权利要求1所述的一种基于FPGA的LED模组，其特征在于：所述FPGA芯片(12)根据显示数据控制所述驱动IC(13)，所述驱动IC(13)控制所述LED阵列(11)的亮暗。

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