CN215069166U - Led灯珠驱动电路和led显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种LED灯珠驱动电路和LED显示装置，其中，该LED灯珠驱动电路应用于LED灯珠阵列，LED灯珠阵列包括以行列形式排列的多个LED灯珠；LED灯珠驱动电路包括一组列驱动单元和至少一组行驱动单元；一组列驱动单元中各列驱动单元的输出端用于与LED灯珠阵列中相同列的LED灯珠的第一连接端连接；相同组的行驱动单元的输出端均与第一公共结点连接，且第一公共结点还用于与LED灯珠阵列中相同行的LED灯珠的第二连接端连接。通过本申请，解决了相关技术中LED灯板的成本较高和色差消除能力较弱的问题，降低了LED灯板的成本，提升了LED灯板的色差消除能力。

Description

LED灯珠驱动电路和LED显示装置

技术领域

本申请涉及LED驱动技术领域，特别是涉及LED灯珠驱动电路和LED显示装置。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯珠通常有三种颜色，分别是红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)。图1是根据相关技术的小尺寸LED灯板的电路结构示意图，如图1所示，该LED灯珠驱动电路包括行驱动和列驱动，其中，每个行驱动由单个MOS(MOSFET，场效应)管构成，MOS管连接LED阳极并作为开关电路控制电流输入，列驱动连接LED阴极，当一个LED灯珠的阳极连接的行驱动、阴极连接的列驱动均被选通开启时，该LED灯珠发光。然而，该方案只适用于小尺寸LED灯板，单MOS管可以直接供给整个灯板中某行所有LED灯珠所需的工作电流。

在LED灯珠的间距不变的情况下，当需要扩大LED灯板尺寸时，由于单 MOS管无法供给整个灯板中某行所有LED灯珠所需的工作电流，所以需要安装多块小尺寸LED灯板，存在成本增加和安装不便利的问题。

为此，相关技术提出了采用多个MOS管分别驱动LED灯板中每行部分LED 灯珠的方案。图2是根据相关技术的大尺寸LED灯板的电路结构示意图，如图2所示，该LED灯珠驱动电路包括行驱动和列驱动，每个行驱动包括多个 MOS管，每个MOS管和该MOS管相邻的LED灯珠连接，控制该相邻区域内的LED灯珠的电流输入，列驱动连接LED阴极。但是该方案导致的问题是，在每一行的不同区域的同一颜色的LED灯珠存在色差。目前，部分高端驱动芯片可以通过内部算法以消除或减弱此部分的色差，但由于高端芯片价格昂贵，导致成本上涨，而使用低端芯片时色差消除效果不理想，导致低成本与现实效果不可兼得。

目前，针对相关技术中LED灯板的成本较高和色差消除能力较弱的问题，尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种LED灯珠驱动电路和LED显示装置，以至少解决相关技术中LED灯板的成本较高和色差消除能力较弱的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种LED灯珠驱动电路，应用于LED灯珠阵列，所述LED灯珠阵列包括以行列形式排列的多个LED灯珠；所述LED灯珠驱动电路包括一组列驱动单元和至少一组行驱动单元；一组所述列驱动单元中各所述列驱动单元的输出端用于与所述LED灯珠阵列中相同列的LED灯珠的第一连接端连接；相同组的所述行驱动单元的输出端均与第一公共结点连接，且所述第一公共结点还用于与所述LED灯珠阵列中相同行的LED灯珠的第二连接端连接。

在其中一些实施例中，相同组的行驱动单元能够提供的总输出电流大于与该相同组的行驱动单元连接的LED灯珠的额定电流之和。

在其中一些实施例中，相同组的所述行驱动单元中各所述行驱动单元的输出端到相邻的LED灯珠的第二连接端之间的走线长度等长，或差值不超过预设差值。

在其中一些实施例中，所述行驱动单元包括PMOS管，每个所述PMOS管的漏极作为输出端与所述第一公共结点连接；所述第一公共结点用于与所述 LED灯珠阵列中相同行的LED灯珠的阳极连接。

在其中一些实施例中，一组所述列驱动单元中各所述列驱动单元的输出端与所述LED灯珠阵列中相同列的LED灯珠的阴极连接。

在其中一些实施例中，所述行驱动单元包括NMOS管，每个所述NMOS管的源极作为输出端与所述第一公共结点连接；所述第一公共结点用于与所述 LED灯珠阵列中相同行的LED灯珠的阴极连接。

在其中一些实施例中，一组所述列驱动单元中各所述列驱动单元的输出端与所述LED灯珠阵列中相同列的LED灯珠的阳极连接。

在其中一些实施例中，一组所述列驱动单元包括恒流驱动源。

在其中一些实施例中，其特征在于，所述LED灯珠驱动电路还包括控制单元，所述控制单元分别连接至各所述行驱动单元的控制端和各所述列驱动单元的控制端；所述控制单元用于控制各行驱动单元和各列驱动单元的输出电流。

第二方面，本申请实施例提供了一种，包括：LED灯珠阵列和如上述第一方面所述的LED灯珠驱动电路，所述LED灯珠阵列包括以行列形式排列的多个 LED灯珠。

相比于相关技术，本申请实施例提供的LED灯珠驱动电路和LED显示装置，解决了相关技术中LED灯板的成本较高和色差消除能力较弱的问题，降低了LED灯板的成本，提升了LED灯板的色差消除能力。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的小尺寸LED灯板的电路结构示意图；

图2是根据相关技术的大尺寸LED灯板的电路结构示意图；

图3是根据本申请实施例的LED灯珠驱动电路的结构示意图；

图4是根据本申请实施例的PMOS管连接LED灯珠的电路示意图；

图5是根据本申请实施例的NMOS管连接LED灯珠的电路示意图；

图6是根据本申请实施例的LED显示装置的结构示意图。

附图标记：301、行驱动单元；302、列驱动单元；G1、第一栅极；S1、第一源极；D1、第一漏极；G2、第二栅极；S2、第二源极；D2、第二漏极；VCC、电源；GND、公共地端；R、电阻；C、电容；LED、LED灯珠；400、LED灯珠阵列。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

本实施例提供了一种LED灯珠驱动电路，应用于LED灯珠阵列，LED灯珠阵列包括以行列形式排列的多个LED灯珠。图3是根据本申请实施例的LED 灯珠驱动电路的结构示意图，如图3所示，该LED灯珠驱动电路包括：一组列驱动单元和至少一组行驱动单元；一组列驱动单元中各列驱动单元302的输出端用于与LED灯珠阵列中相同列的LED灯珠的第一连接端连接；相同组的行驱动单元301的输出端均与第一公共结点(图中未示出)连接，且第一公共结点还用于与LED灯珠阵列中相同行的LED灯珠的第二连接端连接。

其中，C代表电容，LED代表LED灯珠。需要说明的是，图3中LED灯珠的颜色仅为示例，并不是对于LED灯珠阵列的限定。LED灯珠的第一连接端为LED灯珠阴极和阳极的其中一个端子，当LED灯珠的阳极作为第一连接端时， LED灯珠的阴极为第二连接端，反之，当LED灯珠的阴极作为第一连接端时， LED灯珠的阳极为第二连接端。本实施例并不限制行驱动单元301、列驱动单元和LED灯珠两端的连接。

现有技术的LED灯板大多采用较大尺寸，而单个MOS管开启时输出的驱动电流能力有限，对于一行LED灯珠，需要多个MOS管分别驱动LED灯板相应区域的LED灯珠。但由于每个MOS管控制的区域的LED灯珠的灰阶可能不相同，输出占空比也可能不相同，导致各LED灯珠表现出来的寄生电容值也各不相同，在多个LED灯珠的寄生电容叠加影响下，最终影响MOS管的输出电压值，导致同一行LED灯珠的两个区域中同一颜色的LED灯珠具有不同的压降，从而引起灰阶过度不连续而产生的跨MOS管色差现象。

面对这种情况，本实施例通过将相同组中的行驱动单元301的输出端相互连接，用于共同为该行LED灯珠提供行控制信号，使得同一组中各行驱动单元 301驱动的LED灯珠的第二连接端相通。LED灯珠由于寄生电容不同将受到叠加压降的影响，使得行驱动单元301的输出电压发生波动，导致LED灯珠阵列显示不同灰阶图像，但由于同一行中各区域的LED灯珠的第二连接端互相连通，保证了该行LED灯珠的第二连接端电压的一致性，由此消除因显示灰阶不同而导致同一行LED灯珠的两个区域中同一颜色的LED灯珠具有不同的压降，从而消除因寄生电容引起的色差问题。

本实施例的LED灯珠驱动电路通过硬件设计实现，不需要额外的算法与软件操作，有效地消除了灰阶过度不连续而产生的跨MOS管色差现象。解决了相关技术中LED灯板的成本较高和色差消除能力较弱的问题，降低了LED灯板的成本，提升了LED灯板的色差消除能力。

本实施例的LED灯珠驱动电路，能够适用于小间距LED灯板，其中，小间距LED灯板包括相邻两个灯珠之间的距离处于0.8-2mm(包含0.8mm和2mm) 范围之内的LED灯板。

在其中一些实施例中，小间距LED灯板还可以包括相邻两个灯珠之间的距离小于0.8mm的LED灯板。

本实施例提供的LED灯珠驱动电路既适用于小尺寸LED灯板，也适用于大尺寸LED灯板，其中，大尺寸LED灯板包括边长处于150-167mm(包含150mm 和167mm)范围之内的LED灯板。

在其中一些实施例中，大尺寸LED灯板还可以包括边长大于167mm的LED 灯板。

现有技术的LED灯板，无论是采用单MOS管还是多MOS管驱动某一行 LED灯珠，当LED灯板中某个MOS管发生故障时，会出现某一区域的LED灯珠无法正常工作的现象。为解决该问题，在其中一些实施例中，相同组的行驱动单元能够提供的总输出电流大于与该相同组的行驱动单元连接的LED灯珠的额定电流之和。

如此设置，使得每组行驱动单元输出的额定电流大于对应行的LED灯珠所需工作电流，当部分行驱动单元301发生故障的情况下，也能通过该组其他行驱动单元301继续共同分担驱动该行LED灯珠的任务，保证与失效行驱动单元 301相邻的LED灯珠能够正常工作。

进一步地，为了保证LED灯珠的正常工作，以及控制行驱动单元301的成本，在其中一些实施例中，相同组的行驱动单元301的数目根据该组每个行驱动单元301输出的额定电流、对应行的每个LED灯珠的工作电流以及预设冗余参数确定，其中，相同组的行驱动单元301的额定电流之和与对应行的LED灯珠的工作电流之和的差值占该组行驱动单元的额定电流之和的比例不低于预设冗余参数。

例如，假设每个LED灯珠的工作电流为10mA，每个行驱动单元301所能提供的驱动电流为1A，设置预设冗余参数为20％，在每组行驱动单元需要为100 个LED灯珠提供驱动电流的情况下，每组需设置行驱动单元301的数目应不低于2个(10mA×100÷(1-20％)÷1A＝1.25)。本实施例的预设冗余参数可根据实际需求设定，此处并不限定。

在每组行驱动单元301中，各行驱动单元301到达相应区域内的LED灯珠的路径长度会影响行驱动单元301开启时驱动电流的大小。为了保证每组各行驱动单元301开启时驱动电流的均匀性，在其中一些实施例中，相同组的行驱动单元中各行驱动单元301的输出端到与之相邻的LED灯珠的第二连接端之间的走线长度之间的差值不超过预设差值。

如此设置，使得相同组的行驱动单元301均匀地分布在LED灯板中，以减小各行驱动单元301的输出端和相应区域内的LED灯珠之间的走线电阻之间的差值，从而保证每组各行驱动单元301开启时驱动电流的均匀性。

或者，相同组的行驱动单元中各行驱动单元301的输出端到与之相邻的LED 灯珠的第二连接端之间的走线长度等长，使得相同组的行驱动单元301均匀地分布在LED灯板中，以进一步保证每组各行驱动单元301开启时驱动电流的均匀性。

本申请的行驱动单元301包括但不限于PMOS管、NMOS管，以下将分别介绍PMOS管、NMOS管的实施例。

以PMOS管为例，图4是根据本申请实施例的PMOS管连接LED灯珠的电路示意图，如图4所示，PMOS管包括第一栅极G1、第一源极S1、第一漏极 D1，其中，每个PMOS管的第一漏极D1作为输出端连接至与之相邻的LED灯珠的阳极，且每组行驱动单元的PMOS管的第一漏极D1相互连接。在一些实施例中，第一栅极G1连接控制电路，第一源极S1连接电源VCC。

相应地，一组列驱动单元中各列驱动单元302的输出端与LED灯珠阵列中相同列的LED灯珠的阴极连接。

以NMOS管为例，图5是根据本申请实施例的NMOS管连接LED灯珠的电路示意图，如图5所示，NMOS管包括第二栅极G2、第二源极S2、第二漏极D2，其中，每个NMOS管的第二源极S2作为输出端连接至与之相邻的LED 灯珠的阴极，且每组行驱动单元的NMOS管的第二源极S2相互连接。在一些实施例中，第二栅极G2连接控制电路，第二漏极D2连接公共地端，第二源极 S2通过电阻R连接电源VCC。

相应地，一组列驱动单元中各列驱动单元302的输出端与LED灯珠阵列中相同列的LED灯珠的阳极连接。

在其中一些实施例中，一组列驱动单元包括恒流驱动源。

如此设置，使得各列驱动单元302对每列LED灯珠输出的驱动电压是一个固定值，保证每列LED灯珠的压降的一致性，当每列LED灯珠的颜色相同时，即某一列的灯珠颜色保持相同，对于每种颜色的LED灯珠来说，LED灯珠的压降保证了一致性，从而进一步消除由跨MOS管导致的色差问题。

在一些实施例中，列驱动单元302采用恒流源控制，对于同一颜色的LED 灯珠输出的电压为固定值，并通过PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)波调节LED灯珠的明亮程度。

在其中一些实施例中，LED灯珠驱动电路还包括控制单元(图中未示出)，控制单元分别连接至各行驱动单元301的控制端和各列驱动单元302的控制端；控制单元用于控制各行驱动单元301和各列驱动单元302的输出电流。

以行驱动单元301设置PMOS管为例，在该方案下，PMOS管连接LED灯珠的阳极并作为开关电路控制电流输入，用于在控制电路的控制下向对应行的 LED灯珠输入行控制信号，列驱动单元302连接LED灯珠的阴极，用于在控制电路的控制下向对应列的LED灯珠输入列控制信号，当某个LED灯珠两端连接的行驱动单元301和列驱动单元302均被选通开启时，该LED灯珠被点亮。

其中，控制电路可以包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机指令，处理器用于读取并执行存储器中的计算机指令，以使得LED灯珠阵列按照预设流程显示图像。

结合上述实施例的LED灯珠驱动电路，本实施例还提供了一种LED显示装置，图6是根据本申请实施例的LED显示装置的结构示意图，如图6所示，该 LED显示装置包括：LED灯珠阵列400和如上述任一实施例所描述的LED灯珠驱动电路，LED灯珠阵列400包括以行列形式排列的多个LED灯珠。

需要说明的是，图6中LED灯珠的颜色仅为示例。本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

在其中一些实施例中，每列灯珠颜色包括以下之一：红色、绿色、蓝色，每一列LED灯珠的颜色相同，且每一行LED灯珠以红色、绿色、蓝色为周期依序设置。

在其中一些实施例中，LED显示装置还包括电源，和LED灯珠驱动电路连接，用于为LED灯珠驱动电路供电。

在其中一些实施例中，LED显示装置还包括PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)，用于承载LED灯珠阵列400和LED灯珠驱动电路。

综上，本申请提供的LED灯珠驱动电路和LED显示装置，在不增加成本的情况下，消除了由于LED灯珠寄生电容引起的LED灯板板内跨MOS管的色差问题，减少并改善了整屏显示中色差问题的数量，提升了小间距LED灯板的整体显示效果。其中，ED灯珠驱动电路是在硬件层面实现的，无需额外增加器件或软件与算法。并且，在改善小间距LED显示效果的同时，针对MOS管芯片提升了其冗余量，保证了LED灯板在部分MOS管芯片失效时的正常工作。

本领域的技术人员应该明白，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种LED灯珠驱动电路，应用于LED灯珠阵列，所述LED灯珠阵列包括以行列形式排列的多个LED灯珠；其特征在于，所述LED灯珠驱动电路包括一组列驱动单元和至少一组行驱动单元；一组所述列驱动单元中各所述列驱动单元的输出端用于与所述LED灯珠阵列中相同列的LED灯珠的第一连接端连接；相同组的所述行驱动单元的输出端均与第一公共结点连接，且所述第一公共结点还用于与所述LED灯珠阵列中相同行的LED灯珠的第二连接端连接。

2.根据权利要求1所述的LED灯珠驱动电路，其特征在于，相同组的行驱动单元能够提供的总输出电流大于与该相同组的行驱动单元连接的LED灯珠的额定电流之和。

3.根据权利要求1所述的LED灯珠驱动电路，其特征在于，相同组的所述行驱动单元中各所述行驱动单元的输出端到相邻的LED灯珠的第二连接端之间的走线长度等长，或差值不超过预设差值。

4.根据权利要求1所述的LED灯珠驱动电路，其特征在于，所述行驱动单元包括PMOS管，每个所述PMOS管的漏极作为输出端与所述第一公共结点连接；所述第一公共结点用于与所述LED灯珠阵列中相同行的LED灯珠的阳极连接。

5.根据权利要求4所述的LED灯珠驱动电路，其特征在于，一组所述列驱动单元中各所述列驱动单元的输出端与所述LED灯珠阵列中相同列的LED灯珠的阴极连接。

6.根据权利要求1所述的LED灯珠驱动电路，其特征在于，所述行驱动单元包括NMOS管，每个所述NMOS管的源极作为输出端与所述第一公共结点连接；所述第一公共结点用于与所述LED灯珠阵列中相同行的LED灯珠的阴极连接。

7.根据权利要求6所述的LED灯珠驱动电路，其特征在于，一组所述列驱动单元中各所述列驱动单元的输出端与所述LED灯珠阵列中相同列的LED灯珠的阳极连接。

8.根据权利要求1所述的LED灯珠驱动电路，其特征在于，所述列驱动单元包括恒流驱动源。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的LED灯珠驱动电路，其特征在于，所述LED灯珠驱动电路还包括控制单元，所述控制单元分别连接至各所述行驱动单元的控制端和各所述列驱动单元的控制端；所述控制单元用于控制各行驱动单元和各列驱动单元的输出电流。

10.一种LED显示装置，其特征在于，包括：LED灯珠阵列和如权利要求1至9中任一项所述的LED灯珠驱动电路，所述LED灯珠阵列包括以行列形式排列的多个LED灯珠。

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