CN218388008U - 一种led矩阵控制电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种LED矩阵控制电路和电子设备，该LED矩阵控制电路包括M个第一开关控制电路、N个第二开关电路以及控制器。控制器通过行控制信号控制第一开关控制电路导通，进而使得对应行的LED灯的共阴极与地连接，控制器通过列控制信号控制第二开关电路导通，进而使得对应列的LED灯的共阳极与直流电源连接，以控制对应的LED灯点亮，同时，第一开关控制电路可获取流经LED灯的工作电流，得到采样电流，再根据采样电流控制第一控制端的电位，进而控制LED灯的工作电流，使得LED灯的工作电流保持恒流状态，以使得LED灯的亮度和颜色保持一致。因此，该LED矩阵控制电路在控制LED灯点亮的同时，还可以保证LED灯的亮度和颜色一致性，提升LED矩阵的显示效果。

Description

一种LED矩阵控制电路和电子设备

技术领域

本实用新型涉及LED灯领域，特别是涉及一种LED矩阵控制电路和电子设备。

背景技术

随着LED灯具技术的成熟，各种智能型LED灯具发展迅速，为了美观显示，常会使用非常多点不同颜色的LED灯形成LED矩阵来显示工作。而目前的LED矩阵常常会出现LED灯亮度不同，颜色不一致的现象，影响LED矩阵的显示效果。

实用新型内容

本实用新型实施例旨在提供一种LED矩阵控制电路和电子设备，其能够控制LED矩阵中的LED灯工作在恒流状态，保证LED灯的亮度和颜色一致。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供以下技术方案：

在第一方面，本实用新型实施例提供一种LED矩阵控制电路,所述LED矩阵控制电路包括：M个第一开关控制电路、N个第二开关电路以及控制器；

M个第一开关控制电路与所述LED矩阵中每一行一一对应，所述第一开关控制电路的第一控制端与所述控制器的行输出端连接，所述第一开关控制电路的第一端与对应行的所述LED灯的共阴极连接，所述第一开关控制电路的第二端接地，所述第一开关控制电路用于控制对应行的所述LED灯的共阴极与地的连接状态；

所述第一开关控制电路还用于获取流经所述LED灯的工作电流，得到采样电流，根据所述采样电流控制所述第一控制端的电位，以控制所述LED灯的工作电流；

N个第二开关电路与所述LED矩阵中每一列一一对应，所述第二开关电路的第二控制端与所述控制器的列输出端连接，所述第二开关电路的第一端与直流电源连接，所述第二开关电路的第二端与对应列的所述LED灯的共阳极连接，所述第二开关电路用于控制对应列的所述LED灯的共阳极与所述直流电源的连接状态；

所述控制器用于将行控制信号以及列控制信号发送至对应的所述第一控制端以及所述第二控制端，以控制对应的所述第一开关控制电路以及所述第二开关电路的工作状态。

在一些实施例中，所述第一开关控制电路包括第一开关模块、采样模块和稳压模块；

所述第一开关模块的第一端分别与所述控制器的行输出端以及所述稳压模块的第一端连接，所述第一开关模块的第二端与对应行的所述LED灯的共阴极连接，所述第一开关模块的第三端接地，所述第一开关模块用于控制对应行的所述LED灯的共阴极与地的连接状态；

所述采样模块串联于所述LED灯的工作回路，用于采样流经所述LED灯的工作电流，得到采样信号；

所述稳压模块的第二端与所述采样模块连接，所述稳压模块的第三端接地，所述稳压模块用于根据所述采样信号控制所述第一开关模块的第一端的电位，以控制流经所述LED灯的工作电流。

在一些实施例中，所述第一开关模块包括第一三极管，所述稳压模块包括第一稳压源芯片，所述采样模块包括第一采样电阻；

所述第一三极管的基极分别与所述第一稳压源芯片的阴极以及所述控制器的行输出端连接，所述第一三极管的集电极与对应行的所述LED灯的共阴极连接，所述第一三极管的发射极分别与所述第一稳压源芯片的参考极以及所述第一采样电阻的一端连接；

所述第一稳压源芯片的阳极与所述第一采样电阻的另一端共同接地。

在一些实施例中，所述第一稳压源芯片为TL431芯片，所述第一三极管为NPN三极管。

在一些实施例中，所述第二开关电路包括第一MOS管、第一电阻以及第一电容；

所述第一MOS管的栅极分别与所述控制器的列输出端、所述第一电阻的一端以及所述第一电容的一端连接，所述第一MOS管的源极分别与所述直流电源、所述第一电阻的另一端以及所述第一电容的另一端连接，所述第一MOS管的漏极与对应列的所述LED灯的共阳极连接。

在一些实施例中，所述第一MOS管为NMOS管。

在一些实施例中，所述LED矩阵控制电路还包括时序逻辑电路；

所述时序逻辑电路的输入端与所述控制器的输出端连接，所述时序逻辑电路的第一输出端与所述第一开关控制电路的第一控制端连接，所述时序逻辑电路的第二输出端与所述第二开关电路的第二控制端连接，所述时序逻辑电路用于存储所述控制器发送的所述行控制信号以及所述列控制信号，并用于将所述行控制信号以及所述列控制信号发送至对应的所述第一控制端以及所述第二控制端，以控制对应的所述第一开关控制电路以及所述第二开关电路的工作状态。

在一些实施例中，所述时序逻辑电路为移位寄存器或译码器。

在一些实施例中，所述时序逻辑电路为所述移位寄存器，所述移位寄存器的型号为74HC595PW。

在第二方面，本实用新型实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括：LED矩阵以及如上所述的LED矩阵控制电路；

所述LED矩阵包括M×N个LED灯,所述LED矩阵控制电路用于控制所述LED灯。

在本实用新型各个实施例中，该LED矩阵控制电路包括M个第一开关控制电路、N个第二开关电路以及控制器，其中，控制器通过行控制信号控制第一开关控制电路导通，进而使得对应行的LED灯的共阴极与地连接，控制器通过列控制信号控制第二开关电路导通，进而使得对应列的LED灯的共阳极与直流电源连接，以控制对应的LED灯点亮，同时，第一开关控制电路可获取流经LED灯的工作电流，得到采样电流，再根据采样电流控制第一控制端的电位，进而控制LED灯的工作电流，使得LED灯的工作电流保持恒流状态，以使得LED灯的亮度和颜色保持一致。因此，该LED矩阵控制电路在控制LED灯点亮的同时，还可以保证LED灯的亮度和颜色一致性，提升LED矩阵的显示效果。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的其中一种电子设备的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的其中一种第一开关控制电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的其中一种LED矩阵控制电路的电路结构示意图。

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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

电子设备可以是洗衣机、微波炉以及电视机等设备。

请参阅图1，本实用新型实施例提供一种电子设备的结构示意图，该电子设备100包括LED矩阵控制电路10和LED矩阵20，其中，所述LED矩阵20包括M×N个LED灯,所述LED矩阵控制电路10用于控制所述LED灯。

LED矩阵控制电路10可控制M×N个LED灯的导通与关闭，进而控制各个LED灯的点亮与关闭。其中，M×N个LED灯的每一行LED灯的共阴极连接于同一点，M×N个LED灯的每一列LED灯的共阳极连接于同一点，LED矩阵控制电路10具体用于控制LED灯的共阳极与直流电源的连接，以及LED灯的共阴极与低电平信号的连接，低电平信号可以为地或是任一电压低于直流电源电压的信号。

LED矩阵控制电路10还可根据LED矩阵20中LED灯的数量，将所有LED灯轮流导通的总时间进行平均分配，使得每个LED灯的导通时间均相同。

流经LED灯的电流大小影响LED灯的亮度，同时影响LED灯的颜色。若流经每个LED灯的电流不同，则LED灯的亮度不同，且LED灯的颜色不一致，影响LED矩阵20的显示效果。

因此，LED矩阵控制电路10需控制流经LED灯的电流，使其相等，进而达到LED灯均流效果，保证LED灯的亮度相同以及提高LED矩阵20的颜色一致性。

如图1所示，该LED矩阵控制电路10包括M个第一开关控制电路11、N个第二开关电路12以及控制器13。

其中，M个第一开关控制电路11与所述LED矩阵20中每一行一一对应，所述第一开关控制电路11的第一控制端与所述控制器13的行输出端连接，所述第一开关控制电路11的第一端与对应行的所述LED灯的共阴极连接，所述第一开关控制电路11的第二端接地。

N个第二开关电路12与所述LED矩阵20中每一列一一对应，所述第二开关电路12的第二控制端与所述控制器13的列输出端连接，所述第二开关电路12的第一端与直流电源200连接，所述第二开关电路12的第二端与对应列的所述LED灯的共阳极连接。

具体地，控制器13将行控制信号以及列控制信号发送至对应的第一控制端以及第二控制端，可控制对应的第一开关控制电路11以及第二开关电路12的工作状态，即控制第一开关控制电路11以及第二开关电路12的导通与关闭。

第一开关控制电路11可控制对应行的LED灯的共阴极与地的连接状态，控制对应行的LED灯的共阴极与地的连接或断开，第二开关电路12可控制对应列的LED灯的共阳极与直流电源200的连接状态，控制对应列的LED灯的共阳极与直流电源200的连接或断开。

若想控制第M行、第N列的LED灯点亮，则控制器13通过发送行控制信号控制第M行的第一开关控制电路11导通，使得第M行的LED灯的共阴极与地连接，同时通过发送列控制信号控制第N列的第二开关电路12导通，使得第N列的LED灯的共阳极与直流电源200连接，进而使得第M行、第N列的LED灯导通点亮。

另外，第一开关控制电路11还可获取流经LED灯的工作电流，得到采样电流，再根据采样电流控制第一控制端的电位，以控制所述LED灯的工作电流。

当采样电流过大，第一开关控制电路11拉低第一控制端的电位，以减小LED灯的工作电流；当采样电流过小，第一控制端的电位升高，以增大LED灯的工作电流。

通过上述操作，可使得每个LED灯的导通时间相同，流经LED灯的电流相同，可使得在相同导通时间内，流经LED电流保持恒流状态，进而保证LED灯的亮度一致，颜色一致。

因此，该LED矩阵控制电路10在控制LED灯点亮的同时，还可以保证LED灯的亮度和颜色一致性，提升LED矩阵20的显示效果。

在一些实施例中，控制器13可以为通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、单片机、ARM(Acorn RISC Machine)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。还有，控制器13还可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。控制器13也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置。控制器13还可以为洗衣机的变频板或主控板。

请参阅图2，图2是本实用新型实施例提供的一种LED矩阵控制电路结构示意图，如图2所示，该第一开关控制电路11包括第一开关模块111、采样模块112和稳压模块113。

所述第一开关模块111的第一端分别与所述控制器13的行输出端以及所述稳压模块113的第一端连接，所述第一开关模块111的第二端与对应行的所述LED灯的共阴极连接，所述第一开关模块111的第三端接地。

所述采样模块112串联于所述LED灯的工作回路，所述稳压模块113的第二端与所述采样模块112连接，所述稳压模块113的第三端接地。

控制器13的行输出端输出行控制信号作用于第一开关模块111的第一端，控制第一开关模块111的导通与关闭，第一开关模块111用于控制对应行的LED灯的共阴极与地的连接状态，即当第一开关模块111处于导通状态时，对应行的LED灯的共阴极与地连接，当第一开关模块111处于关闭状态时，对应行的LED灯的共阴极与地断开。

采样模块112可采样流经LED灯的工作电流，得到采样信号，该采样信号作用于稳压模块113的第二端，使得稳压模块113根据采样信号控制第一开关模块111的第一端的电位，以控制流经所述LED灯的工作电流。具体地，若采样信号表征流经LED灯的工作电流过大，则稳压模块113拉低其第一端的电位，进而使得第一开关模块111的第一端电位被拉低，以减小流经LED灯的工作电流，进而保证LED灯工作于恒流状态。

在一些实施例中，所述LED矩阵控制电路10还包括时序逻辑电路14。所述时序逻辑电路14的输入端与所述控制器13的输出端连接，所述时序逻辑电路14的第一输出端与所述第一开关控制电路11的第一控制端连接，所述时序逻辑电路14的第二输出端与所述第二开关电路12的第二控制端连接。

时序逻辑电路14是数字逻辑电路的重要组成部分,时序逻辑电路14又称时序电路,主要由存储电路和组合逻辑电路两部分组成。时序逻辑电路14在任何一个时刻的输出状态由当时的输入信号和电路原来的状态共同决定,而它的状态主要是由存储电路来记忆和表示的。即，时序逻辑电路14在任意时刻的输出不仅取决于当时的输入信号，而且还取决于电路原来的状态，或者说，还与以前的输入有关。

因此，控制器13发送行控制信号和列控制信号至时序逻辑电路14的输入端，该时序逻辑电路14存储该行控制信号和列控制信号。当对LED矩阵20进行控制时，时序逻辑电路14再将存储的行控制信号和列控制信号发送至对应的第一控制端以及第二控制端，以控制对应的第一开关控制电路11以及第二开关电路12的工作状态。

在一些实施例中，所述时序逻辑电路14为移位寄存器或译码器。

移位寄存器是一种在若干相同时间脉冲下工作的以触发器为基础的器件，数据以并行或串行的方式输入到该器件中，然后每个时间脉冲依次向左或右移动一个比特，在输出端进行输出。即移位寄存器不仅能寄存数据，而且能在时钟信号的作用下使其中的数据依次左移或右移。

译码器(decoder)是一类多输入多输出组合逻辑电路器件，在本实施例中，译码器为显示译码器，其可将二进制数转换成对应的七段码。译码器是可以将输入二进制代码的状态翻译成输出信号，以表示其原来含义的电路，其可以驱动LED和驱动LCD。

在本实施例中，该LED矩阵控制电路10通过时序逻辑电路14存储控制器13发送的行控制信号和列控制信号，再通过其输出端将该行控制信号和列控制信号传输至对应的行控制端和列控制端。因此，该LED矩阵控制电路10可以节约控制器13的IO引脚，以较少的引脚数量来控制多个LED灯点亮，减少控制器13的IO引脚资源。

请参阅图3，图3是本实用新型实施例提供的一种LED矩阵控制电路结构示意图，如图3所示，所述第一开关模块111包括第一三极管T1，所述稳压模块113包括第一稳压源芯片Q5，所述采样模块112包括第一采样电阻R1。

所述第一三极管T1的基极分别与所述第一稳压源芯片Q5的阴极以及所述控制器13的行输出端连接，所述第一三极管T1的集电极与对应行的所述LED灯的共阴极连接，所述第一三极管T1的发射极分别与所述第一稳压源芯片Q5的参考极以及所述第一采样电阻R1的一端连接，所述第一稳压源芯片Q5的阳极与所述第一采样电阻R1的另一端共同接地。

在一些实施例中，该第一开关控制电路11还包括第一限流电阻，所述第一限流电阻串联于所述移位寄存器的输出端与第一三极管T1的基极之间，用于对所述移位寄存器输出的行控制信号进行限流，以保护第一三极管T1的基极。

在本实施例中，所述第一稳压源芯片Q5为TL431芯片，其参考电压为2.5V，当参考极的电压大于2.5V时，该第一稳压源芯片Q5输出稳压值，稳压值从2.5-36V连续可调，所述第一三极管T1为NPN三极管。

所述第二开关电路12包括第一MOS管Q1、第一电阻R4以及第一电容C1。

所述第一MOS管Q1的栅极分别与所述控制器13的列输出端、所述第一电阻R4的一端以及所述第一电容C1的一端连接，所述第一MOS管Q1的源极分别与所述直流电源200、所述第一电阻R4的另一端以及所述第一电容C1的另一端连接，所述第一MOS管Q1的漏极与对应列的所述LED灯的共阳极连接。

在本实施例中，所述第一MOS管Q1为NMOS管。

在本实施例中，所述第二开关电路12还包括第二限流电阻，所述第二限流电阻串联于所述移位寄存器的输出端与第一MOS管Q1之间，用于对所述移位寄存器输出的列控制信号进行限流，以保护第一MOS管Q1的栅极。

在本实施例中，所述移位寄存器的型号为74HC595PW，移位寄存器的三个行输出端与三个三极管一一对应，四个列输出端与四个MOS管一一对应。

如图3所示，在本实施例中，LED矩阵20包括3×4个LED灯，则第一开关控制电路11为3个，第二开关电路12为4个。下面以第1×1个LED灯为例，该LED矩阵控制电路10的工作原理可描述如下：

控制器13将行控制信号和列控制信号发送至移位寄存器，移位寄存器对该行控制信号和列控制信号进行存储，当需要点亮LED灯时，移位寄存器将该行控制信号和列控制信号发送至第一个第一三极管T1的基极处和第一个第一MOS管Q1的栅极处，使得第一三极管T1和第一MOS管Q1均处于导通状态，进而使得LED1×1灯的共阴极接地，LED1×1灯的共阳极连接直流电源200，LED1×1灯导通点亮；

同时，第一采样电阻R1采样流经LED灯的工作电流，若工作电流过大，第一稳压源芯片Q5的参考极的电压大于其参考电压时，第一稳压源芯片Q5立即导通，第一稳压源芯片Q5的阳极端与阴极端的电压稳定至稳压值，其稳压值从2.5-36V连续可调，进而拉低第一三极管T1基极的电位，进而减小第一三极管T1的集电极电流，从而减小流经LED灯的工作电流，实现控制LED灯均流的目的。

综上所述，该LED矩阵控制电路10中的控制器13通过行控制信号控制第一开关控制电路11导通，进而使得对应行的LED灯的共阴极与地连接，控制器13通过列控制信号控制第二开关电路12导通，进而使得对应列的LED灯的共阳极与直流电源200连接，以控制对应的LED灯点亮，同时，第一开关控制电路11可获取流经LED灯的工作电流，得到采样电流，再根据采样电流控制第一控制端的电位，进而控制LED灯的工作电流，使得LED灯的工作电流保持恒流状态，以使得LED灯的亮度和颜色保持一致。因此，该LED矩阵控制电路10在控制LED灯点亮的同时，还可以保证LED灯的亮度和颜色一致性，提升LED矩阵20的显示效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种LED矩阵控制电路，其特征在于，所述LED矩阵包括M×N个LED灯,所述LED矩阵控制电路包括：M个第一开关控制电路、N个第二开关电路以及控制器；

M个第一开关控制电路与所述LED矩阵中每一行一一对应，所述第一开关控制电路的第一控制端与所述控制器的行输出端连接，所述第一开关控制电路的第一端与对应行的所述LED灯的共阴极连接，所述第一开关控制电路的第二端接地，所述第一开关控制电路用于控制对应行的所述LED灯的共阴极与地的连接状态；

所述第一开关控制电路还用于获取流经所述LED灯的工作电流，得到采样电流，根据所述采样电流控制所述第一控制端的电位，以控制所述LED灯的工作电流；

N个第二开关电路与所述LED矩阵中每一列一一对应，所述第二开关电路的第二控制端与所述控制器的列输出端连接，所述第二开关电路的第一端与直流电源连接，所述第二开关电路的第二端与对应列的所述LED灯的共阳极连接，所述第二开关电路用于控制对应列的所述LED灯的共阳极与所述直流电源的连接状态；

所述控制器用于将行控制信号以及列控制信号发送至对应的所述第一控制端以及所述第二控制端，以控制对应的所述第一开关控制电路以及所述第二开关电路的工作状态。

2.根据权利要求1所述的LED矩阵控制电路，其特征在于，所述第一开关控制电路包括第一开关模块、采样模块和稳压模块；

所述第一开关模块的第一端分别与所述控制器的行输出端以及所述稳压模块的第一端连接，所述第一开关模块的第二端与对应行的所述LED灯的共阴极连接，所述第一开关模块的第三端接地，所述第一开关模块用于控制对应行的所述LED灯的共阴极与地的连接状态；

所述采样模块串联于所述LED灯的工作回路，用于采样流经所述LED灯的工作电流，得到采样信号；

所述稳压模块的第二端与所述采样模块连接，所述稳压模块的第三端接地，所述稳压模块用于根据所述采样信号控制所述第一开关模块的第一端的电位，以控制流经所述LED灯的工作电流。

3.根据权利要求2所述的LED矩阵控制电路，其特征在于，所述第一开关模块包括第一三极管，所述稳压模块包括第一稳压源芯片，所述采样模块包括第一采样电阻；

所述第一三极管的基极分别与所述第一稳压源芯片的阴极以及所述控制器的行输出端连接，所述第一三极管的集电极与对应行的所述LED灯的共阴极连接，所述第一三极管的发射极分别与所述第一稳压源芯片的参考极以及所述第一采样电阻的一端连接；

所述第一稳压源芯片的阳极与所述第一采样电阻的另一端共同接地。

4.根据权利要求3所述的LED矩阵控制电路，其特征在于，所述第一稳压源芯片为TL431芯片，所述第一三极管为NPN三极管。

5.根据权利要求1所述的LED矩阵控制电路，其特征在于，所述第二开关电路包括第一MOS管、第一电阻以及第一电容；

所述第一MOS管的栅极分别与所述控制器的列输出端、所述第一电阻的一端以及所述第一电容的一端连接，所述第一MOS管的源极分别与所述直流电源、所述第一电阻的另一端以及所述第一电容的另一端连接，所述第一MOS管的漏极与对应列的所述LED灯的共阳极连接。

6.根据权利要求5所述的LED矩阵控制电路，其特征在于，所述第一MOS管为NMOS管。

7.根据权利要求1-6任一项所述的LED矩阵控制电路，其特征在于，所述LED矩阵控制电路还包括时序逻辑电路；

所述时序逻辑电路的输入端与所述控制器的输出端连接，所述时序逻辑电路的第一输出端与所述第一开关控制电路的第一控制端连接，所述时序逻辑电路的第二输出端与所述第二开关电路的第二控制端连接，所述时序逻辑电路用于存储所述控制器发送的所述行控制信号以及所述列控制信号，并用于将所述行控制信号以及所述列控制信号发送至对应的所述第一控制端以及所述第二控制端，以控制对应的所述第一开关控制电路以及所述第二开关电路的工作状态。

8.根据权利要求7所述的LED矩阵控制电路，其特征在于，所述时序逻辑电路为移位寄存器或译码器。

9.根据权利要求8所述的LED矩阵控制电路，其特征在于，所述时序逻辑电路为所述移位寄存器，所述移位寄存器的型号为74HC595PW。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：LED矩阵以及如权利要求1-9任一项所述的LED矩阵控制电路；

所述LED矩阵包括M×N个LED灯,所述LED矩阵控制电路用于控制所述LED灯。

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