[發(fā)明專利]無線控制的LED照明/顯示點陣

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410557488.8
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN105321454A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余亮;尹夢寒
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學
• 主分類號: G09G3/32
• 分類號: G09G3/32;H05B37/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是基于無線控制的LED點陣系統(tǒng)，兼有日常照明、圖案及文字演繹功能。本發(fā)明以大功率芯片排列成點陣，驅(qū)動電路采用顯示屏驅(qū)動方式，控制每個芯片，用戶通過無線終端，以無線方式向驅(qū)動電路發(fā)送控制信號，實現(xiàn)LED點陣的局部開關(guān)與圖像(由圖案和文字組成)顯示演繹，是照明燈具與平面顯示的創(chuàng)新性結(jié)合。

(二)背景技術(shù)

傳統(tǒng)的LED平面光源以驅(qū)動電路點亮整個LED點陣，光線通過散射面板均勻擴散，形成發(fā)光平面。由于驅(qū)動電路整體驅(qū)動，傳統(tǒng)平面光源能夠調(diào)色、調(diào)光，但不能實現(xiàn)單個芯片的開關(guān)，只能作為照明電器使用，不能輸入圖像。

傳統(tǒng)的LED顯示屏可以顯示圖像，其基本工作原理是動態(tài)掃描。動態(tài)掃描分為行掃描和列掃描兩種方式，在掃描工作方式下，LED屏有一組列驅(qū)動電路，列驅(qū)動電路中有多個數(shù)據(jù)鎖存器，用來鎖存待顯示的內(nèi)容數(shù)據(jù)。列驅(qū)動電路采用單片機進行控制。LED屏只能顯示內(nèi)容，主要用于信息顯示與情景演示，限制了它的應(yīng)用范圍。

對于室內(nèi)環(huán)境來說，現(xiàn)階段LED照明已經(jīng)是普及型產(chǎn)品，如果能夠?qū)崿F(xiàn)照明與顯示演繹的兼容，允許在LED平面光源中顯示圖形與文字，就能傳播更多的信息內(nèi)容，增強照明系統(tǒng)的吸引力。但是，LED屏是依靠數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)，室內(nèi)環(huán)境有時不方便使用數(shù)據(jù)線，無疑無線模式是最好的選擇。要實現(xiàn)無線控制，需要簡化控制指令，具備一定容錯能力，這對LED點陣設(shè)計提出了新要求。

注意到上述問題，本發(fā)明提出一種基于無線控制的LED點陣系統(tǒng)，以大功率芯片排列成點陣，采用顯示屏驅(qū)動方式，設(shè)置單片機和列驅(qū)動電路，控制到每個芯片；單片機預(yù)存照明模式與圖案文字顯示演繹的驅(qū)動程序，可以減少數(shù)據(jù)流量；同時單片機帶有無線模塊，用戶可通過終端設(shè)備向無線模塊交互控制信號，單片機把控制信號轉(zhuǎn)換成顯示數(shù)據(jù)，按照LED屏的工作原理驅(qū)動芯片發(fā)光，實現(xiàn)照明、圖案和文字的顯示演繹兼容。

(三)發(fā)明內(nèi)容

為了滿足室內(nèi)不同的照明要求，LED平面光源必須輸出一定的光通量，采用大功率芯片，可保證較高光通，點陣密度不高，通過面板均勻擴散。相同的點陣對于圖像顯示來說，密度過低，導致分辨率過低，顯示效果不好。

為了滿足圖像顯示要求，LED屏必須采用一定密度的點陣，如果要顯示色彩，還要選用RGB調(diào)色芯片，光效和光亮度度均較低，雖保證了顯示效果，但照明的亮度不夠。

LED屏的控制過程是先讀后寫，按芯片在屏幕上的排列順序，單片機先對第1排的第1個芯片的列驅(qū)動鎖存器，寫入從外部存儲器讀得的字模數(shù)據(jù)，接著對第2個、第3個......直到這一排的最后一個都寫完字模數(shù)據(jù)后，單片機再對這一排的行驅(qū)動鎖存器寫行掃描信號，于是第1排第1行與字模數(shù)據(jù)相關(guān)的芯片點亮。接著第2排第1行、第3排第1行......直到最后一排第1行的點亮。

由此可見，LED屏的數(shù)據(jù)傳輸量隨著點陣密度的增加而急劇上升，一般數(shù)據(jù)線采用有線連接，確保穩(wěn)定、快速的數(shù)據(jù)交換。對于顯示屏來說，這是常規(guī)形式，但平面光源的安裝位置不固定，依據(jù)室內(nèi)設(shè)計而變化，很難預(yù)先確定數(shù)據(jù)線的位置。

隨著無線寬帶的普及，LED平面光源已經(jīng)實現(xiàn)調(diào)光與變色的無線控制。以無線寬帶傳輸LED屏的控制數(shù)據(jù)，可以簡化指令模式，減少數(shù)據(jù)流量，設(shè)計容錯機制，提高設(shè)備使用方便性。

本發(fā)明首先是一個LED點陣，應(yīng)該確保照明品質(zhì)。LED選用高光效的大功率芯片，點陣范圍是a×b，a為橫向，b為縱向，其中a＞1且b＞1，a和b均為點數(shù)量，需控制在合理區(qū)間，避免點陣密度過高帶來較大的控制數(shù)據(jù)流。點陣驅(qū)動采用LED屏模式，設(shè)置單片機和列驅(qū)動電路，列驅(qū)動電路中設(shè)置鎖存器，用來鎖存顯示數(shù)據(jù)，這樣做可以實現(xiàn)全部或者單個芯片的點亮，既能夠以照明模式均勻發(fā)光，又允許以圖像模式顯示圖案和文字，兼顧照明/顯示/演繹的多重功能。本發(fā)明的單片機和LED點陣配置在一起，單片機帶有一個無線模塊，用來接收控制信號，單片機把控制信號轉(zhuǎn)換成顯示數(shù)據(jù)，按照LED屏的工作原理驅(qū)動芯片發(fā)光。

為實現(xiàn)遠程控制，本發(fā)明在室內(nèi)配置無線網(wǎng)關(guān)，內(nèi)部設(shè)置無線/有線路由器，系統(tǒng)賦予無線網(wǎng)關(guān)獨立的IP，用戶可通過有線寬帶或GPRS/3G進行外部訪問。無線終端如手機與Pad上預(yù)裝操作軟件，可人工設(shè)定照明模式和顯示圖像，轉(zhuǎn)換成控制信號發(fā)送給無線網(wǎng)關(guān)，由無線網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)單片機。如果用戶不在戶內(nèi)，無線終端通過寬帶網(wǎng)絡(luò)訪問無線網(wǎng)關(guān)的IP，上傳控制信號，再由無線網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)單片機。

為了減少數(shù)據(jù)流量，本發(fā)明采用以下兩個技術(shù)措施：