Система регуляторов тока для гибких светодиодных видеоэкранов

Изобретение относится к схемам управления визуальных индикаторов. Техническим результатом является создание системы регуляторов тока для гибких видеоэкранов с автономным использованием СИД в зависимости от их цвета. Результат достигается тем, что в каждом модуле распределено по четыре пикселя, при этом соответствующие группы последовательно соединенных СИД имеют регуляторы тока, которые закреплены за группами СИД в зависимости от цвета СИД в количествах, зависящих от энергетических потребностей СИД трех типов (R, G и В), за счет чего обеспечивается автономное использование СИД в зависимости от их цвета. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к системе регуляторов тока для гибких светодиодных видеоэкранов, основная задача которой состоит в том, чтобы обеспечить организацию определенным образом набора специализированных аналоговых драйверов с целью способствовать реализации гибких видеоэкранов и сделать возможной экономию энергии за счет обеспечения автономного использования светоизлучающих диодов в зависимости от их цвета.

Уровень техники

Известны гибкие видеоэкраны на основе светоизлучающих диодов (СИД), образованные регулярной матрицей СИД, которая представляет собой наиболее эффективное средство формирования экранов больших размеров.

Для практической реализации видеоэкранов на основе СИД используются такие же общие принципы. Их физически устанавливают в особых корпусах таким образом, чтобы панели СИД располагались с лицевой стороны, а все электронные схемы, необходимые для их работы, находились внутри и были защищены. Эти электронные схемы обычно выполняют одинаковым способом: несколько источников питания генерируют ток одного или нескольких низких напряжений от электросети. Совокупность схем, обычно образованная встроенными аналоговыми драйверами, регулирует яркость каждого из СИД. Наконец, управляющая электроника управляет передачей и формированием изображений на экране.

Сложность реализации гибких видеоэкранов состоит, прежде всего, в интегрировании всей необходимой электроники, включая сами СИД, в значительно сжатой структуре, обычно в единой печатной плате. Характеристиками, которыми должна обладать такая электроника, во-первых, является способность по отдельности регулировать яркость каждого из СИД. Во-вторых, аналоговый драйвер должен быть реализован таким образом, чтобы максимально снизить ток питания, необходимый для его корректной работы, и можно было эффективно переносить его по всему экрану. Следует учесть, что для решения этой задачи в сжатых структурах, необходимых для гибких видеоэкранов, невозможно использовать преобразователи постоянного тока в постоянный, а также невозможно применять проводники больших сечений для переноса тока.

В то же время известен аналоговый, драйвер, электрическая схема которого представленная на фиг.1 настоящего описания, относится к известному уровню техники и аналогична описанной в патенте US 4473897.

В этом проиллюстрированном на фиг.1 драйвере регулятор или источник питания постоянным током подает постоянный ток на все СИД определенной группы. Каждый из СИД включается или выключается с помощью МОП-транзисторов, параллельно соединенных с каждым из диодов. Регулятор имеет управляющий вход, позволяющий прерывать ток, когда все СИД выключены, чтобы тем самым уменьшить его потребление.

Число СИД, которые могут быть последовательно соединены с драйвером, таким как показан на фиг.1, на практике ограничено максимальным напряжением между затворами и эмиттерами транзисторов. В худшем случае сумма напряжений постоянного тока всех СИД должна быть такой, чтобы напряжение затвора транзисторов ни при каких обстоятельствах не превышало это максимальное значение.

Из уровня техники не известны системы (конфигурации) регуляторов тока для гибких видеоэкранов с автономным использованием СИД в зависимости от их цвета, как это предложено в настоящем изобретении.

Раскрытие изобретения

Для решения задач и устранения недостатков, перечисленных выше, в изобретении предложена система регуляторов тока для гибких светодиодных видеоэкранов, содержащих множество пикселей, каждый из которых образован СИД красного свечения, СИД зеленого свечения и СИД синего свечения; регуляторы тока подают постоянный ток на соответствующие группы последовательно соединенных СИД, при этом пиксели физически распределены среди модулей, между которыми находятся гибкие соединения, а каждый из таких модулей содержит четыре пикселя.

Новизна изобретения состоит в том, что упомянутые регуляторы закреплены за группами соответствующих СИД в зависимости от цвета СИД в количествах, зависящих от энергетических потребностей СИД трех типов, и тем самым предусмотрено первое число регуляторов, каждый из которых закреплен только за СИД красного свечения, второе число регуляторов, каждый из которых закреплен только за СИД зеленого свечения, и третье число регуляторов, каждый из которых закреплен только за СИД синего свечения, за счет чего обеспечивается автономное использование СИД в зависимости от их цвета.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения упомянутое второе число устанавливают таким образом, чтобы оно в три раза превышало упомянутое третье число, а упомянутое первое число устанавливают таким образом, чтобы оно в два раза превышало упомянутое третье число.

Кроме того, в этом предпочтительном варианте осуществления изобретения структура экрана образована линейными комплектами модулей, при этом каждый из линейных комплектов состоит из шести модулей, имеющих шесть соответствующих регуляторов таким образом, что первый регулятор закреплен за восемью СИД зеленого свечения двух модулей, расположенных в крайнем левом положении линейного комплекта, третий регулятор закреплен за восемью СИД зеленого свечения двух центральных модулей линейного комплекта, пятый регулятор закреплен за восемью СИД зеленого свечения двух модулей, расположенных в крайнем правом положении линейного комплекта, второй регулятор закреплен за двенадцатью СИД красного свечения трех модулей, расположенных в крайнем левом положении линейного комплекта, шестой регулятор закреплен за двенадцатью СИД красного свечения трех модулей, расположенных в крайнем правом положении линейного комплекта, и четвертый регулятор закреплен за двадцатью четырьмя СИД синего свечения шести модулей линейного комплекта.

В то же время в этом предпочтительном варианте осуществления общее время включения этих двадцати четырех СИД синего свечения разделено на три части, за счет чего в определенный момент одновременно включаются не более восьми СИД синего свечения.

В качестве альтернативы упомянутому предпочтительному варианту осуществления упомянутое второе число может быть установлено таким образом, чтобы в три раза превышать упомянутое первое число, а упомянутое третье число может быть установлено таким образом, чтобы в два раза превышать упомянутое первое число. В этом альтернативном варианте осуществления структура экрана образована линейными комплектами модулей, при этом каждый из линейных комплектов состоит из шести модулей, имеющих шесть соответствующих регуляторов таким образом, что первый регулятор закреплен за восемью СИД зеленого свечения двух модулей, расположенных в крайнем левом положении линейного комплекта, третий регулятор закреплен за восемью СИД зеленого свечения двух центральных модулей упомянутого комплекта, пятый регулятор закреплен за восемью СИД зеленого свечения двух модулей, расположенных в крайнем правом положении линейного комплекта, второй регулятор закреплен за двенадцатью СИД синего свечения трех модулей, расположенных в крайнем левом положении линейного комплекта, шестой регулятор закреплен за двенадцатью СИД синего свечения трех модулей, расположенных в крайнем правом положении линейного комплекта, и четвертый регулятор закреплен за двадцатью четырьмя СИД красного свечения шести модулей линейного комплекта. Кроме того, в этом альтернативном варианте осуществления общее время включения этих двадцати четырех СИД красного свечения разделено на две части, за счет чего в определенный момент одновременно включаются не более двенадцати СИД красного свечения, а общее время включения упомянутых двенадцати, СИД синего свечения разделено таким образом, что в определенный момент одновременно включаются не более восьми СИД синего свечения.

Преимуществом описанной в изобретении структуры является возможность автономного использования СИД в зависимости от их цвета. Кроме того, может применяться линейная электронная схема без использования индуктивных составляющих, за счет чего она может быть интегрирована в сжатую структуру. С помощью предложенной в настоящем изобретении системы регуляторов могут быть реализованы гибкие видеоэкраны, сходные с обычными жесткими видеоэкранами. Согласно изобретению суммы напряжений постоянного тока СИД каждого из регуляторов имеют очень близкие значения, и это означает, что на все регуляторы может подаваться одинаковое питающее напряжение без существенных потерь их кпд.

Поскольку со статистической точки зрения большинство СИД одной цветовой составляющей, образующих пиксели изображения, обычно имеют интенсивность светового излучения, сходную с интенсивностью наиболее близко расположенных к ним СИД, с учетом этого свойства может быть достигнуто значительное снижение использования (потребления) в случае применения такой конфигурации. С ее помощью обеспечивается автономное использование каждой из трех цветовых составляющих и эффективно делятся перепады напряжений, что дополнительно позволяет получать экран со значительно сжатой структурой.

Далее для обеспечения лучшего понимания настоящего изобретения описаны являющиеся его неотъемлемой частью прилагаемые чертежи, на которых в качестве иллюстрации, а не ограничения представлены варианты осуществления изобретения, а также часть известного уровня техники:

Краткое описание чертежей

на фиг.1 представлена электрическая схема известного из уровня техники драйвера, используемого в экране на основе СИД,

на фиг.2 - схема распределения модулей и пикселей в системен согласно настоящему изобретению,

на фиг.3 - схема линейного комплекта из шести модулей согласно распределению на фиг.2, включая взаимосвязь между регуляторами и диодами пикселей, согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения,

на фиг.4 - альтернативная схема линейного комплекта из шести модулей, аналогичная схеме на фиг.3, но в которой вместо двух регуляторов СИД красного свечения и одного регулятора СИД синего свечения используется один регулятор СИД красного свечения и два регулятора СИД синего свечения.

Осуществление изобретения

Далее со ссылкой на позиции, указанные на чертежах, описан пример осуществления изобретения.

Рассматриваемая в этом примере система применяется в видеоэкранах, имеющих множество пикселей 2, каждый из которых образован СИД красного свечения (R), СИД зеленого свечения (G) и СИД синего свечения (В).

В этом случае гибкие видеоэкраны состоят из множества соединенных друг с другом модулей 1, каждый из которых содержит четыре пикселя 2, как это показано на фиг.2. Каждый из модулей физически соединен с остальными модулями посредством гибких соединений.

В общей сложности в каждом из модулей 1 находятся двенадцать СИД.

Кроме того, экран имеет регуляторы REG тока, которые подают постоянный ток на соответствующие группы СИД, как это показано на фиг.1.

Двенадцать СИД каждого модуля можно было бы соединить с соответствующим регулятором тока, но недостатком этого решения является зависимость между потреблением СИД и составляющими цвета, иными словами было бы невозможно отделить потребление СИД от его цветовой составляющей независимо от двух других составляющих.

Для достижения этой автономности в рассматриваемом примере предложена показанная на фиг.3 система, в которой на каждый комплект из шести модулей 1 приходится три регулятора Reg 1G, Reg 3G и Reg 5G, которые подают постоянный ток на группы из восьми СИД зеленого свечения. Кроме того, предусмотрены два регулятора Reg 2R и Reg 6R, которые подают постоянный тока на две группы из двенадцати СИД красного свечения. Наконец, единственный регулятор Reg 4B подает постоянный ток на группу из двадцати четырех СИД синего свечения комплекта из шести модулей 1.

Далее описан показанный на фиг.3 простой способ, которым среди множества прочих возможностей шесть регуляторов соединены с семьюдесятью двумя СИД в каждом комплекте из шести модулей 1.

Регулятор Reg 1G соединен с диодами зеленого свечения G11, G12, G21, G22, G24, G23, G14 и G13.

Регулятор Reg 2R соединен с диодами красного свечения R22, R31, R32, R34, R33, R24, R23, R14, R13, R11, R12 и R21.

Регулятор Reg 3G соединен с Диодами зеленого свечения G31, G32, G41, G42, G44, G43, G34 и G33.

Регулятор Reg 3В соединен с диодами синего свечения В42, В51, В52, В61, В62, В64, В63, В54, В53, В44, В43, В34, В33, В24, В23, В14, В13, B11, B12, В21, В22, В31, В32 и В41.

Регулятор Reg 5G соединен с диодами зеленого свечения G51, G52, G61, G62, G64, G63, G54 и G53.

Регулятор Reg 6R соединен с диодами красного свечения R62, R64, R63, R54, R53, R44, R43, R41, R42, R51, R52 и R61.

Таким образом, регулятор Reg 1G управляет СИД зеленого свечения двух расположенных слева модулей 1, регулятор Reg 3G управляет СИД зеленого свечения двух центральных модулей, а регулятор Reg 5G управляет СИД зеленого свечения двух расположенных справа модулей. Регулятор Reg 2R управляет СИД красного свечения трех расположенных слева модулей, а регулятор Reg 6R управляет СИД красного свечения трех расположенных справа модулей. Наконец, регулятор Reg 4B управляет всеми СИД синего свечения шести модулей 1, как это показано на фиг.3.

За счет этой конфигурации суммы напряжений постоянного тока всех СИД, которые соединены с одним и тем же регулятором, являются сходными в шести случаях. Максимальное напряжение постоянного тока, установленное изготовителем для СИД зеленого свечения, составляет около 4 вольт, то есть, когда все СИД зеленого включения включены, общее напряжение составляет 32 вольта. Перепад напряжений для СИД красного свечения составляет около 2,5 вольт, то есть при аналогичных обстоятельствах общий перепад напряжений составляет 30 вольт. В тоже время, перепад напряжений постоянного тока СИД синего свечения сходен с перепадом СИД зеленого свечения, но яркость СИД синего свечения в несколько раз превышает яркость, которая строго необходима для корректного уравновешивания белых пятен на изображениях, воспроизводимых на видеоэкранах. Эта особенность может использоваться для деления общего времени включения СИД синего свечения на три части с тем, чтобы в определенный момент одновременно было включено не более восьми СИД синего свечения. Таким образом, как и в случае СИД зеленого свечения, сумма максимальных напряжений СИД синего свечения будет составлять 32 вольта.

Гибкие видеоэкраны согласно этой конфигурации должны быть реализованы на основе групп из шести модулей, как это показано на фиг.3.

В частности, в предложенном решении использование каждой из трех цветовых составляющих становится автономным, а перепад напряжений семидесяти двух СИД в шести модулях эффективно делится среди шести регуляторов, с возможностью легко интегрировать все эти особенности в видеоэкране со значительно сжатой структурой.

В одной из конфигураций, альтернативных показанной на фиг.3, которая представлена на фиг.4, используется единственный регулятор СИД красного свечения и два регулятора СИД синего свечения. В этом альтернативном варианте осуществления предполагается, что из существующих двадцати четырех СИД красного свечения одновременно включены только двенадцать СИД красного свечения, а также предполагается, что из двенадцати СИД синего свечения, относящихся к соответствующему регулятору, включены только восемь СИД синего свечения. Предпочтительность конфигурации, показанной на фиг.3, или конфигурации, показанной на фиг.4, зависит исключительно от характеристик используемых СИД, поставленных изготовителем.

1. Система регуляторов тока для гибких светодиодных видеоэкранов, имеющих множество пикселей (2), каждый из которых образован светоизлучающим диодом (СИД) красного свечения (R), СИД зеленого свечения (G) и СИД синего свечения (В), причем регуляторы (Reg) тока выполнены с возможностью подачи постоянного тока на соответствующие группы последовательно соединенных СИД, и при этом пиксели (2) физически распределены среди модулей (1), соединенных гибкими соединениями, а каждый из таких модулей (1) содержит четыре пикселя (2), отличающаяся тем, что регуляторы (Reg) закреплены за соответствующими группами СИД в зависимости от цвета СИД и в количествах, зависящих от энергетических потребностей СИД трех типов, таким образом, что предусмотрено первое число регуляторов, каждый из которых закреплен только за СИД красного свечения (R), второе число регуляторов, каждый из которых закреплен только за СИД зеленого свечения (G), и третье число регуляторов, каждый из которых закреплен только за СИД синего свечения (В), так что обеспечивается автономное использование СИД в зависимости от их цвета.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутое второе число устанавливают таким образом, чтобы оно в три раза превышало упомянутое третье число, а упомянутое первое число устанавливают таким образом, чтобы оно в два раза превышало упомянутое третье число

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что структура экрана образована линейными комплектами модулей (1), при этом каждый из этих линейных комплектов сформирован из шести модулей (1), имеющих шесть соответствующих регуляторов так, что первый регулятор (Reg 1G) закреплен за восемью СИД зеленого свечения двух модулей (1), расположенных в крайнем левом положении линейного комплекта, третий регулятор (Reg 3G) закреплен за восемью СИД зеленого свечения двух центральных модулей (1) линейного комплекта, пятый регулятор (Reg 5G) закреплен за восемью СИД зеленого свечения двух модулей (1), расположенных в крайнем правом положении линейного комплекта, второй регулятор (Reg 2R) закреплен за двенадцатью СИД красного свечения трех модулей (1), расположенных в крайнем левом положении линейного комплекта, шестой регулятор (Reg 6R) закреплен за двенадцатью СИД красного свечения трех модулей (1), расположенных в крайнем правом положении линейного комплекта, и четвертый регулятор (Reg 4b) закреплен за двадцатью четырьмя СИД синего свечения шести модулей (1) линейного комплекта.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что общее время включения двадцати четырех СИД синего свечения разделено на три части, за счет чего в определенный момент времени одновременно включаются не более восьми СИД синего свечения.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутое второе число устанавливают таким образом, чтобы оно в три раза превышало упомянутое третье число, а упомянутое первое число устанавливают таким образом, чтобы оно в два раза превышало упомянутое третье число.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что структура экрана образована линейными комплектами модулей (1), при этом каждый из этих линейных комплектов состоит из шести модулей (1), имеющих шесть соответствующих регуляторов так, что первый регулятор (Reg 1G) закреплен за восемью СИД зеленого свечения двух модулей (1), расположенных в крайнем левом положении линейного комплекта, третий регулятор (Reg 3G) закреплен за восемью СИД зеленого свечения двух центральных модулей (1) упомянутого комплекта, пятый регулятор (Reg 5G) закреплен за восемью СИД зеленого свечения двух модулей (1), расположенных в крайнем правом положении линейного комплекта, второй регулятор (Reg 2B) закреплен за двенадцатью СИД синего свечения трех модулей (1), расположенных в крайнем левом положении линейного комплекта, шестой регулятор (Reg 6B) закреплен за двенадцатью СИД синего свечения трех модулей (1), расположенных в крайнем правом положении линейного комплекта, и четвертый регулятор (Reg 4R) закреплен за двадцатью четырьмя СИД красного свечения шести модулей (1) линейного комплекта.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что общее время включения двадцати четырех СИД красного свечения разделено на две части, за счет чего в определенный момент времени одновременно включаются не более двенадцати СИД красного свечения.

8. Система по п.6, отличающаяся тем, что общее время включения упомянутых двенадцати СИД синего свечения разделено таким образом, что в определенный момент времени одновременно включаются не более восьми СИД синего свечения.