CN101578004A - 具有冗余容错功能的led像素灯及其组成的灯屏 - Google Patents
具有冗余容错功能的led像素灯及其组成的灯屏 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种具有冗余容错功能的LED像素灯及其组成的灯屏，LED像素灯由灯壳和灯体组成，灯体内设置有PCB板，PCB板上设有LED发光单元、驱动控制芯片和电源正负极线路，所述驱动控制芯片中至少包括有一个冗余容错驱动控制芯片，该芯片具有至少两对并行的信号输入端和信号输出端，每对信号输入端和信号输出端的信号输入端通过一根线路与信号输出端连接，冗余容错驱动控制芯片之间通过至少两根线路所提供的至少两条并行且具有冗余容错功能的信号控制线路相互连接；若干个所述LED像素灯通过在线路端部设置的公座和母座相互插接，形成LED像素灯屏。
Description
技术领域
本发明涉及灯饰显示领域，特别是涉及一种像素灯及其组成的灯屏。
背景技术
现应用最为广泛的是大面积整块电子显示牌，由于其拆卸、运输、安装、维修的不便，大有被小块像素灯代替之势，因为小块像素灯可以根据需要组成各种面积、各类形状的屏体，也可以将若干像素灯组成显示屏来显示各种视频、动画等。由于LED屏体具有元器件多、连线多、电源多、电路复杂，元器件众多的特点，保证不出问题需要***具备非常高的可靠性。但在目前的工程技术水平条件下，运行稳定的重任完全依赖于在元器件选用、生产工艺的改进、生产质量的控制方面的投入。但因***内存在大量的元器件、无数的焊点等工艺环节，其中任何一点微小的不良，都有可能引起最终产品的稳定性变化。其中的不可控因素难以完全避免。
冗余是指重复配置***的一些部件，当***发生故障时，冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作；容错是指***在其某一组件故障时仍能继续正常工作的功能，容错功能一般是通过冗余组件来实现。保证***在某些组成部分出现故障或差错时仍能正常工作的技术称为容错技术。从***的故障可分为两类：一类是“致命的”，不可能自行修复，例如***的主要部件全部损坏；另一类是局部的，可能被修复，例如部分元件失效、线路故障、偶然干扰引起的差错等。冗余容错技术正是利用冗余组件来构造一种能够自动排除非致命性故障的技术。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中的不足，特别提出了一种具有冗余容错功能的LED像素灯及其组成的LED像素灯屏。
本发明采用的技术方案如下：
方案一：具有冗余容错功能的LED像素灯，由灯壳和灯体组成，灯体内设置有PCB板，PCB板上设有LED发光单元，包括至少一个发光二极管；驱动控制芯片，控制LED发光二极管发光；与LED发光单元截止连接的一根电源正极线路和与驱动控制芯片直接连接的一根电源负极线路，为像素灯内电路提供电压；所述驱动控制芯片中至少包括有一个冗余容错驱动控制芯片，该芯片具有至少两对并行的信号输入端和信号输出端，每对信号输入端和信号输出端的信号输入端通过一根线路与信号输出端连接，冗余容错驱动控制芯片之间通过至少两根线路所提供的至少两条并行且具有冗余容错功能的信号控制线路相互连接。
控制信号通过冗余容错驱动控制芯片的信号输入端输入，由所述冗余容错驱动控制芯片直接驱动控制所述LED发光单元发光。
控制信号通过冗余容错驱动控制芯片的信号输入端输入，由冗余容错驱动控制芯片控制所述其他驱动控制芯片，再由其他驱动控制芯片直接驱动所述LED发光单元发光。
所述冗余容错驱动控制芯片为180度双向冗余容错驱动控制芯片，该芯片具有两对并行的信号输入端和信号输出端，每对信号输入端和信号输出端的信号输入端通过一根线路与信号输出端连接，该芯片由相反传输方向的两根线路提供两条并行且具有冗余容错功能的信号控制线路，当其中任何一条信号控制线路发生故障时，控制***均能自检并实时切换到另一条并行的信号控制线路运行。
所述冗余容错驱动控制芯片为90度四向冗余容错驱动控制芯片，该芯片具有四对并行的信号输入端和信号输出端，每对信号输入端和信号输出端的信号输入端通过一根线路与信号输出端连接，该芯片由互相垂直传输方向的四根线路提供四条并行且具有冗余容错功能的信号控制线路，当其中任何一条信号控制线路发生故障时，控制***均能自检并实时切换到其他三条并行信号控制线路运行。
所述冗余容错驱动控制芯片具有报错指示功能，当冗余容错驱动控制芯片本身或者由其控制的其他驱动控制芯片发生错误时，冗余容错驱动控制芯片输出错误指示信号。
所述的PCB板为单层PCB板，所述的LED发光单元和冗余容错驱动控制芯片分别设置在两块不同的单层PCB板上。设置有LED发光二极管的PCB板的后表面两端焊接有排针和排母，该排针和排母与设置有冗余容错驱动控制芯片的PCB板表面的排针和排母插接。
所述PCB板为双层PCB板，所述LED发光单元设置在PCB板的前表面，所述的冗余容错驱动控制芯片设置在该PCB板的后表面，该冗余容错驱动控制芯片穿过PCB板与LED发光单元电连接。
方案二：由上述具有冗余容错功能的LED像素灯组成的灯屏，所述LED像素灯的线路的端部分别设置有公座和母座，若干个所述LED像素灯通过所述公座和母座相互插接，以此形成具有冗余容错功能的LED像素灯屏。
所述具有冗余容错功能的LED像素灯通过设置螺丝或直接焊接在固定物上。
所述固定物为固定框架、墙体、木板或其他安装介质。。
从以上技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：
1、采用冗余容错驱动控制芯片串行连接，芯片具有至少两条并行且具有冗余容错功能的信号控制线路，控制信号具有一重以上的冗余设计，当其中一条信号控制线路发生故障时，控制信号还可以通过其他并行的信号控制线路传输，不影响LED发光二极管及其他芯片的正常工作。
2、冗余容错驱动控制芯片具有报错指示功能，当冗余容错驱动控制芯片本身或者由其控制的其他驱动控制芯片发生错误时，冗余容错驱动控制芯片可通过线路将数据包上传到控制***，控制***会根据芯片传回的信息进行错误位置判断；也可以通过外接LED指示灯显示错误，使维修非常方便。
3、PCB板采用双层板或通过排针和排母将两块单层PCB纵向连接，在保持灯体表面美观的同时，减少了横向占用空间。
附图说明
图1为本发明中LED像素灯双层PCB板的结构示意图；
图2为本发明中LED像素灯两单层PCB板连接示意图；
图3为本发明中LED像素灯PCB板电路图；
图4为本发明中LED像素灯PCB板另一电路图；
图5为本发明中90度四向冗余容错驱动控制芯片连接结构图；
图6为本发明中LED像素灯屏结构示意图；
图7为本发明中LED像素灯屏另一结构示意图。
1、灯壳 2、LED发光单元 3、PCB板 4、冗余容错驱动控制芯片 5、线路 6、公座 7、母座 8、电源正极线路 91、92、93、94、线号控制线路 10、电源负极线路 11、固定物 12、LED像素灯 13、排针和排母 14、错误回传线路 15、驱动控制芯片 16、四根信号控制线路 101、103、105、107、信号输入端 102、104、106、108、信号输出端
具体实施方式
参见图1，LED像素灯12由灯体和灯壳1组成，灯体内设置有LED发光单元，LED发光单元2包括若干LED发光二极管，PCB板3为双层PCB板，PCB板3上设置有电源正负极线路，LED发光单元2设置在PCB板3的前表面，根据控制的LED发光二极管数量至少一个冗余容错驱动控制芯片4设置在PCB板3的后表面，冗余容错驱动控制芯片4穿过PCB板3与LED发光单元2电连接，冗余容错驱动控制芯片4通过控制信号线路输入控制信号来驱动LED发光单元2发光；LED像素灯12的线路5端部分别设置有公座6和母座7，公座6与相邻的LED像素灯的母座连接，母座7与相邻的LED像素灯的公座连接。
见图2，PCB板3为单层PCB板，两单层PCB板上均设置有电源正负极线路，PCB板31前表面设置有LED发光单元2，PCB板31后表面两端焊接有排针和排母13；PCB板32前表面设置有冗余容错驱动控制芯片4和与PCB板31后表面对应的排针和排母13，排针和排母13与两单层PCB板均电连接，两块PCB板通过对应的排针和排母13插接，由电源正负极线路提供电压给PCB板31和PCB板32，信号控制线路输入控制信号到冗余容错驱动控制芯片4中，再由冗余容错驱动控制芯片4通过PCB板上的设置的排针和排母13来控制PCB板31表面的LED发光单元2发光。
见图3，LED像素灯12内的PCB板上设置有冗余容错驱动控制芯片4，冗余容错驱动控制芯片4为180度双向冗余容错驱动控制芯片，该芯片具有对个并行的信号输入端和信号输出端101和104、103和102、，每对信号输入端和信号输出端的信号输入端通过一根线路与信号输出端连接，该芯片由相反传输方向的两根线路提供两条并行且具有冗余容错能力的传输线路91、92，由于两根线路传输方向相反，当相邻的冗余容错驱动控制芯片4之间的两条信号控制线路的一个信号输入端和一个信号输出端101和102，或103和104同时断开时，冗余容错驱动控制芯片4可正常工作；冗余容错驱动控制芯片4通过信号控制线路91和92的信号输入端101、103输入同步控制信号，由冗余容错驱动控制芯片4直接来驱动控制LED发光单元2发光；LED发光单元2由红色发光二极管R、绿色发光二极管G、蓝色发光二极管B组成，分别与R1、R2、R3串联；一根电源正极线路8和一根负极线路10给电路提供电压。当其中任何一条信号控制线路发生故障时，控制***均能自检并实时切换到另一条并行信号控制线路运行；冗余容错控制芯片4具有报错指示功能，当冗余容错驱动控制芯片4本身发生错误时，冗余容错驱动控制芯片4通过线路14将错误信号数据包上传到控制***，控制***会根据芯片4传回的信息进行的错误位置判断，冗余容错控制芯片4也可以通过外接一个LED指示灯显示错误；冗余容错驱动控制芯片4通过信号控制线路与相邻的LED像素灯内PCB板上的冗余容错驱动控制芯片4串行级联。
见图4，LED像素灯12内的PCB板上设置有一个冗余容错驱动控制芯片4，冗余容错驱动控制芯片4为180度双向冗余容错驱动控制芯片，冗余容错驱动控制芯片4通过两条并行且具有冗余容错功能的信号控制线路91和92的信号输入端101、103输入同步控制信号，由冗余容错驱动控制芯片4来控制其他驱动控制芯片15，再由驱动控制芯片15直接驱动LED发光单元2发光；LED发光单元2由红色发光二极管R、绿色发光二极管G、蓝色发光二极管B组成，分别与R1、R2、R3串联；一根电源正极线路8和一根负极线路10给电路提供电压。其他驱动控制芯片15通过四根信号控制线路16级联；当其中任何一条传输线路的信号输入端101、103或信号输出端102、104的发生故障时，控制***均能自检并实时切换到另一条并行冗余线路的信号输入端或信号输出端运行；冗余容错控制芯片4具有报错指示功能，当冗余容错驱动控制芯片4本身或由其控制的其他芯片发生错误时，冗余容错驱动控制芯片4通过线路14将错误信号数据包上传到控制***，控制***会根据芯片4传回的信息进行的错误位置判断，冗余容错控制芯片4也可以通过外接一个LED指示灯显示错误；冗余容错驱动控制芯片4通过信号控制线路与PCB板上相邻的冗余容错驱动控制芯片串行级联。
见图5，冗余容错控制芯片7为90度四向冗余容错驱动驱动控制芯片，该芯片具有四对并行的信号输入端和信号输出端101和106、103和108、105和102、107和104，每对信号输入端和信号输出端的信号输入端通过一根线路与信号输出端连接，该芯片由互相垂直传输方向的四根线路提供四条并行且具有冗余容错功能的信号控制线路91、92、93和94，于四根线路传输方向垂直，当相邻的冗余容错驱动控制芯片7之间的两条信号控制线路的一个信号输入端和一个信号输出端101和102，或103和104，或105和106，或107和108其中任一能正常工作时，冗余容错驱动控制芯片芯片7可正常工作；当信号传输线路91、92、93和94其中任何一条线路发生故障时，控制***均能自检并实时切换到其他三条并行信号控制线路运行。
见图6，在上述具有冗余容错功能的LED像素灯的电源正负极线路、信号控制线路及错误回传线路的端部设置有公座和母座，若干个具有冗余容错功能的LED像素灯通过公座和母座相互插接，以此形成具有冗余容错功能的LED像素灯屏，灯屏为规则形状的矩形LED像素灯屏，LED像素灯通过螺丝或直接焊接在固定物11上，固定物11为固定框架、墙体、木板或其他安装介质。
见图7，在上述具有冗余容错功能的LED像素灯的电源正负极线路、信号控制线路及错误回传线路的端部设置有公座和母座，若干个具有冗余容错功能的LED像素灯通过公座和母座相互插接，以此形成具有冗余容错功能的LED像素灯屏，LED像素灯屏可以根据实质需要为广告、文字等不规则形状的LED像素灯屏，如：文字LED；LED像素灯通过螺丝或直接焊接在固定物11上，固定物11为固定框架、墙体、木板或其他安装介质。
以上所述实施方式仅用来说明本发明，但不限于此。在不偏离本发明构思的条件下，所属技术领域人员可做出适当变更调整，而这些变更调整也应纳入本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (12)
1、具有冗余容错功能的LED像素灯，由灯壳和灯体组成，灯体内设置有PCB板，PCB板上设有：
LED发光单元，该LED发光单元包括至少一个发光二极管；
驱动控制芯片，控制LED发光二极管发光；
与LED发光单元直接连接的一根电源正极线路和与驱动控制芯片直接连接的一根电源负极线路；
其特征在于：
所述驱动控制芯片中至少包括有一个冗余容错驱动控制芯片，该芯片具有至少两对并行的信号输入端和信号输出端，每对信号输入端和信号输出端的信号输入端通过一根线路与信号输出端连接，冗余容错驱动控制芯片之间通过至少两根线路所提供的至少两条并行且具有冗余容错功能的的信号控制线路相互连接。
2、根据权利要求1所述的具有冗余容错功能的LED像素灯，其特征在于：控制信号通过冗余容错驱动控制芯片的信号输入端输入，由所述冗余容错驱动控制芯片直接驱动控制所述LED发光单元发光。
3、根据权利要求1所述的具有冗余容错功能的LED像素灯，其特征在于：控制信号通过冗余容错驱动控制芯片的信号输入端输入，由冗余容错驱动控制芯片控制所述其他驱动控制芯片，再由其他驱动控制芯片直接驱动所述LED发光单元发光。
4、根据权利要求1所述的具有冗余容错功能的LED像素灯，其特征在于：所述冗余容错驱动控制芯片为180度双向冗余容错驱动控制芯片，该芯片具有两对并行的信号输入端和信号输出端，每对信号输入端和信号输出端的信号输入端通过一根线路与信号输出端连接，该芯片由相反传输方向的两根线路提供两条并行且具有冗余容错功能的信号控制线路，当其中任何一条信号控制线路故障时，控制***均能自检并实时切换到另一条并行的信号控制线路运行。
5、根据权利要求1所述的具有冗余容错功能的LED像素灯，其特征在于：所述冗余容错驱动控制芯片为90度四向冗余容错驱动控制芯片，该芯片具有四对并行的信号输入端和信号输出端，每对信号输入端和信号输出端的信号输入端通过一根线路与信号输出端连接，该芯片由互相垂直传输方向的四根线路提供四条并行且具有冗余容错功能的信号控制线路，当其中任何一条信号控制线路发生故障时，控制***均能自检并实时切换到其他三条并行信号控制线路运行。
6、根据权利要求1所述的具有冗余容错功能的LED像素灯，其特征在于：所述冗余容错驱动控制芯片具有报错指示功能，当冗余容错驱动控制芯片本身或者由其控制的其他驱动控制芯片发生错误时，冗余容错驱动控制芯片输出错误指示信号。
7、根据权利要求1所述的具有冗余容错功能的LED像素灯，其特征在于：所述的PCB板为单层PCB板，所述的LED发光单元和冗余容错驱动控制芯片分别设置在两块不同的单层PCB板上。
8、据权利要求7所述的具有冗余容错功能的LED像素灯，其特征在于：设置有LED发光二极管的PCB板的后表面两端焊接有排针和排母，该排针和排母与设置有冗余容错驱动控制芯片的PCB板表面的排针和排母插接。
9、根据权利要求1所述的具有冗余容错功能的LED像素灯，其特征在于：所述PCB板为双层PCB板，所述LED发光单元置在PCB板的前表面，所述的冗余容错驱动控制芯片设置在该PCB板的后表面，该冗余容错驱动控制芯片穿过PCB板与LED发光单元电连接。
10、一种由权利要求1所述具有冗余容错功能的LED像素灯组成的灯屏，其特征在于：所述LED像素灯的线路的端部分别设置有公座和母座，若干个所述LED像素灯通过所述公座和母座相互插接，以此形成具有冗余容错功能的LED像素灯屏。
11、根据权利要求10所述的灯屏，其特征在于：所述具有冗余容错功能的LED像素灯通过设置螺丝或直接焊接在固定物上。
12、根据权利要求11述的像素灯屏，其特征在于：所述固定物为固定框架、墙体、木板或其他安装介质。
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| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20091111 |