CN217880712U - 带串行驱动的细笔划中空字符显示器 - Google Patents

Abstract

一种带串行驱动的细笔划中空字符显示器，由显示单元以及数控头、电源构成，数控头包括含有排序模块的单片机、无线通信模块、按键、时钟芯片，显示单元由串行连接的包含全彩LED驱动器和焊接在印刷电路板侧面的发光管构成双面的中小型显示器、由固定着折成字符形状的LED灯条或像素灯串的透明附着片、勾桩、托架构成大型显示器，字符中间的间隔符使四位数码能够交替显示日期和时分信息，中空显示窗精致动感、透光透气、风阻小，不形成固定遮挡，结构简单，尺寸灵活，安装快捷，适用于广场、楼宇、交通等公共场合，应用前景广泛。

Description

带串行驱动的细笔划中空字符显示器

技术领域

本发明涉及带串行驱动的细笔划中空字符显示器，更确切地说是对LED显示器的视在效果和部署难度所涉及的组成与构架的改进。

背景技术

LED显示技术的发展产生了丰富多样的基础应用单元，如LED灯条、LED像素灯等，派生复杂多变的应用场景。但在很多大场面显示场合所应用的相关设备和实际效果仍显不足，如对简单的数码类的显示大多采用笔划模块组合或在底板上制做点阵的方式，对采用四位数码的时间显示也停留在仅用冒号作时分间隔、进行秒闪烁的常规方式，使得设备遮挡视线、构架呆板复杂、部署维护麻烦、成本较高。大型LED显示器的应用场景将长期延续，有待于不断推陈出新。

发明内容

本发明的目的在于克服以往大型场合LED显示器的构架方面的不足，灵活应用成熟可靠价廉物美的串行驱动显示器件、LED灯条和像素灯串，将其构架为中空的字符形状予以固定而动态组合，赋予其新的视在意义，使通常四位数码得以交替显示日期和时分信息，提升了透视感、动感和精度关注力，露天连接和防水维护的难度大大降低，尺寸可达数十米，施工安装快捷，应用前景广泛。

为实现上述目的，本发明一种带串行驱动的细笔划中空字符显示器，由显示单元以及数控头、电源构成，所述的数控头包括含有排序模块和无线通信模块的单片机、无线通信模块、按键、时钟芯片，所述的显示单元由印刷电路板框架构成单面以及双面的中小型显示器，由折成字符形状的串行LED灯条、像素灯串以及将其固定的透明附着片、勾桩、托架构成大型显示器，所述的印刷电路板框架由包含全彩LED串行驱动芯片和在印刷电路板侧边焊接着发光管的横板、竖板和间隔符竖板相嵌固定、串行连接。

所述的印刷电路板框架由3块含有4个A驱动发光单元和一个B驱动发光单元的横板与8块含有1个A驱动发光单元和一个B驱动发光单元的竖板以及2块间隔符竖板连接构成， A和B驱动发光单元在印刷电路板的前向侧边和后向侧边各焊有构成双面显示的发光管并由其向前和向后的全彩LED串行驱动芯片各自驱动，A驱动发光单元的前向驱动芯片的串行数据的外连接端子为左进右出、后向驱动芯片的串行数据的外连接端子为左出右进，B驱动发光单元的前向驱动芯片的串行数据的外连接端子为右进环出并左出、后向驱动芯片的串行数据的外连接端子为左进环出并右出，各数据连接端子和电源端子、地线端子的位置均在印刷电路板连接处对齐并有便于扎线、焊锡固定的小孔，印刷电路板横板和竖板连接处均设有凹凸交错的相嵌槽，2块间隔符竖板两端均带有相嵌槽、各嵌有2块侧边焊有发光管的小显示板并通过3块横板中央的方孔相嵌固定。

所述的托架为中空硬框架，其上面的勾桩固定着折成字符和间隔符形状的LED灯条。

所述的透明附着片为田字形透明软框架，固定着折成字符和间隔符形状的串行LED背胶软灯条。

所述的印刷电路板框架中的A驱动发光单元和B驱动发光单元是在小于8毫米宽的印刷电路板条的前向侧边焊有发光管并由串行驱动芯片驱动。

所述的托架为中空硬框架，其上面用螺钉固定着折成字符和间隔符形状的LED像素灯串。

所述的印刷电路板框架由3块横板与8至20块竖板连接构成。

各部分详述如下。

本发明所述的显示单元均为串行编码驱动的全彩灯串，均由数控头连接一条串行数据线控制显示。

（1）单片机为主的数据头

串行编码驱动的全彩灯串，每个灯均为全彩LED串行驱动芯片WS2812/2811类似系列市售产品构成驱动，WS2812系列芯片其接口协议为现有技术的单极性串行不归零码RZ，控制原理均为现有技术不详述。显示单元由数控头控制，数控头包括含有排序模块和无线通信模块的单片机、无线通信模块、按键、时钟芯片。单片机从无线通信模块接收数据，其中的无线通信模块为通用的通信类如wifi蓝牙一体模块B35或为广播类如RDA8907S调频广播接收芯片，时钟芯片采用SD3077，其原理和控制协议均为现有通用技术。无线通信模块所接收的数据为标准时间日期或其他信息，所接收的时间日期信息进入不停电时钟芯片，使所显示的时间与外来标准时间同步。单片机中的排序模块对曲折的LED灯线段或LED像素灯串所要显示的分段内容进行比特序列排列组合、转换输出串行的控制字节,数控头设有开关，完成状态设置和变量调整。

（2）利用市售LED灯条和灯串构架大型中空字符显示器

通常应用中，灯条在形成某形状后其显示的意义为固定的，本发明是将灯条弯折成所需形状快捷固定，其折成的各段的发光由数控头控制，动态组合形成不同的视在意义，为以往技术所不具。LED灯条上的发光灯等距排列，如按5个灯一划折弯折成8字形数码，可动态组合显示数码0到9和其他字符，一根LED灯条按数码笔划连续走向折成两组共四位数码以及间隔符，形成小时和分钟以及月份和日期的显示器。

托架为中空硬框架，托架上按数码笔划连续走向排列的勾桩，便于将LED灯条弯折成间隔符和数字符形状快捷固定，托架由螺丝紧固，方便拆装运输。类似地，用5个以上的灯为更长的一划可构成更大尺寸的数码，可达数十米，勾桩脱离托架在现场固定，比如打在硬体表面、贴在玻璃幕墙表面。

托架为中空硬框架，其上面用螺钉固定着折成字符和间隔符形状的尺寸较大的LED像素灯串，再二次固定在地面、台面、墙面或悬挂，亮度高、抗风雨，二次固定结构为简单通用技术不详述。

透明附着片为田字形透明软框架，固定着折成字符和间隔符形状的串行LED背胶软灯条，再二次固定在窗、大板表面及玻璃幕墙表面，二次固定结构为简单通用技术不详述。

（3）利用市售全彩LED串行驱动芯片及LED发光管构架中小型印刷电路板框架的细笔划中空字符显示器

由驱动发光单元构成的条状的上、中、下3块横板和8块竖板，交错相嵌为印刷电路板框架，发光管侧焊在印刷电路板窄条的侧边，其正视方向的侧边尺寸小到2毫米，电路板窄条形成的纵深尺寸为：单面显示的8毫米、双面显示的12毫米，所形成的透视遮挡比目前市售类似产品要小。

横板和竖板的印刷电路板上排列的驱动发光单元均各有WS2811驱动芯片，所输出驱动的R/G/B三组串联LED灯排成一行构成字符显示的一划，各自的数据串行输入输出端引到驱动发光单元的两侧，与电源、地线一起构成外连接端子，双面显示的印刷电路板则有向前和向后的发光管及驱动芯片、外连接端子。

对于单面显示和双面显示兼容，A驱动发光单元和B驱动发光单元的两侧的外连接端子的数据流向排列不同，横板均横向放置，中横板为以横板中央的视线方向为轴旋转180度后放置而数据流向与上横板和下横板相反，且横板两端的凸凹相嵌槽方向不变。在带有相嵌槽的3块横板和带有相嵌槽的8块竖板横竖相嵌、相应外连接端子穿孔扎线、焊锡固定后，构成对整个显示串中各驱动发光单元的数据流向的完整组合，形成所需内容的显示。

对于B驱动发光单元，其外连接端子数据流向与A驱动发光单元相反，同时其数据输入端均在同侧外连接端子处有环出端。在该环出端的上横板与竖板相嵌处和下横板与竖板相嵌处，来自竖板的数据接进横板的B驱动发光单元输入端、其环出端数据接进横板的A驱动发光单元。中横板中间的B驱动发光单元驱动三组串联LED灯，上横板和下横板中央的B驱动发光单元驱动间上隔符竖板和下隔符竖板上的小显示板，构成交替显示日期或时间的间隔符。

3块横板中央的B驱动发光单元处留有方孔，2块间隔符竖板两端均带有相嵌槽、各嵌有2块侧边焊有发光管的小显示板、通过方孔相嵌固定，方孔处有连接端子，分别连接至上横板和下横板中央的B驱动发光单元。

对于含有1个A驱动发光单元和一个B驱动发光单元的竖板，分别排列为A上B下和B上A下两种，两种竖板间隔排列，其数据流向分别为向板中间流去和从板中间流出，如此，竖板和横板构成的8字形显示框架的数据流向在框架相嵌处通过外连接端子连接后呈反S形，整个印刷电路板框架包含4个字符和居于其中间的间隔符的显示，主要数据流向由各驱动发光单元通过外连接端子连接后呈4个反S形，与上下2块间隔符竖板构成完整的显示器。

本发明的任务就是这样完成的。

本发明克服以往大型场合LED显示器的构架方面的不足，灵活应用成熟可靠价廉物美的串行驱动显示器件、LED灯条和像素灯串，将其构架为中空的字符形状予以固定而动态组合，赋予其新的视在意义，使通常四位数码得以交替显示日期和时分信息，提升了透视感、动感和精度关注力，露天连接和防水维护的难度大大降低，尺寸可达数十米，施工安装快捷，应用前景广泛。

附图说明

图1为本发明带串行驱动的细笔划中空字符显示器的在托架上用勾桩固定折弯灯条显示单元及与数控头和电源连接的示意图。

图2为本发明带串行驱动的细笔划中空字符显示器的在透明附着片上固定折成字 符和间隔符形状背胶软灯条的显示单元的示意图。

图3为本发明带串行驱动的细笔划中空字符显示器的在托架上用螺丝固定弯成字 符和间隔符形状像素灯串的显示单元的示意图。

图4为本发明带串行驱动的细笔划中空字符显示器的串行驱动发光单元的电路及印版单元示意图。

图5为本发明带串行驱动的细笔划中空字符显示器的细笔划的印刷电路板框架的示意图。

图6为本发明带串行驱动的细笔划中空字符显示器的印刷电路板框架的间隔符部分示意图。

图7为本发明带串行驱动的细笔划中空字符显示器的数控头部分的电路图。

具体实施方式

本发明带串行驱动的细笔划中空字符显示器的在托架上用勾桩固定折弯灯条显示单元及与数控头和电源连接的示意图见图1。

图中，LED全彩灯条1连贯折弯，由勾桩8固定在中空硬框架的托架4 上构成四个字符，前两个字符间有熄灭灯6 ，后两个字符间有熄灭灯7, 灯条的每个灯由WS2812系列或类似系列市售产品构成，灯条始端9接往数控头2和电池或外电3，灯条末端10为空接。显示单元中间有5个竖向LED灯5和3个横向LED灯13构成间隔符。托架固定螺丝11将托架4固定，螺丝12将数控头2和电池或外电3固定在托架4上。显示单元交替显示日期时为14，显示单元交替显示时分时为15。

本发明带串行驱动的细笔划中空字符显示器的在透明附着片上固定折成字符和 间隔符形状背胶软灯条的显示单元的示意图见图2。

图中，LED全彩背胶软灯条29连贯折弯，在构成为田字形透明软框架透明附着片24上固定构成四个字符，其中点亮的笔划如23，熄灭的笔划如25。灯条始端21通过电缆20接往数控头2和电池或外电3，灯条末端22为空接。显示单元中间有5个竖向LED灯 和3个横向LED灯构成间隔符28。背胶软灯条29上的灯26由WS2812系列或类似系列市售产品构成，灯条的电源、地线及串行数据入口插座为27，灯条折弯处为291。

本发明带串行驱动的细笔划中空字符显示器的在托架上用螺丝固定弯成字符和 间隔符形状像素灯串的显示单元的示意图见图3。

图中，LED全彩LED像素灯串39连贯折弯，由螺丝37固定在中空硬框架的托架35上构成四个字符，其中点亮的笔划如34，熄灭的笔划如33。灯串始端31通过电缆30接往数控头2和电池或外电3，灯串末端32为空接。显示单元中间有5个竖向LED灯和3个横向LED灯构成间隔符36。像素灯串39的每个像素灯38由WS2812系列或类似系列市售产品构成，灯串的电源、地线及串行数据入口插座为301。

本发明带串行驱动的细笔划中空字符显示器的串行驱动发光单元的电路及印版单元示意图见图4。

构成印刷电路板框架的横板和竖板均排列着驱动发光单元，驱动发光单元分为A驱动发光单元和B驱动发光单元。

图中，A驱动发光单元的缩略图为62，其印刷电路板正面部分为63、其在印刷电路板框架上示为64，其印刷电路板反面部分为65、其在印刷电路板框架上示为66。

A驱动发光单元的电路中40为串行驱动芯片WS2811，串行驱动芯片40的R输出端为44、G输出端为45、B输出端为46，LED发光管50焊接在印版正面的B输出端46与印版底面的焊接端47之间的印版窄条的侧边，焊接端47通过孔化连接到印版正面的焊接端48，如此，3个LED发光管从B输出端46开始串联焊接至电源端49，以此类推，R输出端、G输出端各驱动3个LED发光管，三组串联LED灯排成一行构成字符显示的一划。串行驱动芯片40的数据串行输入端41、输出端42与电源端43、地线端52一起构成外连接端子，引到驱动发光单元的两侧。双面显示的印刷电路板则有前向和后向的发光管及驱动芯片、外连接端子， 前向驱动的串行数据的数据流向为53左进、54右出，后向驱动的串行数据的数据流向为42左出、41右进。

B驱动发光单元的电路原理与A驱动发光单元的电路原理相同而端子排列不同，其外连接端子数据流向与A驱动发光单元相反并有环出端。

图中，B驱动发光单元的缩略图为67，其印刷电路板正面部分为68、其在印刷电路板框架上示为69，其印刷电路板反面部分为70、其在印刷电路板框架上示为71。

B驱动发光单元的电路中串行驱动芯片72同样采用WS2811，其R输出端除了接向印版侧边驱动串联发光管还接到方孔59的一侧连接端子60、G输出端同样还接到连接端子61、B输出端仅接向印版侧边。R输出连接端子60、G输出连接端子61和电源连接端子73共同为通过方孔59相嵌连接的间隔符竖板上的2组焊有串联发光管的小显示板提供驱动。双面显示的印刷电路板则有前向和后向的发光管及驱动芯片、外连接端子，前向驱动的串行数据的数据流向为57右进58环出并581左出，后向驱动的串行数据的数据流向为56左进55环出并551右出。

本发明带串行驱动的细笔划中空字符显示器的细笔划的印刷电路板框架的示意图见图5。

图中，构成印刷电路板框架的横板和竖板均排列着驱动发光单元，其上横板80和下横板82为印刷电路板正面，中横板81为印刷电路板反面。 63为其中之一的A驱动发光单元，94为该单元驱动的前向焊接在印版侧边的3组串联LED发光管，95为该单元驱动的后向焊接的3组串联LED发光管，96为两侧的外连接端子， 68为B驱动发光单元， 59为与间隔符竖板相嵌连接的方孔。83为排列为上A驱动发光单元下B驱动发光单元的竖板，84为排列为上B 驱动发光单元下A驱动发光单元的竖板。

印刷电路板框架97由横板竖板相嵌固定，如横板的凸端91与竖板的凸端90交错相嵌。上间隔符竖板86和下间隔符竖板87通过横板上的方孔59相嵌固定并通过连接端子构成电气连接。89为串行数据的入口，经过各外连接端子的横竖连接，主要数据流向呈4个反S形，到终点88为止。

本发明带串行驱动的细笔划中空字符显示器的印刷电路板框架的间隔符部分示意图见图6。

图中，中横板81为印刷电路板反面，在其中间，B驱动发光单元驱动三组串联LED灯124构成间隔符的横的3组发光管。上间隔符竖板86的凹端112、凸端113与下间隔符竖板87的凸端114、凹端115通过横板上的方孔59相嵌固定，下间隔符竖板87为上间隔符竖板86上下颠倒并前后翻转而来。间隔符竖板的前后侧边开有2个凹槽111，嵌入焊接带凹槽的2组焊有串联发光管的小显示板110。

间隔符整体为116，其横向的3组发光管构成日期间隔符、其上下4个小显示板与中横板当中的1组发光管构成时间间隔符。其中小显示板之一110与上间隔符竖板86的局部连接细节为117，其中上间隔符竖板86上有来自上横板的驱动线118经小显示板上的引线连接至侧边上的发光管120之负极，发光管120之正极经孔化线121返到下一个发光管的负极，直至末端发光管122之正极连接到上间隔符竖板86上来自上横板的电源线123，来自上横板的驱动线119为下一个小显示板提供驱动。

本发明带串行驱动的细笔划中空字符显示器的数控头部分的电路图见图7。

图中，数控头138包括含有排序模块131和无线通信模块132的单片机130、无线通信模块134、按键135、时钟芯片133。采用STC8F2K16或类似产品的单片机130通过其串口Tx、Rx与无线通信模块134连接接收数据，并通过使能端En控制其工作或低耗待机，无线通信模块134为通用的通信类如蓝牙模块HC08、wifi模块HC25、wifi蓝牙一体模块B35或为广播类如RDA8907S调频广播接收芯片，时钟芯片133采用SD3077，其在整机断电时仍靠小电池保持守时。数据头138的供电由插座136接入，供给显示单元的数据由插座137输出。按键135完成数控头的状态设置和参数调整。

具体实施例

实施例1：见图1、图7。

显示单元由LED全彩灯条1连贯折弯，由勾桩8固定在中空硬框架的托架4 上构成四个字符，中间有5个竖向LED灯5和3个横向LED灯13构成间隔符, 电池或外电3 接到数控头2再接到灯条始端9。

数控头部分的单片机130接收无线通信模块来的时间数据并同步时钟芯片132，其时间信息经插座137提供给灯条。

交替显示日期时的显示单元14显示为12月26日，交替显示时分时的显示单元15显示为22时45分，显示单元的透视感较好，后面的飞机没有被遮挡。

实施例2：见图2、图7。

显示单元在构成为田字形透明软框架透明附着片24上固定构成四个字符和间隔符，背胶软灯条29通过电缆20接往数控头2和电池或外电3。

交替显示时分时的显示单元显示为23时59分。

实施例3：见图3、图7。

显示单元由LED全彩LED像素灯串39连贯折弯构成四个字符，中间有5个竖向LED灯和3个横向LED灯构成间隔符,由螺丝37固定在中空硬框架的托架35上，灯串通过电缆30接往数控头2和电池或外电3。

交替显示时分时的显示单元显示为22时22分。

实施例4：见图4、图5、图6、图7。

印刷电路板框架97由横板、竖板以及间隔符竖板相嵌固定，印刷电路板上排列着驱动发光单元，印刷电路板侧边焊接着发光管，构成正视方向的最小遮挡。

本发明还可具有更灵活丰富的应用形式。

本发明克服以往大型场合LED显示器的构架方面的不足，灵活应用成熟可靠价廉物美的串行驱动显示器件、LED灯条和像素灯串，将其构架为中空的字符形状予以固定而动态组合，赋予其新的视在意义，使通常四位数码得以交替显示日期和时分信息，提升了透视感、动感和精度关注力，露天连接和防水维护的难度大大降低，尺寸可达数十米，施工安装快捷，应用前景广泛。

Claims (7)

1.一种带串行驱动的细笔划中空字符显示器，由显示单元以及数控头、电源构成，其特征在于所述的数控头包括含有排序模块和无线通信模块的单片机、无线通信模块、按键、时钟芯片，所述的显示单元由印刷电路板框架构成单面以及双面的中小型显示器，由折成字符形状的串行LED灯条、像素灯串以及将其固定的透明附着片、勾桩、托架构成大型显示器，所述的印刷电路板框架由包含全彩LED串行驱动芯片和在印刷电路板侧边焊接着发光管的横板、竖板和间隔符竖板相嵌固定、串行连接。

2.按照权利要求1所述的带串行驱动的细笔划中空字符显示器，其特征在于所述的印刷电路板框架由3块含有4个A驱动发光单元和一个B驱动发光单元的横板与8块含有1个A驱动发光单元和一个B驱动发光单元的竖板以及2块间隔符竖板连接构成， A和B驱动发光单元在印刷电路板的前向侧边和后向侧边各焊有构成双面显示的发光管并由其向前和向后的全彩LED串行驱动芯片各自驱动，A驱动发光单元的前向驱动芯片的串行数据的外连接端子为左进右出、后向驱动芯片的串行数据的外连接端子为左出右进，B驱动发光单元的前向驱动芯片的串行数据的外连接端子为右进环出并左出、后向驱动芯片的串行数据的外连接端子为左进环出并右出，各数据连接端子和电源端子、地线端子的位置均在印刷电路板连接处对齐并有便于扎线、焊锡固定的小孔，印刷电路板横板和竖板连接处均设有凹凸交错的相嵌槽，2块间隔符竖板两端均带有相嵌槽、各嵌有2块侧边焊有发光管的小显示板并通过3块横板中央的方孔相嵌固定。

3.按照权利要求1所述的带串行驱动的细笔划中空字符显示器，其特征在于所述的托架为中空硬框架，其上面的勾桩固定着折成字符和间隔符形状的LED灯条。

4.按照权利要求1所述的带串行驱动的细笔划中空字符显示器，其特征在于所述的透明附着片为田字形透明软框架，固定着折成字符和间隔符形状的串行LED背胶软灯条。

5.按照权利要求1所述的带串行驱动的细笔划中空字符显示器，其特征在于所述的印刷电路板框架中的A驱动发光单元和B驱动发光单元是在小于8毫米宽的印刷电路板条的前向侧边焊有发光管并由串行驱动芯片驱动。

6.按照权利要求1所述的带串行驱动的细笔划中空字符显示器，其特征在于所述的托架为中空硬框架，其上面用螺钉固定着折成字符和间隔符形状的LED像素灯串。

7.按照权利要求1所述的带串行驱动的细笔划中空字符显示器，其特征在于所述的印刷电路板框架由3块横板与8至20块竖板连接构成。

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