DE10346931B4 - Leuchtdioden-Steuerung - Google Patents

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Abstract

Leuchtdioden-Steuerung zur direkten Aktivierung einer Leuchtdiode (4) durch ein analoges Video-Signal als Eingangssignal mit einem Kondensator (2), einem Schalter (1) und einem Differenzverstärker (3), dadurch gekennzeichnet, daß
– der Kondensator (2) mit einem Anschluß mit dem analogen Video-Signal und mit dem anderen Anschluß über eine Diode und einen Schalter (1) in Reihe mit einem festen Potential verbunden ist, um das feste Potential zu schalten,
– beide Eingänge des Differenzverstärkers (3) jeweils mit einem der beiden Anschlüsse des Kondensators (2) verbunden sind, und
– der Ausgang des Differenzverstärkers (3) mit der Leuchtdiode (4) verbunden ist, um diese mit proportional zum Kondensatorsignal verstärktem Strom zu versorgen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Leuchtdioden-Steuerung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Leuchtdioden-Anzeigefläche gemäß Anspruch 7.
  • Videosignale setzen sich aus Teilfarben zusammen, die auf getrennten Leitungen übertragen werden, bei einem RGB-Signal sind das rot, grün und blau. Ein einzelnes Videobild wird zeilenweise übertragen; eine Bildzeile setzt sich wiederum spaltenweise aus Punkten zusammen. Die Signalstärke bestimmt die Helligkeit der jeweiligen Teilfarbe. Mit zunehmender Bildqualität (Bildwiederholfrequenz, Auflösung) steigt die Anzahl der je Zeiteinheit übertragenen Bildpunkte.
  • Um ein Videosignal zur Aktivierung einer Leuchtdiode zu verwenden, muß die Signalstärke für den der Leuchtdiode zugeordneten Bildpunkt im richtigen, kurzen Augenblick aus dem Eingangssignal gelesen, zwischengespeichert und, entsprechend ihren Erfordernissen verstärkt, an sie abgegeben werden.
  • Aus der US 6 288 696 B1 , ist bekannt jedem Bildpunkt einen Analogschalter zuzuordnen, welcher einen angeschlossenen Kondensator auflädt, dessen zweiter Anschluß fest mit Masse verbunden ist. Je höher die darzustellende Auflösung ist, bzw. je kürzer die Signaldauer des Bildpunkts im Anzeigesignal ist, desto weniger Zeit bleibt dem Analogschalter zum Durchschalten des Signals und somit zum Laden des Kondensators. Ähnlich einem Wasserhahn, der auf- und zugedreht werden muß und in dieser Zeit noch nicht die gewünschte Wassermenge durchläßt, geht ein Analogschalter allmählich vom gesperrten in den leitenden Zustand über. Zur Signalstärkenbestimmung sind diese Übergangszustände ungeeignet; sie verkürzen lediglich die ohnehin kurze Zeit, in der das Bildpunktsignal zur Verfügung steht und gelesen werden kann. Der Analogschalter stellt schaltungstechnisch also eine Begrenzung für Auflösung und Bildwiederholfrequenz des verarbeitbaren Eingangssignals dar. Auch wird für jede Teilfarbe jedes Bildpunkts jeweils ein analoger Schalter benötigt, welches einen erheblichen Schaltungsaufwand bedeutet.
    •
  • Ziel war die Entwicklung eines Schaltkreises, der ein RGB-Videosignal beliebiger Qualität mit geringstmöglichem Schaltungsaufwand direkt zur Ansteuerung einer Leuchtdiode verwendet. Der Schaltkreis sollte beliebig mit anderen Schaltkreisen gleicher Art verbunden werden können, um daraus eine Leuchtdioden-Anzeigenfläche beliebiger Form bilden zu können.
    •
  • Dies wird mit einer Leuchtdioden-Steuerung gemäß Anspruch 1 sowie einer Leuchtdioden-Anzeigefläche gemäß Anspruch 7 erreicht. Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden durch die Unteransprüche gelöst. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Schaltung einer Leuchtdioden-Steuerung
  • 2 eine schematische Darstellung der Verschaltung dreier Leuchtdioden-Schaltungen mittels eines Schalttransistors zu einem Bildpunkt aus RGB-Teilfarben
  • Die Neuerung betrifft den Einsatz eines Differenzverstärkers (1, 3) zur Auswertung der Kondensatorladung. Unabhängig vom jeweiligen Potential gegen Masse verstärkt dieser den Spannungsunterschied zwischen seinen beiden Eingängen und gibt ihn an die Leuchtdiode ab (1, 4). Dies ermöglicht, das analoge Signal fest mit dem Kondensator (1, 2) zu verbinden und stattdessen die Masse zu schalten. Die Schaltung der Masse erfolgt mit einem Schalttransistor (1, 1), der extrem kurze Schaltzeiten ermöglicht. Auf diese Weise lassen sich Eingangssignale praktisch beliebiger Auflösung und Bildwiederholfrequenz verarbeiten, so daß durch Zusammenschalten derart angesteuerter Leuchtdioden Anzeigen beliebiger Größe gebaut werden können. Ein Ausführungsbeispiel ist in 1 abgebildet.
  • Ein weiterer Vorteil der Neuerung ist, daß sich mehrere Leuchtdioden, etwa die RGB-Teilfarben eines Bildpunkts oder die Spalte einer Leuchtdioden-Anzeigenfläche durch Dioden zusammenschalten lassen, wobei jeweils nur ein Schalttransistor für alle miteinander verbundenen Leuchtdioden benötigt wird (2, 1). Voraussetzung für die spaltenweise Steuerung der Masse ist das zeilenweise Anliegen des analogen Signals. Da man mit einem (billigen) Schalttransitor pro Spalte auskommt, anstelle eines (teuren) Analogschalters für jede Teilfarbe jedes Bildpunkts, sind bei großen Leuchtdioden-Anzeigenflächen wesentliche Einsparungen möglich. Ein Ausführungsbeispiel für derart verbundene Schaltkreise ist in 2 abgebildet.

Claims (16)

  1. Leuchtdioden-Steuerung zur direkten Aktivierung einer Leuchtdiode (4) durch ein analoges Video-Signal als Eingangssignal mit einem Kondensator (2), einem Schalter (1) und einem Differenzverstärker (3), dadurch gekennzeichnet, daß – der Kondensator (2) mit einem Anschluß mit dem analogen Video-Signal und mit dem anderen Anschluß über eine Diode und einen Schalter (1) in Reihe mit einem festen Potential verbunden ist, um das feste Potential zu schalten, – beide Eingänge des Differenzverstärkers (3) jeweils mit einem der beiden Anschlüsse des Kondensators (2) verbunden sind, und – der Ausgang des Differenzverstärkers (3) mit der Leuchtdiode (4) verbunden ist, um diese mit proportional zum Kondensatorsignal verstärktem Strom zu versorgen.
  2. Leuchtdioden-Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator so dimensioniert ist, daß er seine Spannung gleichmäßig bis zur nächsten Aufladung abgibt und auf diese Weise die Leuchtdiode mit konstanter Energie versorgt wird.
  3. Leuchtdioden-Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung des Kondensators mit Hilfe eines digitalen Schalters erfolgt.
  4. Leuchtdioden-Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Bausteine so dimensioniert sind, daß als Eingangssignal ein RGB-Videosignal aus einem PC-Graphikkarten-Ausgang oder einem TV-SCART-Ausgang verwendet werden kann.
  5. Leuchtdioden-Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal undigitalisiert zur Leuchtdiode weitergeleitet wird.
  6. Leuchtdioden-Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerung und Leuchtdiode auf dem selben Baustein untergebracht werden können (z.B. in ASIC-Bauweise).
  7. Leuchtdioden-Anzeigefläche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Leuchtdioden-Steuerungen nach einem der Ansprüche 1 – 6 eine Anzeigenfläche bilden.
  8. Leuchtdioden-Anzeigefläche nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden-Steuerungen einer so gebildeten Anzeigenfläche parallel miteinander verbunden sind, so daß einzelne Leuchtdioden-Steuerungen unabhängig voneinander funktionieren und der Ausfall oder das Entfernen einer davon die Funktionsfähigkeit der übrigen nicht beeinträchtigt.
  9. Leuchtdioden-Anzeigefläche nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal einer so gebildeten Anzeigenfläche so auf deren Zeilen umgeschaltet wird, daß an jedem Kondensator einer Zeile nacheinander die Spannungswerte aller Zeilen-Bildpunkte anliegen.
  10. Leuchtdioden-Anzeigefläche nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Eingangssignals mit der Anzeigenzeile analog durch Multiplexer erfolgt.
  11. Leuchtdioden-Anzeigefläche nach Anspruch 7, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplexer-Steuerung über einen Synchronimpuls erfolgt, der aus dem Horizontal- und Vertikalimpuls des Eingangssignals erzeugt wird.
  12. Leuchtdioden-Anzeigefläche nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal so auf die Spalten der Anzeigenfläche umgeschaltet wird, daß alle Kondensatoren einer Spalte der Anzeigenfläche in dem Augenblick mit der Masse verbunden sind, in dem das Eingangssignal einen der Spalte zugeordneten Bildpunkt enthält.
  13. Leuchtdioden-Anzeigefläche nach Anspruch 7 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Eingangssignals mit der Anzeigenspalte digital durch Schieberegister erfolgt.
  14. Leuchtdioden-Anzeigefläche nach Anspruch 7 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Eingangssignals mit der Anzeigenspalte digital durch ein zeitlich synchronisiertes Schieberegister erfolgt, wobei der Synchronimpuls aus dem Horizontal- und Vertikalimpuls des Eingangssignals erzeugt wird.
  15. Leuchtdioden-Anzeigefläche nach Anspruch 7, 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung der Masse in dem Moment erfolgt, in dem das zugehörige Analogsignal anliegt, so daß der Kondensator mit einer zum Analogsignal proportionalen Spannung geladen wird.
  16. Leuchtdioden-Anzeigefläche nach Anspruch 7, 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verdoppeln der Zeit des Spaltenauswahlimpulses und / oder Nichtweiterschalten des Zeilenumschalters die Farbwerte mehrerer Punkte im Eingangssignal auf einen Bildpunkt der Anzeige zusammengefaßt werden können.
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