專利名稱：全彩led陣列灰度調(diào)節(jié)方法及電路的制作方法
全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)方法及電路技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于顯示領(lǐng)域，涉及一種全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)方法及電路。
背景技術(shù)：
室外LED(發(fā)光二極管)顯示屏發(fā)光板由LED陣列拼裝而成，室外全彩LED顯示屏耗 電少，亮度高，壽命長，性能穩(wěn)定，顯示屏面積可以根據(jù)需要由單元模塊任意拼裝，相應(yīng)速度 快。由于室外LED顯示屏彌補(bǔ)了霓虹燈等信息發(fā)布媒體效果的缺陷，以其變化豐富的色彩 圖案，實(shí)時(shí)動態(tài)的顯示模式，完美的多媒體效果和強(qiáng)大的視覺沖擊力，將信息，文化，圖片， 動畫及視頻等多種方式顯示出來，在大型商場，銀行，證券交易廳及室外廣告顯示領(lǐng)域得到 了廣泛運(yùn)用。
根據(jù)顯示原理，通過不同亮度的紅綠藍(lán)三色光組合顯示一個(gè)像素，使在遠(yuǎn)端的人 眼感知不同色彩，為達(dá)到紅綠藍(lán)組合顯示效果，LED陣列可以選擇紅綠藍(lán)三色LED燈組合形 成像素，更通用的方式是LED陣列全部采用發(fā)光均勻的的白光LED，相鄰的白光LED分別經(jīng) 過紅綠藍(lán)彩色濾光片組合形成像素，達(dá)到顯示多階色彩的效果。色彩使用灰階度定義，在液 晶顯示領(lǐng)域，灰階度由液晶分子的透光率實(shí)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)液晶分子透光率調(diào)節(jié)到達(dá)顯示屏 的白光亮度。而在室外LED顯示屏，如果不使用液晶屏幕，由于LED的發(fā)光亮度在一定范圍 內(nèi)與流過LED的電流呈近似線性關(guān)系，可以通過直接調(diào)節(jié)LED燈的電流來調(diào)節(jié)LED的發(fā)光 亮度。
LED亮度調(diào)節(jié)除上述調(diào)節(jié)LED電流調(diào)節(jié)亮度的方法，目前還有一種令LED燈周期性 開關(guān)，以LED燈開啟的時(shí)間占空比對LED燈亮度進(jìn)行定義的方法。由于人眼的感知時(shí)間存 在延時(shí)，例如對36幀速度顯示的畫面，即每秒36張連續(xù)顯示的圖片，人眼認(rèn)為畫面是連續(xù) 不間斷的。以開關(guān)占空比定義LED亮度即利用上述原理，例如以50%占空比對LED燈周期 通過20毫安電流所顯示的亮度，人眼感知度與連續(xù)通過50%*20=10毫安電流的亮度相同， 只要LED燈的開關(guān)周期低于人眼的感知延時(shí)，如此通過控制LED燈的開關(guān)占空比，也可以達(dá) 到控制人眼感知亮度的目的。
現(xiàn)有技術(shù)對室外全彩LED顯示屏的灰度控制未見有針對性較強(qiáng)的系統(tǒng)解決方案 提供，尤其全屏幕畫面灰度控制采用各路紅綠藍(lán)色LED分別控制，數(shù)據(jù)走線連接復(fù)雜，時(shí)序 控制混亂，顯示畫面容易失真。發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)對全彩LED顯示屏的各路LED灰度控制實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，時(shí)序控制混亂 造成顯示畫面失真的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)方法及電路。
全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路，包括若干LED灰度調(diào)節(jié)電路，所述LED灰度調(diào)節(jié)電 路包括至少一個(gè)可編程電流源組，其特征在于所述LED灰度調(diào)節(jié)電路包括時(shí)鐘輸入端口、 時(shí)鐘輸出端口和連接上述端口的時(shí)鐘緩沖模塊；所述可編程電流源組包括第一可編程電 流源、第二可編程電流源和第三可編程電流源，所述LED灰度調(diào)節(jié)電路還包括灰度數(shù)據(jù)輸入端口、灰度數(shù)據(jù)輸出端口和灰度解碼模塊，所述灰度解碼模塊與灰度數(shù)據(jù)輸入端口、灰度 數(shù)據(jù)輸出端口和各個(gè)可編程電流源連接，并可以使可編程電流源以設(shè)定的占空比周期性開關(guān)。
具體的，各個(gè)LED灰度調(diào)節(jié)電路通過灰度數(shù)據(jù)輸入端口和灰度數(shù)據(jù)輸出端口依次 信號連接，任一 LED灰度調(diào)節(jié)電路的灰度數(shù)據(jù)輸出端口和下一 LED灰度調(diào)節(jié)電路的灰度數(shù) 據(jù)輸入端口 23連接。
具體的，所述時(shí)鐘緩沖模塊還與所述灰度解碼模塊控制連接，任一 LED灰度調(diào)節(jié) 電路的時(shí)鐘輸出端口和下一 LED灰度調(diào)節(jié)電路的時(shí)鐘輸入端口連接。
具體的，所述時(shí)鐘緩沖電路包括時(shí)鐘輸入級、電容(13)、電平檢測電路(6)、上拉 電路(8)、下拉電路(9)、時(shí)鐘輸出級和邏輯控制電路(11)，時(shí)鐘輸入級的輸出端與電平檢 測電路的輸入端連接于A點(diǎn)，A點(diǎn)還連接有電容(13)、及上拉電路(8)和下拉電路(9)的輸 出端，電容(13 )另一端接固定直流電平，所述電平檢測電路(6 )對A點(diǎn)電壓進(jìn)行檢測，并輸 出檢測信號至?xí)r鐘輸出級；所述邏輯控制電路(11)與時(shí)鐘輸入級、上拉電路和下拉電路連 接，控制上拉電路和下拉電路分別在時(shí)鐘的高電平時(shí)間和低電平時(shí)間開啟。
進(jìn)一步的，所述時(shí)鐘輸入級和時(shí)鐘輸出級由一個(gè)RS觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，時(shí)鐘信號從RS觸 發(fā)器的R端輸入，Q端輸出；QN端與A點(diǎn)連接，S端與電平檢測電路的輸出端連接。
進(jìn)一步的，所述時(shí)鐘緩沖模塊的輸出時(shí)鐘相對輸入時(shí)鐘延時(shí)為250-350納秒。
具體的，所述灰度解碼模塊包括移位寄存器組和灰度輸出模塊組，所述移位寄存 器組包含M個(gè)串聯(lián)的移位寄存器；所述灰度輸出模塊組包括第一灰度輸出模塊、第二灰度輸出模塊和第三灰度輸出模 塊，各灰度輸出模塊由N輸入與計(jì)算電路和由N個(gè)D觸發(fā)器串聯(lián)而成的時(shí)鐘分頻電路組成， 所述N個(gè)D觸發(fā)器的使能端與N個(gè)所述移位寄存器的寄存數(shù)據(jù)輸出端一一對應(yīng)連接；所述 N個(gè)D觸發(fā)器的輸出端與N輸入與計(jì)算電路的N個(gè)輸入端一一連接，所述N輸入與計(jì)算電路 的輸出端與所述可編程電流源的所述灰度控制電路控制連接；其中M、N為正整數(shù)且M=3N，且每一移位寄存器的寄存數(shù)據(jù)輸出端只連接一個(gè)D觸發(fā)器2。
進(jìn)一步的，所述移位寄存器組的第I至N、第N+1至2N、第2N+1至第M個(gè)移位寄存 器的寄存數(shù)據(jù)輸出端分別與第一、第二和第三灰度輸入模塊中N個(gè)D觸發(fā)器的使能端連接。
優(yōu)選的，所述N=8, M=24。
全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)方法，基于如上所述全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路，包括從灰 度數(shù)據(jù)輸入端口輸入灰度調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的步驟，所述灰度調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)包括若干首尾連接的包含M 個(gè)字節(jié)的灰度數(shù)據(jù)，每個(gè)灰度數(shù)據(jù)對所述全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路中的一個(gè)可編程電流 源組進(jìn)行灰度定義，第I至N、第N+1至2N、第2N+1至第M個(gè)字節(jié)分別定義第一、第二和第 三可編程電流源的開關(guān)占空比；定義方法為廠—··· JM)—2展其中G為開關(guān)占空比，i為N個(gè)字節(jié)中各個(gè)字節(jié)的序號，i為大于O且小于N的正整數(shù)， Di為灰度數(shù)據(jù)第i個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制值，取值O或I。
采用本發(fā)明所述的全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)方法及電路，對紅綠藍(lán)三色LED燈灰度 調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一控制操作，從硬件上實(shí)現(xiàn)了紅綠藍(lán)三色LED燈組合顯示像素顏色的同步 性，克服了各燈灰度數(shù)據(jù)傳傳輸延時(shí)不同造成的顯示失真，為全彩LED燈顯示畫面控制提 供了便捷的硬件條件。


圖1示出本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式
連接示意圖；圖2示出本發(fā)明所述灰階解碼模塊的一個(gè)具體實(shí)施方式
示意圖；圖3示出本發(fā)明所述時(shí)鐘緩沖模塊的一個(gè)具體實(shí)施方式
示意圖；圖4示出本發(fā)明所述可編程電流源的一個(gè)具體實(shí)施方式
示意圖；圖5示出本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式
的信號時(shí)序圖；圖6示出本發(fā)明所述時(shí)鐘檢測電路的一個(gè)具體實(shí)施方式
的示意圖；圖7示出本發(fā)明所述LED灰度調(diào)節(jié)電路的一個(gè)具體實(shí)施方式
的模塊示意圖；各圖中附圖標(biāo)記名稱為1.移位寄存器2.D觸發(fā)器3.N輸出與計(jì)算電路4.時(shí)鐘輸 入端5.灰度數(shù)據(jù)輸入端口 6.電平檢測電路7.時(shí)鐘輸入端口 8.上拉電路9.下拉電路 10.時(shí)鐘輸出端口 11.邏輯控制電路12.檢測基準(zhǔn)電壓13.電容14.運(yùn)算放大器15.調(diào) 整管16.電阻17電流調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓18. LED燈21.時(shí)鐘輸入端口 22.時(shí)鐘輸出端口 23.灰度數(shù)據(jù)輸入端口 24.灰度數(shù)據(jù)輸出端口 25.時(shí)鐘探測輸入端26.時(shí)鐘探測觸發(fā)端 27.時(shí)鐘探測輸出端。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路，包括若干LED灰度調(diào)節(jié)電路，所述LED灰度調(diào)節(jié)電路 包括至少一個(gè)可編程電流源組，其特征在于所述LED灰度調(diào)節(jié)電路包括時(shí)鐘輸入端口 21、 時(shí)鐘輸出端口 22和連接上述端口的時(shí)鐘緩沖模塊；所述可編程電流源組包括第一可編程 電流源、第二可編程電流源和第三可編程電流源，所述LED灰度調(diào)節(jié)電路還包括灰度數(shù)據(jù) 輸入端口 23、灰度數(shù)據(jù)輸出端口 24和灰度解碼模塊，所述灰度解碼模塊與灰度數(shù)據(jù)輸入端 口、灰度數(shù)據(jù)輸出端口和各個(gè)可編程電流源連接，并可以使可編程電流源以設(shè)定的占空比 周期性開關(guān)。各個(gè)LED灰度調(diào)節(jié)電路可以共用同樣的外接電源和地，也可以共用一個(gè)外設(shè) 時(shí)鐘。
如圖7所示，給出本發(fā)明所述LED灰度調(diào)節(jié)電路的一種具體實(shí)施方式
的內(nèi)部框 圖，圖中INPUT CONTROL為輸入控制模塊，OSC為振蕩器模塊，提供恒頻時(shí)鐘；BAND GAP REFERENCE為基準(zhǔn)電壓模塊，提供一個(gè)穩(wěn)定的基準(zhǔn)直流電壓；GRAY SCALE DATA LATCH (灰 度數(shù)據(jù)鎖存器)和GRAYSCALE DATA REGISTER (灰度數(shù)據(jù)寄存器)構(gòu)成灰度解碼模塊對灰 度數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼；PWM COUNTER為PWM計(jì)數(shù)器模塊，PWM COMPARATOR為PWM比較器，二者將 灰度數(shù)據(jù)解碼模塊輸出的灰度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為一定占空比的PWM方波，控制三個(gè)可編程電流源 IS-1，IS-2, IS-3 的開關(guān)占空比。DATA & CLOCK RECONSTRUCT為數(shù)據(jù)和時(shí)鐘緩沖模塊， 將灰度數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號通過灰度數(shù)據(jù)輸出端口 24和時(shí)鐘輸出端口 22輸出到下一 LED灰度 調(diào)節(jié)電路。
每個(gè)可編程電流源組包括三個(gè)可編程電流源，在使用時(shí)分別與紅色LED燈(紅光 LED或覆蓋紅色濾光片的白光LED，藍(lán)色綠色與此相同，以下不再贅述)、藍(lán)色LED燈、綠色 LED燈連接，并控制流過該串LED的電流，通過設(shè)定電流控制LED燈的亮度，從而實(shí)現(xiàn)紅綠藍(lán) 三色灰階控制，組合實(shí)現(xiàn)不同的色彩?；叶葦?shù)據(jù)輸入端口接收外界輸入的灰度數(shù)據(jù)，經(jīng)過灰 度解碼模塊后將信號發(fā)送到可編程電流源以調(diào)節(jié)LED燈的電流。灰度解碼模塊還將接收的 灰度數(shù)據(jù)通過灰度數(shù)據(jù)輸出端口輸出到后續(xù)電路使用。紅綠藍(lán)三色LED燈的灰度調(diào)節(jié)被同 一電路控制操作，在時(shí)序上方便同步，克服了各燈灰度數(shù)據(jù)傳傳輸延時(shí)不同造成的顯示失 真。
所述各個(gè)可編程電流源可以采用完全一樣的電路結(jié)構(gòu)，本發(fā)明中命名不同僅代表 連接的LED燈顏色不同?？删幊屉娏髟纯梢圆捎萌鐖D3的結(jié)構(gòu)，包括運(yùn)算放大器14、調(diào)整 管15、電阻16，運(yùn)算放大器14的正輸入端接電流調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓17，負(fù)輸入端與調(diào)整管15源 級和電阻16—端連接，電阻另一端接地，運(yùn)算放大器14輸出端與調(diào)整管15柵極連接，使電 阻16壓降等于電流調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓，則電阻電流等于電流調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓的電壓值除以電阻 阻值，LED燈18與調(diào)整管和電阻串聯(lián)使LED燈18電流與電阻電流相等。通過設(shè)定電阻值 或電流調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓的電壓值設(shè)定可編程電流源正常開啟時(shí)的電流大小。
可編程電流源的周期性開關(guān)可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)，以上述具體實(shí)施方式
為例， 可以在調(diào)整管15柵極接一個(gè)下拉N管，下拉N管的源級接地，漏級與調(diào)整管柵極連接，下拉 N管的柵極上輸入一個(gè)周期性開關(guān)信號，周期性打開該下拉N管，柵極電壓被周期性拉低， 實(shí)現(xiàn)調(diào)整管的周期性開關(guān)，從而達(dá)到與調(diào)整管串聯(lián)的LED燈18周期性開關(guān)的目的。顯然下 拉也可以使用NPN管采用本領(lǐng)域公知的類似連接方式實(shí)現(xiàn)。
優(yōu)選的，各個(gè)LED灰度調(diào)節(jié)電路通過灰度數(shù)據(jù)輸入端口 23和灰度數(shù)據(jù)輸出端口 24 依次信號連接，任一 LED灰度調(diào)節(jié)電路的灰度數(shù)據(jù)輸出端口 24和下一 LED灰度調(diào)節(jié)電路的 灰度數(shù)據(jù)輸入端口 23連接。顯然，首個(gè)LED灰度調(diào)節(jié)電路的灰度數(shù)據(jù)輸入端口作為所述全 彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路的灰度數(shù)據(jù)輸入端，與外接的系統(tǒng)控制器連接，末尾LED灰度調(diào) 節(jié)電路的灰度數(shù)據(jù)輸出端口可以懸空?；叶日{(diào)節(jié)數(shù)據(jù)從首個(gè)LED灰度調(diào)節(jié)電路輸入，依次 對后續(xù)全部LED灰度調(diào)節(jié)電路輸入數(shù)據(jù)，對外設(shè)的定義灰度數(shù)據(jù)的數(shù)字電路僅需一個(gè)輸出 端，即可達(dá)到對全部LED灰度調(diào)節(jié)電路進(jìn)行灰度數(shù)據(jù)輸入的目的。
各個(gè)LED灰度調(diào)節(jié)電路可以采用自帶時(shí)鐘對數(shù)據(jù)讀寫進(jìn)行操作，優(yōu)選的，本發(fā)明 所述全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路可以使用一個(gè)時(shí)鐘對各個(gè)LED灰度調(diào)節(jié)電路進(jìn)行操作，LED 灰度調(diào)節(jié)電路包括時(shí)鐘輸入端口 21、時(shí)鐘輸出端口 22和連接上述端口的時(shí)鐘緩沖模塊，所 述時(shí)鐘緩沖模塊還與所述灰度解碼模塊控制連接，任一 LED灰度調(diào)節(jié)電路的時(shí)鐘輸出端口 22和下一 LED灰度調(diào)節(jié)電路的時(shí)鐘輸入端口 21連接。時(shí)鐘緩沖模塊對輸入的時(shí)鐘信號進(jìn) 行驅(qū)動能力增強(qiáng)，避免時(shí)鐘傳輸距離過長造成的信號衰減。
時(shí)鐘緩沖模塊可以采用多級反相器串聯(lián)、RC延時(shí)等實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明給出一種具體實(shí) 施方式所述時(shí)鐘緩沖電路包括時(shí)鐘輸入級、電容13、電平檢測電路6、上拉電路8、下拉電 路9、時(shí)鐘輸出級和邏輯控制電路11，時(shí)鐘輸入級的輸出端與電平檢測電路6的輸入端連接 于A點(diǎn)，A點(diǎn)還連接有電容13、及上拉電路8和下拉電路9的輸出端，電容另一端接固定直 流電平，優(yōu)選可以接地；所述電平檢測電路6對A點(diǎn)電壓進(jìn)行檢測，并輸出檢測信號至?xí)r鐘 輸出級；所述邏輯控制電路11與時(shí)鐘輸入級、上拉電路8和下拉電路9連接，控制上拉電路和下拉電路分別在時(shí)鐘的高電平時(shí)間和低電平時(shí)間開啟。
時(shí)鐘信號從時(shí)鐘輸入端口 7輸入，當(dāng)時(shí)鐘信號上升沿通過時(shí)鐘輸入級后，上拉電 路8開始工作，此時(shí)下拉電路9關(guān)閉，上拉電路8對電容13進(jìn)行充電，充電至高于電平檢測 電路的檢測電平時(shí)，電平檢測電路輸出信號從低變高，充電時(shí)間即為時(shí)鐘信號上升沿和電 平檢測電路輸出信號上升沿之間的延時(shí)。在時(shí)鐘信號的高電平階段，電容電壓被上拉電路 拉升至電源電壓。當(dāng)時(shí)鐘信號下降沿通過時(shí)鐘輸入級，下拉電路工作，同時(shí)上拉電路關(guān)閉， 對電容進(jìn)行放電，放電至低于電平檢測電路的檢測電平時(shí)，電平檢測電路輸出信號從高變 低，放電時(shí)間即為時(shí)鐘信號下降沿和電平檢測電路輸出信號下降沿之間的延時(shí)。這里假設(shè) 電平檢測電路的延時(shí)可以忽略不計(jì)，實(shí)際上，通常電平檢測電路的延時(shí)與電容充放電延時(shí) 相比相當(dāng)小，并且由于電平檢測電路的延時(shí)難以精確控制，因此延時(shí)長短的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于 電容充放電時(shí)間和電平檢測電路的檢測精度。
上述電路結(jié)構(gòu)采用在時(shí)鐘的上升或下降沿時(shí)開始對電容充放電，電容充電或放電 到電平檢測電路的檢測電平時(shí)再翻轉(zhuǎn)信號，造成信號輸出沿的延時(shí)。
如圖2所示，給出若干可以組合優(yōu)選的實(shí)施方式，例如上拉和下拉電路可以采用 電流源實(shí)現(xiàn)，電流源在設(shè)計(jì)上容易實(shí)現(xiàn)互相匹配，使上拉電流和下拉電流在各種條件下都 相等。并且以現(xiàn)有技術(shù)，恒溫電流源容易實(shí)現(xiàn)，使充電和放電電流不隨溫度變化而變化。相 對RC延時(shí)，電流源充放電延時(shí)避免了電阻隨工藝偏差帶來的延時(shí)漂移。
電平檢測電路優(yōu)選的是一個(gè)比較器電路，比較器正端連接一個(gè)檢測基準(zhǔn)電壓12， 例如1. 2V左右的直流電平。檢測基準(zhǔn)電壓通常選擇在電源電壓的一半附近，一方面使比較 器在該基準(zhǔn)電壓作為比較輸入電壓時(shí)性能較好，同時(shí)電容13充放電時(shí)電容上的電壓降大 致相同，便于充放電電流設(shè)置。
從設(shè)計(jì)簡潔考慮，電平檢測電路也可以采用簡單的邏輯門，例如一個(gè)反相器，以反 相器的反轉(zhuǎn)電平作為檢測電壓，但反相器的反轉(zhuǎn)電平隨工藝溫度等因素偏差較大。
時(shí)鐘輸入級和時(shí)鐘輸出級可以由一個(gè)RS觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，時(shí)鐘信號從RS觸發(fā)器的R 端輸入，Q端去時(shí)鐘信號輸出端10連接輸出；QN端與A點(diǎn)連接，S端與電平檢測電路的輸出 端連接。該實(shí)現(xiàn)方式簡單可靠，僅兩個(gè)與門即可實(shí)現(xiàn)。
從系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)的時(shí)鐘走線長度和一定的設(shè)計(jì)余量考慮，所述時(shí)鐘緩沖模塊的輸出 時(shí)鐘相對輸入時(shí)鐘延時(shí)最好為300納秒，在250-350納秒范圍內(nèi)也可接受。上述延時(shí)的實(shí) 現(xiàn)通過設(shè)定電容和電平檢測電路檢測電平的大小，綜合考慮其他電路的延時(shí)，本領(lǐng)域內(nèi)技 術(shù)人員容易達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
對本發(fā)明所述的灰度解碼模塊，本發(fā)明提供一種具體實(shí)施方式
，所述灰度解碼模 塊包括移位寄存器組和灰度輸出模塊組，所述移位寄存器組包含M個(gè)串聯(lián)的移位寄存器1， 其中首位移位寄存器的輸入端5輸入灰度數(shù)據(jù)，末位移位寄存器輸出端輸出灰度數(shù)據(jù)；首 位移位寄存器的輸入端5可以與灰度數(shù)據(jù)輸入端口直接連接，也可以在中間插入緩沖級電 路，末位移位寄存器輸出端可以與灰度數(shù)據(jù)輸出端口直接連接，也可以在中間插入緩沖級 電路。
本發(fā)明還提供一種時(shí)鐘檢測電路，如圖6所示，由三個(gè)反相器，三個(gè)兩輸入與非 門，一個(gè)兩輸入或非門和一個(gè)緩沖器組成，連接關(guān)系如圖6所示唯一確定，本領(lǐng)域技術(shù)人員 從圖6可以毫無疑問確定唯一的各個(gè)門級電路之間連接關(guān)系，這里不再贅述。時(shí)鐘探測輸入端25接收時(shí)鐘信號，時(shí)鐘探測輸入端輸出檢測信號，檢測信號與時(shí)鐘信號的延時(shí)Tl主要 由緩沖器提供。時(shí)鐘探測觸發(fā)端輸入觸發(fā)信號。所述時(shí)鐘檢測電路提供如下功能當(dāng)時(shí)鐘 探測觸發(fā)端輸入觸發(fā)信號時(shí)，對25端接收的信號延時(shí)Tl后輸出到26。對灰度解碼模塊， 由于必須利用時(shí)鐘的沿作為數(shù)據(jù)讀寫的起始，當(dāng)外接時(shí)鐘信號來臨后，延時(shí)Tl再開始進(jìn)行 數(shù)據(jù)讀寫。所述灰度輸出模塊組包括第一灰度輸出模塊、第二灰度輸出模塊和第三灰度輸出模 塊，各灰度輸出模塊由N輸入與計(jì)算電路和由N個(gè)D觸發(fā)器串聯(lián)而成的時(shí)鐘分頻電路組成， 所述N個(gè)D觸發(fā)器的使能端與N個(gè)所述移位寄存器的寄存數(shù)據(jù)輸出端一一對應(yīng)連接；所述 N個(gè)D觸發(fā)器的輸出端與N輸入與計(jì)算電路的N個(gè)輸入端一一連接，所述N輸入與計(jì)算電路 的輸出端與所述可編程電流源的所述灰度控制電路控制連接；其中M、N為正整數(shù)且M=3N，且每一移位寄存器的寄存數(shù)據(jù)輸出端只連接一個(gè)D觸發(fā)器。
時(shí)鐘信號從首個(gè)D觸發(fā)器的輸入端4輸入，D觸發(fā)器以本領(lǐng)域公知的方式串聯(lián)成 時(shí)鐘分頻器連接方式，即第一個(gè)D觸發(fā)器輸出的時(shí)鐘頻率與輸入時(shí)鐘頻率相同，第二個(gè)D觸 發(fā)器輸出時(shí)鐘頻率等于輸入時(shí)鐘頻率的二分之一，其余以此類推。相應(yīng)的，各個(gè)D觸發(fā)器輸 出時(shí)鐘頻率單周期內(nèi)的高占空比時(shí)間依次加倍。N輸入與計(jì)算電路將各個(gè)D觸發(fā)器的時(shí)鐘 信號輸入和對應(yīng)D觸發(fā)器從移位寄存器讀取的數(shù)據(jù)綜合處理。輸出一個(gè)占空比與上述時(shí)鐘 信號和讀取的數(shù)據(jù)相關(guān)的方波，該方波信號的占空比即為可編程電流源的開關(guān)占空比。
全彩LED屏幕顯示色彩以16. 7M色為主流，每個(gè)單色(即紅綠藍(lán)三色之一)LED 燈需要8位灰度數(shù)據(jù)定義，以單色LED燈輸入8位數(shù)據(jù)定義灰階即N=8為例，本發(fā)明的灰度 控制顯示原理為構(gòu)成一個(gè)完整像素需要紅綠藍(lán)三色LED三組灰度數(shù)據(jù)，當(dāng)單色LED燈的灰度數(shù)據(jù)Hl位 數(shù)為8時(shí)，每個(gè)像素點(diǎn)的灰度數(shù)據(jù)H3位數(shù)M=3N=24?；叶葦?shù)據(jù)H3輸入到灰度解碼模塊的移 位寄存器組，從H3首位開始依次存儲到串聯(lián)的24個(gè)移位寄存器中，像素灰度數(shù)據(jù)H3存儲 完畢后，第一至第三灰度輸出模塊共24個(gè)D觸發(fā)器按照預(yù)先定義的數(shù)據(jù)地址對應(yīng)關(guān)系，從 24個(gè)移位寄存器中讀取數(shù)據(jù)，每個(gè)灰度輸出模塊的8個(gè)D觸發(fā)器將讀取的灰度數(shù)據(jù)通過8 輸入與計(jì)算電路輸出每個(gè)單色LED燈的灰度定義，通過三個(gè)單色LED燈的灰度組合，達(dá)到顯 示28*28*28=16. 7M色的像素灰階度顯示效果。
優(yōu)選的，為方便設(shè)計(jì)和輸入灰度數(shù)據(jù)，所述移位寄存器組的第I至N、第N+1至2N、 第2N+1至第M個(gè)移位寄存器的寄存數(shù)據(jù)輸出端分別與第一、第二和第三灰度輸入模塊中N 個(gè)D觸發(fā)器的使能端連接。
即所述第一灰度輸出模塊中N個(gè)D觸發(fā)器的使能端與所述移位寄存器組的前N個(gè) 移位寄存器的寄存數(shù)據(jù)輸出端一一對應(yīng)連接，第二灰度輸出模塊中N個(gè)D觸發(fā)器的使能端 與所述移位寄存器組的中間N個(gè)移位寄存器的寄存數(shù)據(jù)輸出端一一對應(yīng)連接，第三灰度輸 出模塊中N個(gè)D觸發(fā)器的使能端與所述移位寄存器組的后N個(gè)移位寄存器的寄存數(shù)據(jù)輸出 端一一對應(yīng)連接。例如N=8時(shí)，24個(gè)串聯(lián)D觸發(fā)器中，前面連續(xù)8個(gè)與第一灰度輸出模塊的 D觸發(fā)器連接，中間連續(xù)8個(gè)與第一灰度輸出模塊的D觸發(fā)器連接，最后連續(xù)8個(gè)與第三灰 度輸出模塊的D觸發(fā)器連接。
采用N位數(shù)據(jù)定義單色LED燈灰階度有各種實(shí)現(xiàn)方法，本發(fā)明具體采用下述全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)方法從灰度數(shù)據(jù)輸入端口輸入灰度調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，所述灰度調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)包括若干首尾連接的包含M個(gè)字節(jié)的灰度數(shù)據(jù)，每個(gè)灰度數(shù)據(jù)對所述全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路中的一個(gè)可編程電流源組進(jìn)行灰度定義，第I至N、第N+1至2N、第2N+1至第M個(gè)字節(jié)分別定義第一、第二和第三可編程電流源的開關(guān)占空比；定義方法為
權(quán)利要求
1.全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路，包括若干LED灰度調(diào)節(jié)電路，所述LED灰度調(diào)節(jié)電路包括至少一個(gè)可編程電流源組，其特征在于所述LED灰度調(diào)節(jié)電路包括時(shí)鐘輸入端口(21)、 時(shí)鐘輸出端口(22)和連接上述端口的時(shí)鐘緩沖模塊；所述可編程電流源組包括第一可編程電流源、第二可編程電流源和第三可編程電流源，所述LED灰度調(diào)節(jié)電路還包括灰度數(shù)據(jù)輸入端口(23)、灰度數(shù)據(jù)輸出端口(24)和灰度解碼模塊，所述灰度解碼模塊與灰度數(shù)據(jù)輸入端口、灰度數(shù)據(jù)輸出端口和各個(gè)可編程電流源連接，并可以使可編程電流源以設(shè)定的占空比周期性開關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路，其特征在于各個(gè)LED灰度調(diào)節(jié)電路通過灰度數(shù)據(jù)輸入端口(23)和灰度數(shù)據(jù)輸出端口(24)依次信號連接，任一 LED灰度調(diào)節(jié)電路的灰度數(shù)據(jù)輸出端口(24)和下一 LED灰度調(diào)節(jié)電路的灰度數(shù)據(jù)輸入端口(23)連接。
3.如權(quán)利要求2所述全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述時(shí)鐘緩沖模塊還與所述灰度解碼模塊控制連接，任一 LED灰度調(diào)節(jié)電路的時(shí)鐘輸出端口(22)和下一 LED灰度調(diào)節(jié)電路的時(shí)鐘輸入端口( 21)連接。
4.如權(quán)利要求3所述全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述時(shí)鐘緩沖電路包括時(shí)鐘輸入級、電容(13)、電平檢測電路(6)、上拉電路(8)、下拉電路(9)、時(shí)鐘輸出級和邏輯控制電路(11 )，時(shí)鐘輸入級的輸出端與電平檢測電路的輸入端連接于A點(diǎn)，A點(diǎn)還連接有電容(13)、及上拉電路(8)和下拉電路(9)的輸出端，電容(13)另一端接固定直流電平，所述電平檢測電路(6)對A點(diǎn)電壓進(jìn)行檢測，并輸出檢測信號至?xí)r鐘輸出級；所述邏輯控制電路(11)與時(shí)鐘輸入級、上拉電路和下拉電路連接，控制上拉電路和下拉電路分別在時(shí)鐘的高電平時(shí)間和低電平時(shí)間開啟。
5.如權(quán)利要求4所述全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述時(shí)鐘輸入級和時(shí)鐘輸出級由一個(gè)RS觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，時(shí)鐘信號從RS觸發(fā)器的R端輸入，Q端輸出；QN端與A點(diǎn)連接，S端與電平檢測電路的輸出端連接。
6.如權(quán)利要求3至5任意一項(xiàng)所述全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述時(shí)鐘緩沖模塊的輸出時(shí)鐘相對輸入時(shí)鐘延時(shí)為250-350納秒。
7.如權(quán)利要求1或2所述全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述灰度解碼模塊包括移位寄存器組和灰度輸出模塊組，所述移位寄存器組包含M個(gè)串聯(lián)的移位寄存器(I);所述灰度輸出模塊組包括第一灰度輸出模塊、第二灰度輸出模塊和第三灰度輸出模塊，各灰度輸出模塊由N輸入與計(jì)算電路和由N個(gè)D觸發(fā)器(2)串聯(lián)而成的時(shí)鐘分頻電路組成，所述N個(gè)D觸發(fā)器的使能端與N個(gè)所述移位寄存器的寄存數(shù)據(jù)輸出端一一對應(yīng)連接； 所述N個(gè)D觸發(fā)器的輸出端與N輸入與計(jì)算電路的N個(gè)輸入端一一連接，所述N輸入與計(jì)算電路的輸出端與所述可編程電流源的所述灰度控制電路控制連接；其中M、N為正整數(shù)且M=3N，且每一移位寄存器的寄存數(shù)據(jù)輸出端只連接一個(gè)D觸發(fā)器(2)。
8.如權(quán)利要求7所述全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述移位寄存器組的第I至N、第N+1至2N、第2N+1至第M個(gè)移位寄存器的寄存數(shù)據(jù)輸出端分別與第一、第二和第三灰度輸入模塊中N個(gè)D觸發(fā)器的使能端連接。
9.如權(quán)利要求7或8任意一項(xiàng)所述全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路，其特征在于N=8，M=24。
10.全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)方法，基于如權(quán)利要求8所述全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路， 其特征在于包括從灰度數(shù)據(jù)輸入端口輸入灰度調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的步驟，所述灰度調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)包括若干首尾連接的包含M個(gè)字節(jié)的灰度數(shù)據(jù)，每個(gè)灰度數(shù)據(jù)對所述全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路中的一個(gè)可編程電流源組進(jìn)行灰度定義，第I至N、第N+1至2N、第2N+1至第M個(gè)字節(jié)分別定義第一、第二和第三可編程電流源的開關(guān)占空比；定義方法為N-1其中G為開關(guān)占空比，i為N個(gè)字節(jié)中各個(gè)字節(jié)的序號，i為大于O且小于N的正整數(shù)， Di為灰度數(shù)據(jù)第i個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制值，取值O或I。
全文摘要
全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)電路，包括若干LED灰度調(diào)節(jié)電路，所述LED灰度調(diào)節(jié)電路包括至少一個(gè)可編程電流源組，可編程電流源組包括第一可編程電流源、第二可編程電流源和第三可編程電流源，所述LED灰度調(diào)節(jié)電路還包括灰度數(shù)據(jù)輸入端口、灰度數(shù)據(jù)輸出端口和灰度解碼模塊，所述灰度解碼模塊與灰度數(shù)據(jù)輸入端口、灰度數(shù)據(jù)輸出端口和各個(gè)可編程電流源連接，并可以使可編程電流源以設(shè)定的占空比周期性開關(guān)。全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)方法，通過定義占空比調(diào)節(jié)像素點(diǎn)的顯示色彩。采用本發(fā)明所述的全彩LED陣列灰度調(diào)節(jié)方法及電路，從硬件上實(shí)現(xiàn)了三色LED燈組合顯示像素顏色的同步性，克服了顯示失真。
文檔編號G09G3/32GK103000143SQ201210565279
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者趙翔 申請人:成都巨芯科技有限公司