一种延长使用寿命的LED显示模块和具有该模块的太阳能设备的制作方法

一种延长使用寿命的led显示模块和具有该模块的太阳能设备
技术领域
1.本实用新型涉及led显示驱动电路技术领域，尤其涉及一种延长使用寿命的led显示模块和具有该模块的太阳能设备。


背景技术：

2.led显示模块又称led显示屏、led点阵显示屏等，是通过驱动led点阵中的某些led亮起来显示文字等消息。led显示模块一般用于户外广告显示、消息提醒等。led显示模块需要通电使用，而在户外供电不便的地方，则一般是通过太阳能来进行供电。太阳能设备在户外供电不便的地方可以方便地给用电模块提供电能，如山区或者景区等。
3.这种led显示模块与太阳能结合的产品也存在现有的专利中，如中国专利的专利号：201120149843.x，专利名称：具有太阳能语音提示及led显示功能的森林防火宣传牌，就公开了一种具有太阳能语音提示及led显示功能的森林防火宣传牌,包括太阳能电池板、太阳能充放电控制单元、电源单元、人体红外感应单元、语音单元、播放单元、时控单元、电源转换单元、显示控制单元以及显示单元,借此,本实用新型可实现由led显示屏显示、加深人们的防火意识,同时可以在有人经过时语音播放防火注意事项,无人经过时无声,既达到了提醒的目的,又节省了电力。并且使用太阳能供电,完全自动化控制,无人值守,节省了人力资源。或者如中国专利号：201710245979.2，专利名称：一种空心太阳能板点阵显示屏，公开了一种空心太阳能板点阵显示屏，包括基板、灯珠、太阳能板，太阳能板是具有空心结构；空心结构贯穿太阳能板或有透明材料覆盖；灯珠与太阳能板的空心结构相对应。该专利的目的在于充分利用点阵屏的间距和所占空间，实现空间的高利用率，大大增加太阳能的利用率；为显示屏增加防水功能；可以一次性将整个太阳能板替换，大大提高拆装效率。
4.正是由于太阳能led显示模块一般都是放在户外使用，经常也是用在偏远地区，所以太阳能led显示模块产品的维护相对是不便的。申请人在使用该产品发现，led显示模块存在某些led点失效的问题，即led显示模块某些led点在使用一段时间后就会出现无法点亮的问题，给显示带来问题，影响led显示模块的正常显示。同时由于太阳能led显示模块位置偏远维护相对较麻烦，则led显示模块显示异常会进一步带来维护成本的上升。


技术实现要素：

5.为此，需要提供一种延长使用寿命的led显示模块和具有该模块的太阳能设备，解决现有led显示模块在使用一段时间会存在某些led点失效的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了一种延长使用寿命的led显示模块，包括主控芯片、led扫描驱动芯片、保护二极管和led点阵单元，所述主控芯片的控制输出引脚与所述led扫描驱动芯片的控制输入引脚连接，所述led点阵单元包括n行的led点阵行和m列的led点阵列，所述保护二极管的数量为n个，每一行led点阵行的阳极连接在一起后再分别与一个保护二极管的负极连接，每一个保护二极管的正极分别与所述led扫描驱动芯片的一个
引脚连接，每一列led点阵列的阴极连接在一起后再分别与所述led扫描驱动芯片的一个引脚连接。
7.在某些实施例中，还包括保护电阻，所述保护电阻的数量为n个，每个所述保护二极管连接有一个保护电阻，所述保护二极管的正极通过所述保护电阻再与所述led扫描驱动芯片的一个引脚连接。
8.在某些实施例中，所述保护二极管为硅二极管。
9.在某些实施例中，所述保护二极管为4148二极管。
10.在某些实施例中，所述led扫描驱动芯片、保护二极管和led点阵单元的数量为两组，每组的led点阵单元用于显示单独信息。
11.在某些实施例中，还包括驱动放大三极管，所述主控芯片的控制输出引脚通过所述三极管与所述led扫描驱动芯片的控制输入引脚连接。
12.在某些实施例中，所述主控芯片为wifi芯片。
13.本实用新型还提供一种具有led显示模块的太阳能设备，所述的太阳能设备包含有led显示模块和太阳能模块，所述太阳能模块的电源输出端与led显示模块的电源输入端连接，所述led显示模块为本实用新型实施例任意一项所述的一种延长使用寿命的led显示模块。
14.区别于现有技术，上述技术方案通过主控芯片、led扫描驱动芯片和led点阵单元，可以实现led点阵的行列扫描，行列扫描可以减少控制芯片所需的控制引脚数量。而后通过在led阵列上连接保护二极管，可以对扫描过程中led的电荷进行缓冲，避免led上的电荷与led扫描驱动芯片上的电荷瞬间叠加，形成类似电荷泵效应造成led两端的电压瞬间过载，从而避免led因为led的扫描而损坏，从而延长了led点阵的使用寿命。
附图说明
15.图1为本实用新型的公开实施例所述的led显示模块的led扫描驱动芯片和保护二极管的电路结构示意图；
16.图2为本实用新型的公开实施例所述的led显示模块的led点阵单元的电路结构示意图；
17.图3为本实用新型的公开实施例所述的led显示模块的主控芯片的电路结构示意图；
18.图4为本实用新型的公开实施例所述的led显示模块的三极管驱动的电路结构示意图；
19.图5为本实用新型的公开实施例所述的太阳能设备的供电结构示意图。
具体实施方式
20.为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
21.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本技术
中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。
22.除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本技术所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本技术。
23.在本技术的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，表示：存在a，存在b，以及同时存在a和b这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。
24.在本技术中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。
25.在没有更多限制的情况下，在本技术中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。
26.与《审查指南》中的理解相同，在本技术中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本技术实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。
27.在本技术实施例的描述中，所使用的与空间相关的表述，诸如“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“垂直”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等，所指示的方位或位置关系是基于具体实施例或附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术的具体实施例或便于读者理解，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的位置、特定的方位、或以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。
28.除非另有明确的规定或限定，在本技术实施例的描述中，所使用的“安装”“相连”“连接”“固定”“设置”等用语应做广义理解。例如，所述“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体设置；其可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通信连接；其可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；其可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本技术所属技术领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语在本技术实施例中的具体含义。
29.请参阅图1到图5，本实用新型提供一种延长使用寿命的led显示模块，包括主控芯片ic1、led扫描驱动芯片ic2和ic3、保护二极管(d1-d14)和led点阵单元，所述主控芯片用于控制led扫描驱动芯片，从而实现对led点阵单元的驱动和显示。所述主控芯片的控制输出引脚与所述led扫描驱动芯片的控制输入引脚连接，所述led点阵单元包括n行的led点阵行和m列的led点阵列，所述保护二极管的数量为n个，每一行led点阵行的阳极连接在一起后再分别与一个保护二极管的负极连接，每一个保护二极管的正极分别与所述led扫描驱动芯片的一个引脚连接，每一列led点阵列的阴极连接在一起后再分别与所述led扫描驱动
芯片的一个引脚连接。
30.本实用新型中，主控芯片ic1用于实现扫描驱动，可以是可编程逻辑阵列或者单片机芯片，单片机芯片如可以是stm32芯片或者stc芯片等。led为发光二极管，是一种常用的发光器件，含有电致发光的半导体材料芯片，通过电子与空穴复合释放能量发光，它在照明领域应用广泛。发光二极管可高效地将电能转化为光能，在现代社会具有广泛的用途。n的数量与led点阵的行数有关，可以根据实际的需要选择。本实用新型的图1中以n为7进行说明。本实用新型在使用时，通过主控芯片、led扫描驱动芯片和led点阵单元，可以实现led点阵的行列扫描，行列扫描可以减少控制芯片所需的控制引脚数量。而后通过在led阵列上连接保护二极管，可以对扫描过程中led的电荷进行缓冲，避免led上的电荷与led扫描驱动芯片上的电荷瞬间叠加，形成类似电荷泵效应造成led两端的电压瞬间过载，从而避免led因为led的扫描而损坏，从而延长了led点阵的使用寿命。
31.为了进一步提高保护能力，在某些实施例中，还包括保护电阻(r27-r40)，所述保护电阻的数量为n个，每个所述保护二极管连接有一个保护电阻，所述保护二极管的正极通过所述保护电阻再与所述led扫描驱动芯片的一个引脚连接。通过保护电阻，可以进一步缓冲和限制导通时冲击led点阵的电荷，避免led点阵损坏的情况，延长led点阵的使用寿命。电阻的阻值不宜过大，过大的电阻也会导致能力的损耗，优选地可以如图中所示为22欧。
32.优选地，在某些实施例中，所述保护二极管为硅二极管。硅二极管相对于锗二极管具有更高的导通压降，同时在反向电压下，硅管的漏电流要比锗管的漏电流小得多。这样可以进一步避免电荷快速冲击到led点阵已经避免led点阵的电荷通过二极管反向漏到led扫描驱动芯片，避免了电荷的过多堆积和冲击，延长led点阵的使用寿命。在某些实施例中，所述保护二极管为4148二极管。4148二极管为常见二极管，成本低，而且效果相对较好。
33.在某些实施例中，如图1和图2所示，所述led扫描驱动芯片、保护二极管和led点阵单元的数量为两组，每组的led点阵单元用于显示单独信息。如一组led点阵单元可以显示温度等信息，另一组led点阵单元可以显示日期信息，从而实现多种信息的显示，可以适用于不同的使用场景。
34.在某些实施例中，由于led点阵单元的数量可能较多，此时led扫描驱动芯片的数量就较多，较多的led芯片都与主控芯片连接可能存在主控芯片驱动能力不够的问题。为了实现主控芯片具有足够的驱动能力驱动多个led扫描驱动芯片，如图4所示，本实用新型还包括驱动放大三极管(q2到q4)，所述主控芯片的控制输出引脚通过所述三极管与所述led扫描驱动芯片的控制输入引脚连接。驱动放大三极管(q2到q4)实现了主控芯片对led扫描驱动芯片驱动能力的放大，可以实现多个led扫描驱动芯片的驱动。
35.在某些实施例中，如图3所示，所述主控芯片为wifi芯片(如图中维esp8266，其内部也带有可编程的处理功能)，wifi在中文里又称作“移动热点”，是wi-fi联盟制造商的商标作为产品的品牌认证，是一个创建于ieee802.11标准的无线局域网技术。wifi则是通过无线电波来连网；常见的就是一个无线路由器，那么在这个无线路由器的电波覆盖的有效范围都可以采用wifi连接方式进行联网。这样主控芯片通过wifi还可以实现对无线信息的收发。
36.需要说明的是，本实用新型的芯片(主控芯片、led扫描驱动芯片)是需要进行直流电压供电的，直流电压供电可以采用市电转直流变压器的方式，或者采用电池而后通过稳
压芯片或者dcdc芯片进行电压转换后进行供电。电压的转换可以采用多级变换的方式进行，如先降压到一个电压如12v后，再降压到芯片的工作电压如3.3v或者5v等。这些电压转换都有较为成熟的现有电路，可以直接采用现有电路实现。
37.本实用新型还提供一种具有led显示模块的太阳能设备，所述的太阳能设备包含有led显示模块和太阳能模块，所述太阳能模块的电源输出端与led显示模块的电源输入端连接，所述led显示模块为本实用新型实施例任意一项所述的一种延长使用寿命的led显示模块。如图5所示，太阳能模块是用于给led显示模块供电的，太阳能模块可以是5v的太阳能模块，而后通过一个电压转换芯片u2转换为3v的电压，提供给led显示模块的主控芯片进行供电。由于太阳能模块夜晚会没有电，此时也可以外接一个电池vbat给led显示模块供电，保证led显示模块的持续供电。由于本实用新型的led显示模块通过主控芯片、led扫描驱动芯片和led点阵单元，可以实现led点阵的行列扫描，行列扫描可以减少控制芯片所需的控制引脚数量。而后通过在led阵列上连接保护二极管，可以对扫描过程中led的电荷进行缓冲，避免led上的电荷与led扫描驱动芯片上的电荷瞬间叠加，形成类似电荷泵效应造成led两端的电压瞬间过载，从而避免led因为led的扫描而损坏，从而延长了led点阵的使用寿命。这样在作为具有led显示模块的太阳能设备时，可以减少太阳能设备需要维修频次，降低维护成本。
38.需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。