本發明涉及LED顯示技術，更具體地，涉及LED顯示屏及其保護電路及控制方法。

背景技術：

在LED顯示屏使用的像素元件是LED。LED顯示屏具有以下方面的優越性：高灰度、寬可視角度、豐富的色彩以及可定制的屏幕形狀。因此，LED顯示屏被廣泛應用于工業、交通、商業廣告、信息發布、體育比賽等各個領域。在LED顯示屏中，可以采用電流控制法和導通時間控制法來實現多級灰度。在電流控制法中，通過調節LED中流過的電流大小來控制其灰度。在導通時間控制法中，維持恒流驅動，通過改變占空比來控制LED的灰度。

在實際產品中，已經廣泛地采用逐位分時顯示的導通時間控制法，根據灰度數據來表現多級灰度。為此，在LED顯示屏系統中，控制端與顯示屏端進行通信，向后者提供數據信號和控制信號。該控制信號例如包括時鐘信號、使能信號和鎖存信號。LED顯示屏端的驅動電路接收數據信號，并且在控制信號的控制下進行鎖存。LED顯示屏端的驅動電路根據數據信號點亮/熄滅對應的LED，以實現圖像信息的顯示。

然而，LED顯示屏經常存在著通信異常中斷的情形，例如，因故障或停電等原因造成控制端停止工作時，或控制端與顯示屏端的信號線脫落。此時，LED顯示屏端的鎖存數據未清零，由于保存了通信中斷之前的數據，LED顯示屏會出現錯誤的顯示內容、或全屏隨機閃爍、或圖像混亂。顯示屏的通信異常中斷不僅導致圖像顯示錯誤，而且可能導致LED長時間點亮，導致LED屏的功耗增加以降低LED的壽命降低。

技術實現要素：

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種LED顯示屏及其保護電路及控制方法，其中采用保護電路在通信異常時禁用LED顯示屏，從而改善圖像顯示以及降低LED屏功耗和延長LED屏壽命。

根據本發明的第一方面，提供一種用于LED顯示屏的控制方法，所述LED顯示屏包括用作像素的多個LED，所述方法包括：提供串行數據信號、時鐘信號和第一輸出使能信號；對所述時鐘信號進行濾波以產生第二輸出使能信號；根據第一輸出使能信號和第二輸出使能信號產生第三輸出使能信號；以及根據所述串行數據信號向所述多個LED提供驅動電流，其中，所述第三輸出使能信號用于啟用或禁用向所述LED提供驅動電流。

優選地，在所述第一輸出使能信號和所述第二輸出使能信號均有效時，所述第三輸出使能信號有效，以及在所述第一輸出使能信號和所述第二輸出使能信號任一個無效時，所述第三輸出使能信號無效。

優選地，所述第一輸出使能信號和所述第二輸出使能電路在高電平時有效，所述第三使能信號在低電平時有效。

根據本發明的第二方面，提供一種LED顯示屏，包括：LED顯示控制器，用于提供串行數據信號、時鐘信號和第一輸出使能信號；LED保護電路，與所述LED顯示控制器相連接，根據所述時鐘信號和所述第一輸出使能信號產生所述第三輸出使能信號；以及多個LED驅動電路，與所述LED顯示控制器和所述LED保護電路相連接，根據所述串行數據信號提供驅動電流，多個LED，與所述多個LED驅動電路相連接，并且在驅動電流的作用下點亮，從而作為所述LED顯示屏的像素。

優選地，所述多個LED驅動電路分別驅動所述多個LED中的相應一組LED。

優選地，所述多個LED驅動電路彼此級聯連接，并且安裝在多個LED單元板上。

優選地，所述多個LED驅動電路包括鄰近所述LED顯示控制器的第一LED驅動電路，所述LED驅動電路位于所述LED顯示控制器和所述第一LED驅動電路之間，從而向所述多個LED驅動電路提供公共的所述第三輸出使能信號。

優選地，所述LED保護電路包括多個保護模塊，所述多個保護模塊分別與所述多個LED驅動電路相連接，從而向所述多個LED驅動電路分別提供各自的所述第三輸出使能信號。

優選地，所述多個LED驅動電路分別與相應的一個保護模塊集成在同一個芯片中。

優選地，所述多個LED驅動電路分別包括：恒流源電路，用于根據串行數據信號，向LED驅動電路的輸出端提供驅動電流；以及輸出使能電路，用于根據所述第三輸出使能信號，啟用或禁用所述恒流源電路。

優選地，所述恒流電路包括：恒流源，用于產生大致恒定的電流作為驅動電流；以及開關管，與所述恒流源串聯連接，在所述開關管導通時，在LED驅動電路的輸出端提供所述驅動電流。

優選地，所述輸出使能電路包括：非門，用于接收所述第三輸出使能信號，并且產生所述第三輸出使能信號的反相信號；以及與門，用于接收所述第三輸出使能信號的反相信號以及所述串行數據信號，并且向所述開關管提供開關控制信號，以控制所述開關管的導通狀態。

優選地，所述LED驅動電路還包括：移位寄存器，用于對所述串行數據信號進行移位以及存儲多位數字值；以及鎖存器，用于暫時寄存并且向所述輸出使能電路提供所述多位數字值，其中，所述LED顯示控制器向所述移位寄存器提供所述時鐘信號和所述串行數據信號，所述LED顯示控制器向所述鎖存器提供鎖存信號。

根據本發明的第三方面，提供一種用于LED顯示屏的保護電路，包括：濾波電路，用于接收時鐘信號，以及對時鐘信號進行濾波以產生第二輸出使能信號；邏輯電路，與所述濾波電路相連接，用于接收所述第二輸出使能信號，并且接收第一輸出使能信號，以及根據第一輸出使能信號和第二輸出使能信號產生第三輸出使能信號，其中，所述第三輸出使能信號用于啟用或禁用向所述LED顯示屏的LED提供驅動電流。

優選地，所述濾波電路包括選自RC濾波電路、LC濾波電路、有源低通濾波電路中的一種。

優選地，所述邏輯電路的工作使得在所述第一輸出使能信號和所述第二輸出使能信號均有效時，所述第三輸出使能信號有效，以及在所述第一輸出使能信號和所述第二輸出使能信號任一個無效時，所述第三輸出使能信號無效。

優選地，所述邏輯電路為與非門，所述第一輸出使能信號和所述第二輸出使能電路在高電平時有效，所述第三使能信號在低電平時有效。

根據本發明實施例的LED保護電路通過檢測時鐘信號，產生第二輸出使能信號，進一步根據第一輸出使能信號和第二輸出使能信號產生第三輸出使能信號。LED驅動電路根據第三輸出使能信號啟用或禁用輸出端。因此，在LED顯示控制器與LED單元板之間的通信斷開時，由于第一輸出使能信號和第二輸出使能信號均為無效狀態，因此可以禁用LED驅動電路的輸出端，直至通信恢復正常。

進一步地，根據本發明實施例的LED顯示屏及控制方法，采用LED保護電路實現LED顯示屏無信號時的自動關斷，從而保證了LED顯示屏不出現錯誤圖像。本發明電路簡單、實用、可靠，既延長了發光二極管的使用壽命，同時還降低了系統的能耗。

附圖說明

通過以下參照附圖對本發明實施例的描述，本發明的上述以及其他目的、特征和優點將更為清楚。

圖1為根據現有技術的LED顯示屏的示意性框圖；

圖2為根據本發明實施例的LED顯示屏的示意性框圖；

圖3示出在圖2所示的LED顯示屏中采用的LED驅動電路的示意性框圖；

圖4示出在圖2所示的LED顯示屏中采用的LED保護電路的示意性框圖；

圖5示出根據本發明實施例的LED顯示屏的工作波形圖。

具體實施方式

以下將參照附圖更詳細地描述本發明的各種實施例。在各個附圖中，相同的元件采用相同或類似的附圖標記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。

本發明可以各種形式呈現，以下將描述其中一些示例。

圖1為根據現有技術的LED顯示屏的示意性框圖。LED顯示屏系統100包括LED顯示控制器110和N個串接的LED單元板120-1至120-N，其中N是大于等于1的整數。

每一個LED單元板包括A個LED驅動電路，每個LED驅動電路用于驅動B個LED，其中A和B分別是大于等于1的整數。因此，該LED顯示屏可以驅動總共N*A*B個LED。

LED顯示控制器向LED單元板120-1提供串行數據信號SDI，并且分別向LED單元板120-1至LED單元板120-N提供一組控制信號，包括時鐘信號CLK、鎖存信號LE和第一輸出使能信號OE。第一LED單元板120-1上的第一LED驅動電路從LED顯示控制器接收串行數據信號SDI，并且在移位和鎖存之后，將串行數據信號SDI輸出至該單元板上的下一個LED驅動電路。每一個LED驅動電路根據鎖存的串行數據信號SDI產生輸出信號。LED單元板120-1至LED單元板120-N中的LED驅動電路根據第一輸出使能信號OE提供驅動電流。LED按照逐位分時顯示的方式點亮或熄滅，以實現圖像信息的顯示。

例如，在導通時間控制法中，為了顯示一幀圖像，對于每一個LED像素提供16位灰度數據D[0:15]。灰度數據D[0:15]的每一位對應于不同權重的有效顯示時間，其權重采用2nT表示，其中n表示數據位。從16位灰度數據中逐位提取一個位數據，分為16次點亮/熄滅對應的LED。該LED的點亮有效時間累加的灰度效果作為該像素的灰度級。

圖2為根據本發明實施例的LED顯示屏的示意性框圖。LED顯示屏系統200包括LED顯示控制器210和N個串接的LED單元板220-1至220-N，其中N是大于等于1的整數。

每一個LED單元板包括A個LED驅動電路，每個LED驅動電路用于驅動B個LED，其中A和B分別是大于等于1的整數。因此，該LED顯示屏可以驅動總共N*A*B個LED。

LED顯示控制器210向LED單元板220-1提供串行數據信號SDI，并且分別向LED單元板220-1至LED單元板220-N提供一組控制信號，包括時鐘信號CLK、鎖存信號LE和第一輸出使能信號OE。

與圖1所示的LED顯示屏100不同，根據該實施例的LED顯示屏200還包括LED保護電路230。在該實施例中，LED保護電路230連接在LED顯示控制器210和LED單元板220-1之間，用于根據第一輸出使能信號OE和時鐘信號CLK產生第三輸出使能信號LED單元板220-1至LED單元板220-N中的LED驅動電路根據第三輸出使能信號提供驅動電流。

根據該實施例的LED顯示屏200的其他方面與圖1所示的LED顯示屏相同，在此不再進行詳述。

在該實施例中，將LED保護電路230設置在LED顯示控制器210和第一個LED單元板之間。在一個替代的實施例中，LED保護電路230可以設置在LED顯示控制器210內部，從而在控制端提供整個LED顯示屏的保護功能。在另一個替代的實施例中，LED保護電路230可以設置在LED單元板的內部，甚至與LED驅動電路集成在一起，形成單個芯片，從而提供單個LED模組的保護功能。

圖3示出在圖2所示的LED顯示屏中采用的LED驅動電路的示意性框圖。如圖3所示，LED單元板220-1至LED單元板220-N中的每個LED單元板可以包含一個或多個LED驅動電路。每個LED驅動電路具有相同的結構和功能。在此以其中一個LED驅動電路221為例進行說明。

LED驅動電路221包括移位寄存器2211、鎖存器2212、反相器U11、多個與門U0至Un、多個開關管Q0至Qn、以及多個恒流源IS0至ISn。

移位寄存器2211接收時鐘信號CLK和串行數據信號SDI，其中，時鐘信號CLK來自LED顯示控制端210，串行數據信號SDI來自LED顯示控制端210或者前一級的LED驅動電路221。在時鐘信號CLK的控制下，移位寄存器2211對串行數據信號SDI進行移位，并且將移位后的串行數據信號SDO提供至下一級的LED驅動電路221。移位寄存器2211存儲多位數字值。在鎖存信號LE的控制下，鎖存器2212暫時鎖存移位寄存器2211存儲的多位數字值。

與門U0至Un各自的第一輸入端分別連接至鎖存器2212，以接收多位數字值，第二輸入端共同連接至非門U11。非門U11的輸入端接收第三輸出使能信號非門U11與與門U0至Un一起組成輸出使能電路，在第三輸出使能信號有效時，與門U0至Un的輸出端提供多位數字值。

與門U0至Un的輸出端分別連接至開關管Q0至Qn的控制端，用于控制開關管Q0至Qn的導通和斷開。開關管Q0至Qn分別與恒流源IS0至ISn分別串聯連接在輸出端至和地之間，從而在開關管導通時在輸出端至分別提供與各個數字值相對應的驅動電流，從而驅動LED發光。

在該實施例中，第三輸出使能信號通過與門U0至Un控制輸出端至的輸出電平。當第三輸出使能信號為有效時，經反相器反相后“關斷”輸出端的與門，LED熄滅。當第三輸出使能信號為無效時，經反相器反相后“開通”輸出端的與門，允許各LED在D0～Dn為高電平時點亮。

在該實施例中，描述了圖3所示的LED驅動電路包括移位寄存器、鎖存器、由非門和多個與門組成的輸出使能電路、由恒流源和開關管串聯組成的恒流源電路。然而，本發明不限于此。本發明可以應用于任何包括輸出使能電路的驅動電路。

在該實施例中，第三輸出使能信號在低電平時有效，在高電平時無效，輸出使能電路中的反相器U11用于將第三輸出使能信號的低電平轉換成高電平，或反之。然而，本發明不限于此。如果第三輸出使能信號在高電平時有效，在低電平時有效，則可以省去輸出使能電路中的反相器U11。

圖4示出在圖2所示的LED顯示屏中采用的LED保護電路的示意性框圖。LED保護電路230例如連接在LED顯示控制器210和第一個LED單元板之間。如圖4所示，LED保護電路230包括濾波電路231和與非門U21。

濾波電路231的輸入端接收時鐘信號CLK，輸出端提供第二輸出使能信號EN。濾波電路231例如為選自RC濾波電路、LC濾波電路、有源低通濾波電路中的一種，時鐘信號CLK濾波電路231之后產生第二輸出使能信號EN。

與非門U21的第一輸入端和第二輸入端分別接收第一輸出使能信號OE和第二輸出使能信號EN，輸出端提供第三輸出使能信號

LED顯示控制器210提供的第一輸出使能信號OE在高電平時有效，使得LED點亮，在低電平時無效，使得LED熄滅。相應地，LED保護電路230提供的第三輸出使能信號在低電平時有效，使得LED點亮，在高電平時無效，使得LED熄滅。

在LED顯示屏系統的控制端與顯示屏端之間的通信正常時，濾波電路231將時鐘信號CLK的低電平過濾掉，濾波電路231產生的第二輸出使能信號EN為高電平信號。此時，若第一輸出使能信號OE為高電平，所述與非門的輸出信號即第三輸出使能信號為低電平。第三輸出使能信號控制LED驅動電路，并且在低電平時有效，從而可以點亮LED。若第一輸出使能信號OE為低電平，所述與非門的輸出信號即第三輸出使能信號為高電平。第三輸出使能信號控制LED驅動電路，并且在高電平時無效，從而可以關斷LED。

在LED顯示屏系統的控制端與顯示屏端之間的通信異常時，時鐘信號CLK沒有輸入，濾波電路231產生的第二輸出使能信號EN為低電平信號。此時，無論第一輸出使能信號OE為高電平還是低電平，所述與非門的輸出信號即第三輸出使能信號為高電平。第三輸出使能信號控制LED驅動電路，并且在高電平時有效，從而始終關斷LED。

在該實施例中，第三輸出使能信號在低電平時有效，在高電平時有效，輸出使能電路中的反相器U11用于將第三輸出使能信號的低電平轉換成高電平，或反之。然而，本發明不限于此。如果第三輸出使能信號在高電平時有效，在低電平時無效，則可以省去輸出使能電路中的反相器U11。

所述LED顯示控制器210可在LED顯示屏有故障、線斷或控制端停止工作時，關斷LED顯示屏，節省功耗，延長LED發光二極管壽命。

圖5示出根據本發明實施例的LED顯示屏的工作波形圖。圖5示出圖2中的LED顯示屏200的工作波形圖。

LED顯示控制器210向LED單元板提供串行數據信號SDI，以及包括時鐘信號CLK、鎖存信號LE和第一輸出使能信號OE的控制信號。LED保護電路230根據時鐘信號CLK產生第二輸出使能信號EN，進一步根據第一輸出使能信號OE和第二輸出使能信號EN產生第三輸出使能信號LED單元板上的LED驅動電路221采用時鐘信號、鎖存信號LE和第三輸出使能信號作為控制信號，根據串行數據信號SDI中的多位數據驅動多個LED。

如圖5所示，在LED顯示控制器210與LED單元板的正常通信期間，LED驅動電路221中的移位寄存器在時鐘信號CLK的控制下對串行數據信號SDI進行移位，并且存儲多位數據用于驅動LED。

在時刻t0，鎖存信號LE從無效狀態轉變為有效狀態，LED驅動電路221中的鎖存器在鎖存信號LE的控制下，暫時鎖存移位寄存器獲得的多位數據。

在時刻t1，第一輸出使能信號OE從無效狀態轉變為有效狀態。由于在正常通信期間，LED保護電路230始終可以獲得時鐘信號CLK，根據時鐘信號CLK產生的第二輸出使能信號EN始終為高電平，LED保護電路230根據第一輸出使能信號OE和第二輸出使能信號EN產生第三輸出使能信號此時，第三輸出使能信號是第一輸出使能信號OE的反相版本。在第一輸出使能信號OE從無效狀態轉變為有效狀態的同時，第三輸出使能信號也從無效狀態轉變為有效狀態。

在第二輸入使能信號的控制下，LED驅動電路221的輸入使能電路將根據鎖存器暫時鎖存的多位數據而導通和斷開，在輸出端至分別提供與各個數字值相對應的驅動電流，從而驅動LED發光。

在時刻t2，第一輸出使能信號OE從有效狀態轉變為無效狀態，相應地，第二輸入使能信號也從有效狀態轉變為無效狀態。LED驅動電路221完成一個驅動周期的控制，開始中一下個驅動周期的顯示。該驅動周期即從時刻t0至t2的時間段。

在連續的多個驅動周期中，LED驅動電路221根據串行數據信號SDI驅動LED發光，從而完成一幀圖像的顯示。在連續的的多個幀周期中，LED驅動電路221驅動LED發光，從而完成動態圖像的顯示。

在該實施例中，第一輸出使能信號OE在高電平時有效，第三輸出使能信號在低電平時有效。在替代的實施例中，根據電路的設計需要，第一輸出使能信號OE可以在低電平時有效，第三輸出使能信號可以在高電平時有效。

與上述的正常通信不同，在LED顯示控制器210與LED單元板的通信異常時，LED驅動電路221中的移位寄存器和鎖存器仍然存儲著上一驅動周期中的多位數字值。

LED顯示控制器210將不再向LED單元板提供時鐘信號CLK。LED保護電路230通過濾波電路產生的第二輸出使能信號EN始終為低電平，LED保護電路230根據第一輸出使能信號OE和第二輸出使能信號EN產生第三輸出使能信號此時，第三輸出使能信號始終維持為高電平。

因此，不論LED驅動電路221存儲的多位數字值如何，也不論是否接收到錯誤的鎖存信號LE和第一輸出使能信號OE，LED驅動電路221始終斷開恒流源中的開關管，從而禁止向輸入端提供驅動電路，從而使得LED熄滅。

在上述的實施例中，描述了LED保護電路通過檢測時鐘信號CLK，產生第二輸出使能信號EN，進一步根據第一輸出使能信號OE和第二輸出使能信號EN產生第三輸出使能信號LED驅動電路根據第三輸出使能信號啟用或禁用輸出端。因此，在LED顯示控制器與LED單元板之間的通信斷開時，由于第一輸出使能信號和第二輸出使能信號均為無效狀態，因此可以禁用LED驅動電路的輸出端，直至通信恢復正常。

本發明采用LED保護電路實現LED顯示屏無信號時的自動關斷，從而保證了LED顯示屏不出現錯誤圖像。本發明電路簡單、實用、可靠，既延長了發光二極管的使用壽命，同時還降低了系統的能耗。

依照本發明的實施例如上文所述，這些實施例并沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的具體實施例。顯然，根據以上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地利用本發明以及在本發明基礎上的修改使用。本發明的保護范圍應當以本發明權利要求所界定的范圍為準。