专利名称：单板电路结构的高密度静态led显示屏的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种LED显示屏，特别涉及一种室外点间距为10mm～16mm的单板电路结构的高密度静态LED显示屏。
背景技术：
目前，市面上流行的点间距为16mm以下LED显示屏，(单色、多色文字屏，伪彩屏，全彩屏)无论是扫描方式还是静态方式均因为设有的器件多，无法布局，因此现有设计均为双板结构；一块安装LED灯头，(亮度高主要用于室外，亮度低主要用于室内)，一块安装LED显示屏驱动电路。双板结构通过连接插针叠加起来，形成显示单元。
双板结构形成的LED显示屏，存在如下缺点1、双板叠加结构，若插接，易松动、可靠性不高；若焊死，几乎无法进行维修。
2、双板叠加结构，热胀冷缩时，互相不易保持平整；易产生机械变形，形成机械马赛克。
因此，该类结构的显示屏不但体积加大，同时严重影响了显示屏整体质量的提升。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种易维修，结构简单合理、生产简便，机械结构平整，LED显示亮度显著，性能安全可靠的单板电路结构的高密度静态LED显示屏。
为实现上述目的本发明所采用的技术方案是一种单板电路结构的高密度静态LED显示屏，包括LED显示屏主体和设置于外框内的控制电路板，其特征在于点间距为10mm～16mm内设有的控制电路板为单板结构；所述单板控制电路板设为四层，其上、下外层为控制电路布线，中间夹层分别为电源布线和布地线；LED灯头均匀设置于单板电路板一外层，通过设有的通孔焊盘将LED引线穿过单板电路板，焊接在单板电路板的另一外层；LED驱动芯片设置于LED灯头的焊盘之间。
所述LED驱动芯片采用的封装型号为SSOP24或QFN32。
并在点间距为10mm～16mm内，有效控制LED驱动芯片和被控LED灯头间的布线距离。
本发明主要特点是采用单板电路结构完成LED的固定，驱动显示，模块级联和电源供应等功能。单板电路布设还包括采用封装尺寸更小、集成度更高的LED驱动芯片，使设有的封装芯片占有空间更小；采用优化的布线技术，控制缩短驱动芯片和被控LED灯头间的走线，使布线简洁、可靠。
本发明的有益效果是由于采用单板电路板结构，使其体积缩小，彻底消除采用接插件存在的接触隐患，通过波峰焊机，可实现95％的焊接工作，剩下的5％为级联接口，电源接口，滤波电容。有效提高连接接触可靠性，且使维修更加方便。在实际维修中，只需简单的焊接工具(电烙铁)就可以完成LED灯头、芯片的更换以及虚点的修复；供电采用电路板内部的电源层，保证了电源的稳定性。该单板电路不易干扰其它电路或被其它电路干扰，性能稳定可靠，有效提高LED显示屏的显示质量。该结构设计能够实现点间距为10mm～16mm的“单板电路结构的高密度静态LED显示屏”的标准化、规模化生产。该单板结构将全部电子器件安装于一块四层的单板上，使其集成度更高。该单板结构的显示屏无板间连接，平整度好，可靠性高，且非常便于维修。采用本发明技术进行综合优化实现10mm～16mm点间距内的各类单色、多色文字屏，伪彩屏，全彩屏的单块板结构设计，从而彻底解决了现有显示屏存在的弊端，使本发明显示屏的可靠性、可维修性、平整度等综合质量上升一个更高的档次。
总之，其结构简单，设计合理，机械结构平整，维修简便，节能高效，降低成本，应用广泛。
图1是现有LED显示屏双板结构组装示意图；图2是现有LED显示屏双板结构组装仰视示意图；图3是现有双板结构采用LED驱动芯片局部连接结构放大示意图。
图中1-1表示LED显示屏单元模块外框；
1-2表示电路板与外框之间的固定孔；1-3表示电路板上的滤波电容；1-4表示驱动LED显示的驱动电路板；1-5表示驱动电路板上的接口芯片；1-6表示两块电路板之间连接的双排铜柱；1-7表示双排铜柱上的卡点；1-8表示LED显示屏单元模块间信号连接接口；1-9表示电源接口；1-10表示LED显示屏单元模块中的灯头板；1-11表示LED灯头；1-12表示电路板上的滤波电容；1-13表示LED驱动芯片。
图4是本发明单板结构组装示意图；图5是本发明单板结构组装仰视示意图；图6是图3A局部结构放大示意图，示出本发明单板结构采用LED驱动芯片局部连接结构。
图中2-1表示LED显示屏单元模块外框；2-2表示电路板与外框之间的固定孔；2-3表示LED显示屏单元模块间信号连接接口；2-4表示电源接口；2-5表示控制电路板；2-6表示LED灯头；2-7表示电路板上的滤波电容；2-8表示LED灯头焊盘；2-9表示LED驱动芯片；2-10表示LED驱动芯片的焊盘脚；2-11表示LED驱动芯片连接的滤波电容；2-12表示LED驱动芯片连接的调整电流的电阻；A表示LED驱动芯片与LED灯头连接结构单元。
具体实施例方式
以下结合附图和较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式
、结构、特征详述如下首先，参见图1～图3，现有的LED显示屏为双板电路板，其结构包括LED显示屏单元模块外框1-1、电路板与外框之间的固定孔1-2、电路板上的滤波电容1-3、驱动LED显示的驱动电路板1-4、驱动电路板上的接口芯片1-5、两层电路板之间连接的双排铜柱1-6、双排铜柱上的卡点1-7，用以防止连接时不平行，LED显示屏单元模块间信号连接接口1-8、电源接口1-9、LED显示屏单元模块中的灯头板1-10、LED灯头1-11、电路板上的滤波电容1-12、LED驱动芯片1-13。由于设有的控制电路板为双板叠加结构，两块板之间连接设有双排铜柱1-6，虽然双排铜柱上设有卡点1-7，但仍难以防止连接时的不平行，特别是在环境温度变化的情况下，则难以控制平整度。
本发明参见图4～图6，一种单板电路结构的高密度静态LED显示屏，包括LED显示屏主体和设置于外框2-1内的控制电路板2-5，其特征在于控制电路板2-5为单板结构；所述单板控制电路板2-5设为四层(一块单板电路板其内由四层组成)，其上下外层为控制电路布线，中间夹层分别为电源布线和布地线，为电源提供独立的电源层电路，保证驱动芯片的供电稳定可靠。LED灯头均匀设置于控制电路板2-5一外层，通过设有的通孔焊盘将LED引线穿过控制电路板2-5，焊接在控制电路板2-5的另一外层；LED驱动芯片设置于LED灯头的焊盘之间。
显示屏组成还包括LED显示屏单元模块间信号连接接口2-3、电源接口2-4、LED灯头2-6、电路板上的滤波电容2-7、LED灯头焊盘2-8、LED驱动芯片2-9及LED驱动芯片的焊盘脚2-10。图4中A例举了一个布设于控制电路板2-5中的LED驱动芯片与LED灯头连接结构单元；滤波电容2-11、调整电流的电阻2-12均设于单板控制电路板2-5上。单板控制电路板2-5上设有若干个固定孔2-2，在单元模块的外框2-1中设有与电路板固定孔2-2相对应的塑料固定圆柱，两者对应插接紧固。
所述LED显示屏单元模块设为可级联式，每个单元模块上分别设有两组输入接口和两组输出接口，通过16线的扁平线进行级联连接；所述两组输入、输出接口分别设置于单板控制电路板2-5的左右两侧，每组输入、输出接口分别控制8行LED点阵，级联为平行连接；且设有两个电源接口2-4上、下间隔置于单板控制电路板2-5中央，同时每个电源接口2-4处并联设置两个滤波电容2-7。
实施中，LED灯头根据像素间的距离要求(12.5mm或10mm)均匀的放置在单板结构的电路板的背面，通过通孔焊盘将LED引线穿过电路板，利用波峰焊机焊接在电路板的另一面上。单板结构的电路板控制16×16像素的LED点阵，这256个像素点又被分成16块4×4的小区域。如果是单基色的显示屏则需要16个DM135QFN32，如果是双基色的显示屏则需要32个DM135QFN32，同理，三基色需要48个DM135QFN32。由于每个驱动芯片DM135QFN32控制16像素的LED点阵，为了连接距离最短，所以将这个驱动芯片放置在4×4的小区域里面。由于LED灯头的位置已经固定，所以驱动芯片必须放置在LED灯头的焊盘之间，同时考虑走线和芯片滤波电容及电流配置电阻的位置，需要精细的调整芯片的位置。
一般的显示屏都不会只有16×16点阵大小，该设计的16×16点阵的LED显示屏单元模块是可级联的。每个单元模块上有两组输入接口和两组输出接口，通过16线的扁平线进行级联。这两组输入输出接口被放置在电路板的左右两侧，左面的两个输入接口，右侧的是两个输出接口，每组输入输出接口控制8行LED点阵，级联是平行连接就可以了。两个电源接口放置在板子的中央，上下均匀放置，同时每个电源接口处并联两个电解电容，用来滤除电源的杂波，保证单板电路板的供电稳定。
具体制作时，将灯头板和驱动板合二为一，做在同一块电路板上，即形成所述的单板结构。在各个独立的像素间放置驱动芯片和辅助元件，通过导线将驱动部分和LED灯头之间相连，实现其全部功能。
目前，各个生产LED驱动芯片的IC厂商竞争激烈，不断推出新品以满足整机厂家和市场的需求。通过对各个IC厂商产品的跟踪和市场的调研，我们发现封装为SSOP24的大受欢迎，这种芯片可以满足点间距为16mm、20mm的“单板电路结构的高密度静态LED显示屏”单元板的单板结构，但是对于12.5mm和10mm的单板结构还是望尘莫及。台湾点晶，美国TI，MAXIM等IC公司还推出了一种QFN32封装的LED驱动芯片，以其更小的封装尺寸满足了我们对12.5mm和10mm的单板结构的要求。如采用DM135QFN32型号芯片，即可制造出令用户更加满意的高品质、高密度的“单板电路结构的高密度静态LED显示屏”单元板。
由于LED灯头焊盘的位置是固定的，当LED显示屏显示像素要求高时，LED灯头焊盘间的距离就会相应的缩小；因此，适合驱动芯片和辅助电路设置的狭小空间，也就是需要合适封装芯片的具体要求。
本发明与目前采用驱动芯片的封装型号及外形尺寸等参数对照表
现有双板结构的电路板接插或焊接的结构中主要采用驱动芯片的封装芯片型号为SOP24。
本发明的单板结构设计中采用的芯片封装型号为SSOP24或QFN32。
本发明采用封装的LED驱动芯片，以其更小的封装尺寸满足了对12.5mm和10mm的单板结构电路板的要求，即可制造出令用户更加满意的高品质、高密度的“单板电路结构的高密度静态LED显示屏”单元板。
为使布线简洁，在单板结构的布线过程中，将每个驱动芯片的16个驱动点(LED引脚)相邻排列成4×4的方块结构，再将驱动芯片放置在这4×4个LED像素构成的方块结构的中间，同时考虑到波峰焊接方向，调整芯片方向为适合焊接的方向。这样布线时芯片驱动端到被驱动的LED引脚端的走线就会是最短的，最简洁的，这样将降低每个被控LED的驱动电流的离散性，保证了驱动电流的稳定、横流特性。
上述参照实施例对单板电路结构的高密度静态LED显示屏进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可根据需要制成各种不同规格；因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种单板电路结构的高密度静态LED显示屏，包括LED显示屏主体和设置于外框内的控制电路板，其特征在于点间距为10mm～16mm内设有的控制电路板为单板结构；所述单板控制电路板设为四层，其上、下外层为控制电路布线，中间夹层分别为电源布线和布地线；LED灯头均匀设置于单板电路板一外层，通过设有的通孔焊盘将LED引线穿过单板电路板，焊接在单板电路板的另一外层；LED驱动芯片设置于LED灯头的焊盘之间。
2.根据权利要求1所述的单板电路结构的高密度静态LED显示屏，其特征在于所述LED驱动芯片采用的封装型号为SSOP24或QFN32。
全文摘要
本发明涉及一种单板电路结构的高密度静态LED显示屏，包括LED显示屏主体和设置于外框内的控制电路板，其特征在于点间距为10mm～16mm内设有的控制电路板为单板结构；所述单板控制电路板设为四层，其上、下外层为控制电路布线，中间夹层分别为电源布线和布地线，为电源提供独立的电源层电路，保证驱动芯片的供电稳定可靠。并且采用更小封装尺寸、集成度更高的LED驱动芯片，使其占有空间更小；采用优化的布线技术，控制缩短驱动芯片和被控LED灯头间的布线，使布线简洁、可靠。该结构设计能够实现点间距为10mm～16mm的单板电路结构的高密度静态LED显示屏的标准化、规模化生产。其结构简单，设计合理，节能高效，降低成本，应用广泛。
文档编号G09G3/00GK101030339SQ20071005700
公开日2007年9月5日 申请日期2007年3月27日 优先权日2007年3月27日
发明者丛严修, 刘志勇 申请人:天津市数通科技有限公司