基于直流载波的超轻薄节能便捷显示单元及其通讯方法与流程

1.本发明涉及一种基于直流载波的超轻薄节能便捷显示单元及其通讯方法，属于显示模组的技术领域。

背景技术：

2.常规led显示产品为了保证其在室外环境中稳定可靠的运行，通常对设备的防护性能有着严格的要求，这些参数包括但不限于防水性能、防尘性能、防盐雾腐蚀性能、抗振动性能和电磁屏蔽性能等指标。
3.常规产品通常通过将模组、电源和控制卡等电子器件安装于钣金机箱中，通过对机箱进行结构设计，从而达到以上的防护效果。但是越是防护性能优秀的机箱往往带来的是更复杂的结构、更厚实的箱体和更高的重量。随之带来的是更高的运输成本和更复杂的现场施工难度。同时随着节能理念的提出，用户对于产品的节能性也有了一定的要求，低碳环保节能也成了衡量产品好坏的重要指标之一。
4.同时每一个最小单元的显示模组都需要通过排线进行信号连接，在使用过程中容易出现经由振动、损坏等原因造成的接触不良，从而引发显示故障。
5.现阶段市场上的产品，模组与模组之间通常采用排线进行信息的传输，通过羊角插座等接插件的卡扣结构来保证接插的稳定性。但是由于卡扣结构带来的局限性，通常会因为在组装、运输和现场安装过程中出现的振动出现卡扣松脱，从而导致接触不良。常规模组的排线通常是由16pin的引脚组成，但凡出现一个引脚虚焊或者松动都会造成整个屏幕的整体显示故障。同时，过多的布线造成加工和后期维护复杂，故障点增加。
6.同时为了保证产品的稳定运行，达到ip65的防护等级需要大量的防水结构，造成了生产安装工艺的繁琐和整体重量的增加，箱体重量的增加使得安装箱体的钢构承重增加，增加了安装钢结构的价格成本，同时也为现场的施工安装带来了诸多的不便。针对此类情况市面现有厂家通常采用改变箱体材质，减少机箱厚度等方式，往往收效甚微。
7.就环保节能型来说，目前高速公路用显示模组多为16mm的点间距，所选用的发光二极管为346的椭圆二极管，单就高速公路的使用场景而言，346发光二极管110
°
的半功率角度稍显浪费，只需要30
°
左右的半功率角度既可满足实际使用要求，过大的半功率角度带来的光线散射，往往需要更大的功耗才能达到所需的亮度，造成了能源上的浪费。
8.所以市场迫切需要一款稳定可靠、节能高效且轻薄方便的显示模组。
9.如图1所示，为现有的显示模组的通讯方法，采用供电与信号传输独立连接方式，开关电源通过电源线分别给每个模组供电，控制卡控制各模组显示状态，发送驱动信号，信号由控制卡上的hub接口通过信号排线连接到第一块模组的输入接口，再由第一块模组的输出接口通过信号排线级联到下一块模组的输入接口，这种通讯方式，一旦中间任何一个排线出现问题，整个后续的级联模组显示状态均受到影响。该通讯弊端也亟待解决。

技术实现要素：

10.为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于直流载波的超轻薄节能便捷显示单元及其通讯方法，其具体技术方案如下：一种基于直流载波的超轻薄节能便捷显示单元，包括面罩、pcb、底壳、防水电源航插、载波模块和防水后盖，所述底壳呈矩形框状，底壳中部为空白的安装区域，所述底壳内圈面开设有防水槽，所述pcb的四周卡在防水槽中，所述pcb的正面布设灯管，所述面罩卡在pcb布设灯管的一面，所述防水后盖盖在pcb的背面，所述载波模块设置在防水后盖与pcb之间。
11.进一步的，所述防水电源航插设置在防水后盖的背面，所述防水电源航插通过电线连接载波模块和pcb。
12.进一步的，所述防水槽中内嵌设置有密封圈，所述密封圈包围住pcb四周边缘，挤满防水槽。
13.进一步的，所述防水后盖的背面设置有把手和防水盖,所述防水盖位于把手下方，所述防水电源航插位于防水盖下面，所述防水电源航插的插电接口朝下。
14.进一步的，所述防水后盖的四周通过若干个螺钉旋拧固定在底壳上。
15.基于直流载波的超轻薄节能便捷显示单元的通讯方法，载波模组利用电源总线实现供电和通信双重功能，控制卡通过电力线载波通信技术，将模组驱动信号调制耦合到电源总线上，通过电源总线实现信号传输到每张模组上，再将耦合的信号解调下来，进行驱动显示。
16.进一步的，采用48v高压直流电源给模组供电，模组采用双电源供电方式以及低转折电压驱动芯片，采用动态节目节能算法关屏。
17.本发明的有益效果是：电力线载波通信作为一种全新的以供电线揽作为信息传输媒介的通讯方式。通过把载有信息的高频信号加载于电流，然后通过调制耦合电路耦合到电力线揽上，再利用现有电力线传输；接受信息的调制解调器再把高频信号从电流中分离出来，并传送到电力线终端设备，从而实现信息的有效传输。
18.本发明超轻薄节能的功能体现在：传统的led显示单元都是通过把led模组安装到钣金机箱上的方式，传统的显示单元都是正面ip65的防护等级，背面因为需要有网络信号和电源的输入输出接口，导致无法实现户外的防护等级，只能通过箱体结构的形式来保证防护性能，通常这样的箱体+显示单元的厚度在120-200mm之间。本产品通过载波的方式简化了信号和电源的输入输出，仅仅需要一根电源线即可以实现功能，这使得单元背部结构可以简化，背部ip65防护等级可以得到实现。脱离了箱体这个必备因素，从而大幅度减少了厚度。节能则是通过优化电路，优化可视角度、集中光路，节能器件选型等方式实现节能。
19.本发明便携的功能体现在：便携安装指传统led屏幕是通过把显示单元安装在箱体上，再把箱体安装到框架结构上。本专利由于模组直接具有前后ip65的防护等级，可以直接把显示单元安装到框架上，减少了步骤，同时单个显示单元比整个机箱更轻，不需要采用吊机等工程特种设备，安装便捷。
20.本发明低碳环保的功能体现在：通过优化电路，优化可视角度、集中光路，节能器件选型等方式。降低整屏功耗，就更低碳环保。通常led发光管的发光角度是固定的，都是以
中间法线为基准朝四周偏离一定角度，常规模组通常采用346型灯管，为110
°
可视角，但高速公路由于其独特的使用环境，只需要让本车道及其相邻车道的车辆看清即可，同时多为仰视的观测视角，那么多余左右视角和向上的视角完全就是属于浪费，通过选取其他型号的二极管，特定把上角度删除，左右角度收缩，光路优化，光线集中，那么需要达到同等亮度所需要的功率就会大大降低，从而达到节能。
21.本发明的连接改进在于：传统排线采用卡扣的方式连接，16p排线对应的就是16个针和16个孔都要安装到位，通过羊角卡扣固定死位置让其不能因为振动等因素松脱，一个显示单元分一进一出两路就是32个孔针，一个平方至少16个显示单元，这样接触不良出现的概率是很大的。本专利首先因为采用了载波的技术，简化了接口，信号和电的输入和输出只需要一根电源线就可以实现，接口也由原来的一个显示单元32个针孔对插和一个vh-4的电源插口简化成了一个电源航插接口，航插是专门设计用于航空轨交等高端恶劣环境下的接口，不仅有ip66以上的防护效果，更是有着防震、连接牢固的特点，主要有螺纹式连接，卡口式连接和弹子式连接三种方式，无论哪一种都可以满足使用需求。
22.本发明的安装方式和防水等级优化体现在：安装指传统led屏幕是通过把显示单元安装在箱体上，再把箱体安装到框架结构上，需要同时考虑显示单元和箱体之间的防水，箱体内部的防水，箱体检修门的防水等，同时箱体的内部腔体结构因为内部工作时环境温度升高，非工作状态温度下降导致水蒸气冷凝液化堆积在箱体中，内部电器元件还需要进行三防漆处理，也无法完全保证水滴带来的故障。本专利由于模组直接具有前后ip65的防护等级，模组内部与外部完全隔离不存在上述情况。同时舍弃了钣金箱体，就能更薄更轻安装更方便，不需要大型施工特种设备支持，也更省施工成本。
附图说明
23.图1是常规的通讯方式，图2是本发明的通讯方式，图3是本发明的结构示意图，图中：1—面罩，2—pcb，3—底壳，4—防水电源航插，5—防水后盖，6—防水槽，7—密封圈，8—载波模块，9—把手，10—防水盖。
具体实施方式
24.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
25.如图3所示，基于直流载波的超轻薄节能便捷显示单元的底壳3呈矩形框状，底壳3中部为空白的安装区域，底壳3内圈面开设有防水槽6，pcb2的四周卡在防水槽6中，pcb2的正面布设灯管，面罩1卡在pcb2布设灯管的一面，防水后盖5盖在pcb2的背面，载波模块8设置在防水后盖5与pcb2之间。防水电源航插4设置在防水后盖5的背面，防水电源航插4通过电线连接载波模块8和pcb2。通过防水电源航插4接入电源，给电线连接载波模块8和pcb2供电使用。
26.防水槽6中内嵌设置有密封圈7，密封圈7包围住pcb2四周边缘，挤满防水槽6。实现pcb四周密封。
27.防水后盖5的背面设置有把手9和防水盖10,防水盖10位于把手9下方，防水电源航插4位于防水盖10下面，防水电源航插4的插电接口朝下。把手便于拿取，防水盖10阻挡雨水等淋到防水电源航插4上，起到保护用电安全的作用。
28.防水后盖5的四周通过若干个螺钉旋拧固定在底壳3上。
29.载波通讯技术更加稳定可靠。常规模组采用供电与信号传输独立连接方式，开关电源通过电源线分别给每个模组供电，控制卡控制各模组显示状态，发送驱动信号，信号由控制卡上的hub接口通过信号排线连接到第一块模组的输入接口，再由第一块模组的输出接口通过信号排线级联到下一块模组的输入接口，这种通讯方式，一旦中间任何一个排线出现问题，整个后续的级联模组显示状态均受到影响。载波模组利用现有电源总线，实现供电和通信双重功能，无需通信排线连接。控制卡通过电力线载波通信技术，将模组驱动信号调制耦合到电源总线上，通过电源总线实现信号传输到每张模组上，再将耦合的信号解调下来，进行驱动显示。如果单个模组发生故障不会影响其他模组。
30.节能电路设计，常用346发光二极管半功率角度为110
°
而510发光二极管的半功率角度仅为30
°
，然而在高速公路的使用场景下，用于警示驾车司机的标语所需角度30
°
即可以满足。由于其角度更小光线更集中，同样亮度510二极管比346二极管功耗要低40%。同时采用48v高压直流电源给模组供电，减小供电线路损耗。模组采用双电源供电方式以及低转折电压驱动芯片，减少不必要的电压损耗。采用动态节目节能算法，实现不显示模组处于关屏状态，减少模组静态电流，实现节能目的。综合测试单个平方功耗比现有设计降低50%左右。
31.独立全防护显示单元，以每个模组为最小显示单元，独立进行全防护设计，由于采用了载波通讯的技术，使得模组与模组之间仅仅需要一根电源线作为连接，电源线之间的连接方式采用了户外的航插结构，在稳定性和防护性方面都远远超过原先的卡扣结构的排插。每块pcb首先装入塑料底壳中，正面进行灌胶处理确保防护性能，同时在pcb的灯管面背部采用双重密封的防水槽，通过防水结构压紧密封圈的结构方式使得独立显示单元背部完全密封，最后经由背板后部的电源航插实现模块与模块之间的跨接和信号传输。由于每个模组都是独立的全防护单元，所以可以实现单独模组的运输，只需在所需安装环境预先做好钢构框架，然后再通过定位销定位就可将模组直接固定在框架上，减少了现场的安装难度，无需使用吊机等大型的施工设备，节约了施工成本。
32.本专利达到的技术优势为：1.采用载波的信号传输方式。规避了常规模组通过排线进行级联传输，因中间部分模组故障或者排线故障，导致后续级联的整屏出现故障的现象，信号传输更加稳定可靠。减少设备布线，提高加工和后提维护效率。
33.2.采用节能的模组设计，通过更换器件、高压供电、优化算法等方式，在不影响使用参数的同时，降低了模组50%的功耗。起到了节能的作用。
34.3.采用全防护的独立显示单元，每一个单元都具备ip65以上的防护等级，产品相较同类产品更薄更轻可以占用更小的安装空间，可以以单独显示模组为单位进行现场施工安装，降低现场施工难度和施工成本。
35.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

技术特征：

1.一种基于直流载波的超轻薄节能便捷显示单元，其特征在于：包括面罩（1）、pcb（2）、底壳（3）、防水电源航插（4）、载波模块（8）和防水后盖（5），所述底壳（3）呈矩形框状，底壳（3）中部为空白的安装区域，所述底壳（3）内圈面开设有防水槽（6），所述pcb（2）的四周卡在防水槽（6）中，所述pcb（2）的正面布设灯管，所述面罩（1）卡在pcb（2）布设灯管的一面，所述防水后盖（5）盖在pcb（2）的背面，所述载波模块（8）设置在防水后盖（5）与pcb（2）之间。2.根据权利要求1所述的基于直流载波的超轻薄节能便捷显示单元，其特征在于：所述防水电源航插（4）设置在防水后盖（5）的背面，所述防水电源航插（4）通过电线连接载波模块（8）和pcb（2）。3.根据权利要求1所述的基于直流载波的超轻薄节能便捷显示单元，其特征在于：所述防水槽（6）中内嵌设置有密封圈（7），所述密封圈（7）包围住pcb（2）四周边缘，挤满防水槽（6）。4.根据权利要求1所述的基于直流载波的超轻薄节能便捷显示单元，其特征在于：所述防水后盖（5）的背面设置有把手（9）和防水盖（10），所述防水盖（10）位于把手（9）下方，所述防水电源航插（4）位于防水盖（10）下面，所述防水电源航插（4）的插电接口朝下。5.根据权利要求1所述的基于直流载波的超轻薄节能便捷显示单元，其特征在于：所述防水后盖（5）的四周通过若干个螺钉旋拧固定在底壳（3）上。6.基于直流载波通信的方法，其特征在于：所述直流载波通信以电源总线为信号传输介质，采用满幅电压发送，电流信号回传的方式，供电和通信分时完成，实现方式如下：显示信号由控制卡通过载波调制电路，调制耦合到电源总线上，电源总线作为信号传输介质，将信号传输到电源总线挂载的每块模组上，模组端接收到电源总线耦合的载波信号，再通过耦合电路，解调还原出显示信号，驱动led模组显示对应内容。7.根据权利要求6所述的基于直流载波通信的方法，其特征在于：采用48v高压直流电源给模组供电，模组采用双电源供电方式以及低转折电压驱动芯片，采用动态节目节能算法关屏。

技术总结

本发明涉及一种基于直流载波的超轻薄节能便捷显示单元及其通讯方法，该显示单元包括面罩、PCB、底壳、防水电源航插、载波模块和防水后盖，所述底壳呈矩形框状，底壳中部为空白的安装区域，所述底壳内圈面开设有防水槽，所述PCB的四周卡在防水槽中，所述PCB的正面布设灯管，所述面罩卡在PCB布设灯管的一面，所述防水后盖盖在PCB的背面，所述载波模块设置在防水后盖与PCB之间。该方法包括载波模组利用电源总线实现供电和通信双重功能，控制卡通过电力线载波通信技术，将模组驱动信号调制耦合到电源总线上，通过电源总线实现信号传输到每张模组上，再将耦合的信号解调下来，进行驱动显示。本发明节能，安装便捷。安装便捷。安装便捷。