一种储电式LED显示系统及其显示模组结构的制作方法

本实用新型涉及LED显示屏技术领域，尤其是一种储电式LED显示系统及其显示模组结构。

背景技术：

众所周知，LED显示模组是组成LED显示屏的基本单元，现有的LED显示模组一般是利用设置于LED显示屏屏体内的交流→直流电源模块将市电(即：交流电)转换为直流电后进行驱动，通常情况下一块交流→直流电源模块可驱动多块并联设置的LED显示模组。此种供电驱动方式的能源转换效率低(一般低于85％)，故障率高，且一旦发生市电(即：交流电)停电后，LED屏幕即会因失电而不能显示。

为了解决市电停电后LED屏幕不能显示的问题，行业内提出了为LED显示屏配置电池组进行供电的方式，即：将电池组输出的直流电逆变为交流电后(此时，即相当于以电池组作为市电)，再利用LED显示屏屏体内的交流→直流电源模块将交流电转换为直流电以驱动LED显示模组，从而实现对市电的备用或应急使用的目的。然而，电池组作为能源储备应用的方式并不适宜，首先，电池组输出的电流在经两次转换后，其效率很低(总体效率低于50％)，极大地造成了电能的浪费；其次，在面对几十至几百平方米的LED显示屏时，即相当于面对几十至几百千瓦的用电荷载，需要将电池组进行集中储电及转换，从而极大地增加了LED显示屏的配置成本，且经济效益低。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种储电式 LED显示系统及其显示模组结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用的第一个技术方案为：

一种储电式LED显示系统，它包括一控制单元和至少一个受控于控制单元的显示单元；所述每个显示单元均包括一显示模组以及与显示模组装配为一体的第一储能电池、第一充电保护模块和第一放电保护模块；

所述第一充电保护模块的一端作为第一输入端，所述第一充电保护模块的另一端分别与第一储能电池和第一放电保护模块的一端电连接，所述第一放电保护模块电连接的另一端与显示模组的一端电连接，所述第一储能电池和显示模组的另一端分别与第二输入端电连接；

所述第一充电保护模块、第一放电保护模块以及显示模组分别与控制单元电性连接，且所述第一充电保护模块、第一放电保护模块以及显示模组分别受控与控制单元。

优选地，所述每个显示单元还包括一电压比较模块，所述电压比较模块分别与第一储能电池的两端电连接，所述电压比较模块与第一输入端电连接。

优选地，它还包括一环形变压器，所述环形变压器包括一个初级输入端和多个次级输出端，所述环形变压器的初级输入端用于与市电相连，所述环形变压器的每个次级输出端均与至少一个显示单元的输入端相连。

优选地，所述每个环形变压器的次级输出端与显示单元的输入端之间还设置有全桥整流模块和滤波模块，所述环形变压器的每个次级输出端依次连接全桥整流模块和滤波模块后与至少一个显示单元的输入端相连。

优选地，所述控制单元包括发送卡和至少一个用于接收发送卡传送的显示数据的接收卡，所述每个第一充电保护模块和第一放电保护模块均分别与发送卡电性连接并受控于发送卡,所述每个接收卡均与至少一个显示模组电性连接并对显示模组进行显示控制。

优选地，所述每个接收卡均配置有与接收卡装配为一体的第二储能电池、第二充电保护模块和第二放电保护模块，所述第二储能电池通过第二充电保护模块与市电的输出端相连，所述接收卡依次通过第二放电保护模块和第二充电保护模块与市电的输出端相连。

本实用新型采用的第二个技术方案为：

一种LED显示模组结构，它包括一显示模组以及与显示模组装配为一体的第一储能电池、第一充电保护模块和第一放电保护模块；它还包括设置于显示模组的背侧且在显示模组上的投影形状呈类“U”形的结构围壁和一纵向截面形状呈类“L”形的结构盖板，所述结构围壁的横向顶壁板向下作弯折后形成有一抵压板，所述显示模组的背侧设置有一位于结构围壁的两个纵向侧壁板之间的防水卡位，所述结构盖板的纵向壁板的顶端作弯折后形成有一抵接于抵压板的内表面上的抵压臂，所述结构盖板的横向壁板作弯折后形成有一抵接并锁固于防水卡位上的卡位臂，且所述结构盖板的纵向壁板的纵向边沿及横向壁板的横向边沿分别与结构围壁的纵向壁板的端面相抵；所述第一储能电池锁固于结构盖板的纵向壁板的内表面上。

优选地，所述结构盖板的纵向壁板的内表面上且邻近抵压臂的位置设置有至少一个相对于显示模组呈前后方向分布的第一弹性电接头，所述显示模组的背侧设置有至少一个与第一弹性电接头一一对位抵接的第二弹性电接头；

所述第一弹性电接头通过第一放电保护模块与第一储能电池电气连接且第二弹性电接头直接与显示模组电气连接，或所述第一弹性电接头直接与第一储能电池电气连接且第二弹性电接头通过第一放电保护模块与显示模组电气连接。

优选地，所述第一弹性电接头包括一相对于显示模组呈前后方向分布的弹性接头部、一平行于显示模组分布的缓冲臂部以及形成于结构盖板的纵向壁板的内表面上且相对于显示模组呈前后方向分布的支撑臂部，所述缓冲臂部的底端与弹性接头部的后端连为一体、顶端锁固于支撑臂部上。

优选地，所述显示模组包括第一金属底壳和嵌入于第一金属底壳内的显示模块，所述结构围壁和防水卡位均位于第一金属底壳的背侧并与第一金属底壳一体成型。

由于采用了上述方案，本实用新型通过将第一储能电池与显示模组装配为一体的形式并且在与显示模组一体装配的第一放电保护模块和第一充电保护模块的配合下，可使得传统意义上的拼装式LED显示屏的每个基础单元均自带有电源储能部件；从而以将电池组以多个储能电池的形式分散至每个基础显示单元内的形式可彻底改变现有的LED显示屏的供电方式，从能源转换效率及显示屏的配置成本方面均优于采用电池组作二次电压转换的供电方式，在易于实施推广、利于社会资源优化利用、提升经济效益的同时，实现了电能转换效率及节省相应配置资源的最大化。

附图说明

图1是本实用新型实施例的LED显示系统的第一种电气连接结构示意图；

图2是本实用新型实施例的LED显示系统的第二种电气连接结构示意图；

图3是本实用新型实施例的LED显示系统的第三种电气连接结构示意图；

图4是本实用新型实施例的显示单元结构的参考示意图；

图5是本实用新型实施例的数据/电源共用连接线的布局示意图；

图6是本实用新型实施例的第一储能电池的布局示意图；

图中：1、显示单元；10、显示模组；101、第一金属底壳；102、显示模块；11、第一储能电池；12、第一充电保护模块；13、第一放电保护模块； 14、电压比较模块；2、控制单元；21、发送卡；22、接收卡；23、第二储能电池；24、第二充电保护模块；25、第二放电保护模块；26、第一自检开关；27、和第二自检开关；3、上位机；4、环形变压器；41、全桥整流模块；42、滤波模块；50、结构围壁；51、抵压板；60、结构盖板；61、抵压臂；62、卡位臂；70、防水卡位；80、第一弹性电接头；81、弹性接头部；82、缓冲臂部；83、支撑臂部；90、第二弹性电接头；100、数据/电源共用插座；a、数据/电源共用连接线。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1至图3所示，本实施例提供的一种储电式LED显示系统，它包括一控制单元2和至少一个受控于控制单元2的显示单元1(相当于经拼装成型的LED显示屏的一个基础单元，在通电并加载数据后即可进行显示，多个显示单元1可拼装在一个显示屏箱体内，多个显示屏箱体可拼装成一个大型的 LED显示屏)；其中每个显示单元1均包括一显示模组10以及与显示模组10 装配为一体的第一储能电池11、第一充电保护模块12和第一放电保护模块 13(第一充电保护模块12和第一放电保护模块13可根据实际情况采用目前市面上技术成熟的相应功能模块即可)；第一充电保护模块11的一端作为第一输入端，用于与市电的转换为低压后的一个输出端连接；第一充电保护模块12的另一端分别与第一储能电池11和第一放电保护模块13的一端电连接，第一放电保护模块13电连接的另一端与显示模组10的一端电连接，第一储能电池11和显示模组10的另一端分别与第二输入端电连接,用于与市电的转换为低压后的另一个输出端连接；第一充电保护模块12、第一放电保护模块 13以及显示模组10分别与控制单元2电性连接，且第一充电保护模块12、第一放电保护模块13以及显示模组10分别受控与控制单元2。

由此，可通过将第一储能电池11与显示模组10装配为一体的形式并且在与显示模组10一体装配的第一放电保护模块12和第一充电保护模块13的配合下，可使得传统意义上的拼装式LED显示屏的每个基础单元均自带有电源储能部件；如图1和图2所示，市电由环形变压器降压整流后转换成直流电压可直接为每一个第一储能电池11(即图2中的E1、E2、...En)和每一个显示模组10(即图2中的LED1、LED2、...LEDn)进行供电，从而使得市电交流电经过变压整流后，可经过第一充电保护模块12向第一储能电池11 进行充电，而第一储能电池11则可经过第一放电保护模块13向显示模组10 进行供电，在此过程中，可利用上位机3并通过控制单元2对供电过程进行调控，如：在市电高峰期，通过控制单元2控制第一充电保护模块12断开以利用第一储能电池11作为显示模组10的供电电源(此过程中，可通过控制柜关闭市电，使市电的静态损耗降低至零)；又如：通过控制单元2控制第一充电保护模块12导通以利用由市电所转换的直流电对第一储能电池11进行充电的同时向显示模组10进行供电(此时，显示模组10经接通状态下的第一充电保护模块12和第一放电保护模块13与第一储能电池11并联，从而使第一储能电池11在充电的同时对显示模组10进行供电，第一储能电池11处于轻放电和弱充电的状态，这样有利于保持第一储能电池11的性能和延长使用寿命)，通过实时监测第一储能电池11的电量来决定LED显示模组或显示屏的持续显示时间、分时控制电池充放电、优化用电时段等等。作为优选，为便于控制单元2对第一充电保护模块12和第一放电保护模块13进行开关控制13以及对显示模组10进行显示控制，在进行装配时，(如图1所示)可将第一充电保护模块12、第一放电保护模块13以及显示模组10通过数据/ 电源共用连接线a与控制单元2进行连接，控制单元2可以是一数据控制卡与诸如计算机等上位机3进行连接，以使得上位机3可通过数据控制卡对第一充电保护模块12和第一放电保护模块13进行开关控制，并对LED显示模组10进行显示控制。

更为重要的是，由于现有的LED显示屏是在利用市电逆变进行供电的同时，通过为LED显示屏整体配置集中的电池组作为应急备用电源，电池组所提供的直流电会经过两次电压转换，不但极大地降低了电能转换效率，而且极大地增加了相应的配置成本(如电缆等等)；而基于本实施例的LED显示模组的结构形式实现了将电池组以多个储能电池的形式分散至每个基础单元内 (即显示单元1)，从而可彻底改变现有的LED显示屏的供电方式，从能源转换效率及显示屏的配置成本方面均优于采用电池组作二次电压转换的供电方式；在易于实施推广、利于社会资源优化利用、提升经济效益的同时，实现了电能转换效率及节省相应配置资源的最大化。

为了在储能电池充满电时，防止储能电池过充，(如图2所示)本实施例的每个显示单元1还包括一电压比较模块14，电压比较模块14分别与第一储能电池11的两端电连接，电压比较模块14与输入端电连接。电压比较模块 14可根据实际情况采用目前市面上现有的技术成熟的相应功能模块即可，如图2所示，电压比较模块14包括一个比较电阻(即R1、R2...Rn等)，比较电阻构成第一储能电池11的电压比较器，当电压比较模块14检测到第一储能电池11两端电压与输入端的电压值相同时(即储能电池充满)，电压比较模块14就会关闭第一储能电池11的充电功能防止过充。

为了便于对市电进行降压，并能同时为多个显示单元1进行供电，(如图 2所示)本实施例的LED显示系统还包括一环形变压器4，其中环形变压器4 包括一个初级输入端和多个次级输出端，环形变压器4的初级输入端用于与市电相连，环形变压器4的每个次级输出端均与至少一个显示单元1的输入端相连。具体应用时，可根据实际需要，将多个显示单元1拼装在一个LED 箱体(图中未示出)中，再由多个LED箱体拼装成大型的LED显示屏；在每一个LED箱体内设置一个环形变压器4，环形变压器4次级输出端设置为多组，每组次级输出端又可设置一个分线点，以插接件的形式使每个分线点与多个显示单元1进行对接，从而为多个显示单元同时供电。作为优选方案，环形变压器4的次级输出端设置为不大于4组，每个次级输出端的分线点数量设置为不大于4组(即优选为对不大于四组的显示单元1内的第一储能电池11 进行充电，第一储能电池11可采用高效锂电池)，由于环形变压器4自身高达95％的转换效率及高效锂电池的充放电效率高达98％，故整个LED显示系统的理论转换效率可达93％，明显高于现有开关电源常规的85％的转换效率，节能效果明显，同时环形变压器4的功率因数高于开关电源，无功功率少，更利于网电节能。

为了使市电降压后能够进行初步的整流和滤波，从而为显示单元1提供一个高品质的直流电源，(如图2所示)实施例的每个环形变压器4的次级输出端与显示单元1的输入端之间还设置有全桥整流模块41和滤波模块42，环形变压器4的每个次级输出端依次连接全桥整流模块41和滤波模块42后与至少一个显示单元1的输入端相连。由此，市电在经过环形变压器4降压后，从环形变压器4的每个次级输出端先经过全桥整流模块41进行全桥整流，消除中频方波谐波，避免中频方波谐波对电网传导的干扰，从而对电网的电磁空间进行净化，再经过滤波模块42进行高低频滤波后为每个显示单元1中的第一储能电池11和显示模组10进行供电；同时通过每个显示单元1中的第一充电保护模块12和第一放电保护模块13的配合，对整流后的直流电源进行再一次的整流滤波，从而能够为第一储能电池11和显示模组10提供低内阻、大电流、低波纹、高品质的直流电源效果，可实现排出因供电产生的电池辐射及传导干扰。

为了便于对第一充电保护模块12和第一放电保护模块13与显示模组10 分开进行控制，(如图2所示)本实施例的控制单元2包括发送卡21和至少一个用于接收发送卡21传送的显示数据的接收卡22，其中每个第一充电保护模块12和第一放电保护模块13均分别与发送卡21电性连接并受控于发送卡 21,每个接收卡22均与至少一个显示模组10电性连接并对显示模组10进行显示控制。由此，可以利用一个发送卡21同时对多个显示单元1内的第一充电保护模块12和第一放电保护模块13进行开关控制，从而对第一储能电池 11的充放电状态进行控制以及对显示模组10的供电方式进行控制；同时，可利用接收卡22接收发送卡21发送的显示信息数据，并同时对多个显示单元1 内的显示模组10进行显示控制。具体应用时，可根据实际情况设置一个发送卡21(利用上位机3对发送卡21进行控制)，而在每个LED箱体内均设置一个接收卡22；如此，则可实现对每个LED箱体内的显示单元1进行单独的供电控制和显示控制，同时又能够对大型LED显示屏进行整体的供电控制和显示控制。

为了给每个LED箱体内的接收卡22配备相应的电源储能部件，(如图2 所示)本实施例的每个接收卡22均配置有与接收卡22装配为一体的第二储能电池23、第二充电保护模块24和第二放电保护模块25，第二储能电池23 通过第二充电保护模块24与市电的输出端相连，接收卡22依次通过第二放电保护模块25和第二充电保护模块24与市电的输出端相连。由此，每个LED 箱体内的接收卡22均配备由相应地第二储能电池23进行供电，并配备有相应地第二充电保护模块24和第二放电保护模块25进行充放电保护；那么在无市电的状态下，整个大型LED显示屏也可以进行显示运行，由此可创造了大屏无市电运行的先例。

在实际应用中，(如图3所示)本实用新型的LED显示系统还可以以图3 的简便方式进行实现：即在一个LED箱体内配置一块储能电池作为接收卡23 和显示模组10(即LED1～LEDn等)的共用电源，其控制流程及原理同上所述。此供电方式的优点是配置简单、成本低，特别适用于持续显示时间较短的小型LED显示屏使用。

为了便于每个LED箱体内的显示模组10进行自检和维修，(如图2所示) 本实施例的接收卡23还配置有相应地第一自检开关26和第二自检开关27，第一自检开关26和第二自检开关27的一端分别通过第二充电保护模块24与接收卡23电性连接，第一自检开关26和第二自检开关27的另一端分别与发送卡21电性连接。由此通过手动按下第一自检开关26和第二自检开关27时，LED显示模组10可带电显示，接收卡23可启动运行自检功能，从而手动检测每个LED箱体的工作状态。

基于以上储电式LED显示系统，为了优化自带有电源储能元件的显示单元1的结构，以便于显示单元1进行拼装；如图4-图6所示，本实用新型实施例还提供了一种LED显示模组结构，它包括一显示模组10以及与显示模组 10装配为一体的第一储能电池11、第一充电保护模块12和第一放电保护模块13；它还包括设置于显示模组10的背侧且在显示模组10上的投影形状呈类“U”形(可以理解为是类似于U形)的结构围壁50和一纵向截面形状呈类“L”形(可以理解为是类似于L形)的结构盖板60，在结构围壁50的横向顶壁板向下作弯折后形成有一抵压板51，在显示模组10的背侧设置有一位于结构围壁50的两个纵向侧壁板之间的防水卡位70，相应地，在结构盖板 60的纵向壁板的顶端作弯折后形成有一抵接于抵压板51的内表面上的抵压臂 61，在结构盖板60的横向壁板作弯折后形成有一抵接并通过诸如螺丝等连接件锁固于防水卡位70上的卡位臂62，同时，结构盖板60的纵向壁板的纵向边沿及横向壁板的横向边沿分别与结构围壁50的纵向壁板的端面相抵；而第一储能电池11则锁固于结构盖板60的纵向壁板的内表面上，数据/电源共用连接线a则由防水卡位70与卡位臂62之间引出。由此，可利用杠杆原理将将结构盖板60与结构围壁50进行装配，使显示模组10、结构围壁50、结构盖板60及防水卡位70围合成一封闭的空间，即：利用结构围壁50的两个纵向壁板作为结构盖板60的内表面支撑件、利用抵压板51作为结构盖板60的外表面一端的限位件，在将卡位臂62与防水卡位70进行锁合后，即可使结构盖板60与结构围壁50相接触的部位进行紧密贴合，从而形成一个相对封闭的空间；进而可为第一储能电池11连同结构盖板60作一体式的拆卸装配，同时为数据/电源共用连接线a的装配连接、保护模块的装配等等提供便利。

为能够快速地将第一储能电池11、显示模组10、电池充放电保护模块等部件之间进行快速的电气连接或拆卸，基于结构盖板60与结构围壁50之间的装配方式，在结构盖板60的纵向壁板的内表面上且邻近抵压臂61的位置设置有至少一个相对于显示模组10呈前后方向分布的第一弹性电接头80，相应地，在显示模组10的背侧设置有至少一个与第一弹性电接头80一一对位抵接的第二弹性电接头90；其中，可采用如下方式将第一放电保护模块13进行电气连接设置，如：第一弹性电接头80通过第一放电保护模块13与第一储能电池11电气连接且第二弹性电接头90直接与显示模组10电气连接，或者第一弹性电接头80直接与第一储能电池11电气连接且第二弹性电接头90 则通过第一放电保护模块13与显示模组10电气连接；同时，在显示模组10 的背侧且位于结构围壁50的轮廓范围内还设置有一数据/电源共用插座100，其中，可采用如下方式将第一充电保护模块12进行电气连接设置，如：数据 /电源共用插座100的电源支线与第一充电保护模块12相连、数据支线的一端分别与第一充电保护模块12和第一放电保护模块13相连；数据/电源共用连接线a的电源支线的一端和数据支线的一端分别与数据/电源共用插座100 上的电源接口和数据接口相对接。由此，利用设置的数据/电源共用插座100 可为数据/电源共用连接线a装配于显示单元1上提供便利的结构条件，其后，再利用诸如螺丝等连接件将防水卡位70与卡位臂62进行锁固后，即可在结构盖板60的压力作用下使第一弹性电接头80与第二弹性电接头90对位抵接，从而实现显示模组10与第一储能电池11等部件的接触通电；而电接头的数量则可根据需要进行选择，如多只并用。

作为一个优选方案，本实施例的第一弹性电接头80包括一相对于显示模组10呈前后方向分布的弹性接头部81、一平行于显示模组10分布的缓冲臂部82以及形成于结构盖板60的纵向壁板的内表面上且相对于显示模组10呈前后方向分布的支撑臂部83，其中，缓冲臂部82的底端与弹性接头部81的后端连为一体、顶端锁固于支撑臂部83上。

另外，为增强整个LED显示单元1的环境适应能力，如散热性能等等，本实施例的显示模组10包括由诸如铝等金属材料制作而成的第一金属底壳 101和嵌入于第一金属底壳101内的显示模块102，而结构围壁50和防水卡位70均位于第一金属底壳101的背侧并与第一金属底壳101一体成型。同时，结构盖板60亦可由诸如铝等金属材料制作而成，并且在其背侧设置有散热翅片。以此，在增强对模组内部元器件的防护效果的同时，有效提高对诸如第一储能电池11等产热部件的散热效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是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，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。