ES2340455B1 - Circuito de control para encendido y apagado de led's constitutivos de una pantalla publicitaria. - Google Patents
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Abstract
Circuito de control para encendido y apagado de
LED's constitutivos de una pantalla publicitaria.
Es un circuito con función de "level
shifter" que presenta N terminales de salida que proporcionan
unas señales de control (C_{1} a C_{n}) aplicables a LEDs a
través de transistores MOS; presentando además el circuito unos
terminales conectables a señales digitales de bajo nivel que
consisten en N terminales de entrada para encendido independiente
(ON_{1} a ON_{n}) de cada uno de los LEDs de un determinado
grupo; existiendo además en el circuito un único terminal de entrada
para apagado simultáneo (OFF) de todos los LEDs del correspondiente
grupo.
Description
Circuito de control para encendido y apagado de
LED's constitutivos de una pantalla publicitaria.
La presente invención, tal y como se expresa en
el enunciado de esta memoria descriptiva, consiste en un circuito de
control para encendido y apagado de LEDs constitutivos de una
pantalla publicitaria, cuya finalidad esencial es la implementación
de pantallas de diodos LEDs con características especiales
determinantes de un consumo en corriente reducido y unas dimensiones
externas relativamente pequeñas. Para ello se emplea un circuito
"level shifter" novedoso que permite esas características de
bajo consumo y pequeño tamaño y que se fundamenta en que para los
grupos de LEDs que se establezcan en la pantalla se tenga un
encendido independiente de cada LED pero un apagado simultáneo de
todos los LEDs del correspondiente grupo.
Son conocidas las pantallas formadas por una
matriz regular de diodos LEDs que constituyen el sistema más eficaz
para construir pantallas de grandes dimensiones.
En la práctica, todas las pantallas de vídeo a
base de diodos LEDs se implementan siguiendo unas mismas directrices
generales. Físicamente se instalan en cabinas especiales de forma
que en la parte frontal se sitúan los paneles de LEDs y en su
interior se encuentra protegida toda la circuitería electrónica
necesaria para su funcionamiento. Esta electrónica también se suele
implementar de la misma forma. Unas fuentes de alimentación generan
una o varias tensiones de bajo voltaje a partir de la red de
alimentación. Una circuitería, habitualmente constituida por drivers
analógicos integrados controla la luminosidad de cada uno de los
LEDs. Finalmente una electrónica de control gestiona la transmisión
y generación de las imágenes en pantalla. Las pantallas a base de
LEDs del estado de la técnica presentan inconvenientes relativos a
la integración de toda la electrónica necesaria, incluyendo los
propios diodos LEDs, en un perfil muy reducido, típicamente en un
único circuito impreso.
En la patente US4473897 se emplea un driver cuyo
diagrama de bloque puede apreciarse en la figura 1 de la presente
memoria. En él, el regulador o fuente de corriente constante
proporciona una corriente constante a n LEDs de un determinado
grupo. Cada uno de ellos se enciende o apaga por medio de unos
transistores MOS conectados en paralelo, tal y como se aprecia en la
figura 1. El regulador posee una entrada de control que permite
interrumpir dicha corriente cuando todos los LEDs están apagados,
reduciéndose así de forma efectiva el consumo. Una tensión de valor
suficientemente elevada en una cualquiera de las puertas C_{1} a
C_{n} provoca el apagado del LED correspondiente, mientras que una
tensión de puerta reducida conduce al encendido del mismo. Por otra
parte, se tendrán n salidas de control provenientes de un dominio
digital donde se representan valores lógicos que se encargan de
señalizar cuándo un LED debe permanecer apagado o encendido.
Interconectando ese dominio digital con las
referidas puertas C_{1} a C_{n} se emplean circuitos conocidos
como "level shifter" cuyo esquema eléctrico convencional se
puede apreciar en la figura 2 de la presente memoria. Así, con estos
circuitos se establece el nivel de tensión en las puertas de los
transistores a partir de las señales digitales de bajo nivel.
Los circuitos "level shifter"
convencionales presentan inconvenientes relativos a que los consumos
y dimensiones que permiten no son todo lo reducidos que cabría
desear.
Para lograr los objetivos y evitar los
inconvenientes indicados en anteriores apartados, la invención
consiste en un circuito de control para encendido y apagado de LEDs
constitutivos de una pantalla publicitaria, encontrándose los LEDs
dispuestos en grupos donde los n LEDs de cada grupo están conectados
en serie y alimentados por un regulador o puente de corriente
constante; existiendo conectado en paralelo con cada diodo LED un
transistor MOS en cuya puerta se aplica una señal de control para
encendido/apagado del correspondiente LED; existiendo un circuito
conocido como "level shifter" que interconecta las señales de
control (puertas de los transistores) con señales digitales de bajo
nivel que dan información sobre los diodos que deben ser encendidos
o apagados.
Novedosamente, según la invención, para cada
grupo de LEDs hay un correspondiente circuito con función de
"level shifter" que presenta n terminales de salida que
proporcionan las referidas señales de control; en tanto que los
terminales de dicho circuito con función de "level shifter" que
conectan con las señales digitales de bajo nivel consisten en n
terminales de entrada para encendido independiente de cada uno de
los LEDs del correspondiente grupo y un único terminal de entrada
para apagado simultáneo de todos los LEDs del correspondiente
grupo.
Según una realización preferente de la
invención, en el ajuste del brillo de cada uno de los LEDs de la
pantalla se emplea una modulación por anchura de pulso compatible
con las referidas condiciones de encendido independiente y apagado
simultáneo de los LEDs de cada grupo.
El aludido circuito con función de "level
shifter" se configura, en una realización preferente de la
invención, con parejas de transistores unidos por sus colectores;
estando conectado a masa uno de los emisores de cada pareja, en
tanto que los otros emisores de las parejas conectan con una tensión
de carga; y las bases correspondientes a los transistores de dichos
otros emisores conectan a través de una resistencia con el colector
de otro transistor cuyo emisor conecta con masa y cuya base
determina el referido terminal de apagado simultáneo; mientras que
los referidos terminales de encendido independiente quedan
determinados por las bases de los transistores de las referidas
parejas que tienen el emisor conectado a masa; en tanto que los
colectores de dichas parejas determinan los referidos n terminales
de salida que proporcionan las señales de control.
Además, en la estructura descrita en el párrafo
anterior, la unión del transistor cuya base determina el terminal de
apagado simultáneo con el resto del circuito es susceptible de
complementarse con un transistor adicional en configuración de
espejo de corriente.
Por otra parte, cada transistor de las referidas
parejas de transistores puede incorporar resistencias de base de
polarización integradas en el propio transistor, de manera que cada
uno de estos transistores, habitualmente denominados transistores
digitales, incorpora una resistencia en serie con la base y
eventualmente una segunda conectada entre el emisor y la base.
Con la estructura que se ha descrito, el
circuito de la invención presenta ventajas relativas a que permite
un consumo de corriente muy reducido y unas dimensiones externas
relativamente pequeñas en la correspondiente pantalla de LEDs.
A continuación, para facilitar una mejor
comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante
de la misma, se acompañan unas figuras en las que con carácter
ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la
invención y parte del estado de la técnica correspondiente.
Figura 1.- Representa un esquema eléctrico de un
circuito driver empleado en pantallas publicitarias a base de LEDs,
según el estado actual de la técnica.
Figura 2.- Representa un esquema eléctrico de un
circuito "level shifter" convencional de los que se emplean
actualmente en las pantallas a base de diodos LED.
Figura 3.- Es un bloque esquemático del circuito
de la presente invención mostrando las entradas y salidas que se
incluyen en el mismo.
Figura 4.- Representa un esquema eléctrico del
circuito de la anterior figura 3 según una primera realización de la
invención.
Figura 5.- Representa un esquema eléctrico de un
circuito como el de la anterior figura 3, según una segunda
realización de la invención.
Seguidamente se realiza una descripción de dos
ejemplos de la invención haciendo referencia a la numeración
adoptada en las figuras.
En ambas realizaciones, los LEDs de la
correspondiente pantalla se encuentran dispuestos en grupos, donde
los n LEDs de cada grupo están conectados en serie y alimentados por
un regulador o fuente de corriente constante; existiendo conectado
en paralelo con cada diodo LED un transistor MOS en cuya puerta se
aplica una señal de control, C_{1} a C_{n}, para el
encendido/apagado del correspondiente LED, en una configuración
análoga a la de la figura 1.
Además, hay un circuito según la invención que
interconecta las señales de control con señales digitales de bajo
nivel que dan información sobre los diodos que deben ser encendidos
o apagados. Dicho circuito presenta las entradas y salidas que se
aprecian en la figura 3, constituyendo la figura 4 una primera
realización del mismo y la figura 5 una segunda realización.
En ambas realizaciones, se efectúa una
restricción en el circuito consistente en forzar que el encendido y
apagado de los transistores, y por tanto de los LEDs, se realice
empleando señales de control independientes; imponiendo además la
condición de no poder apagar los LEDs individualmente. Es decir, que
mientras es posible encender cada LED de forma independiente,
solamente pueden ser apagados todos los LED de un determinado grupo
a la vez. Así habrá n señales digitales de encendido y una única
señal de apagado, tal y como se muestra en la figura 3.
Es posible encontrar una determinada modulación
por anchura de pulso compatible con estas restricciones para ajustar
el brillo de cada uno de los LEDs; y de manera que según los
circuitos representados en las figuras 4 y 5, se aprovecha al máximo
la capacidad parásita de la puerta de los transistores de la figura
1, para memorizar los niveles de tensión a lo largo del tiempo. El
refresco de estos valores se produce de forma natural como
consecuencia del mecanismo de modulación por anchura de pulso para
control de brillo de los LEDs.
Las dos realizaciones presentadas tienen un
reducido consumo que prácticamente sólo se produce durante las
conmutaciones entre estados; pudiendo además implementarse los
correspondientes circuitos con componentes compactos que ocupan un
espacio físico muy reducido.
Los circuitos "level shifter"
convencionales, como el que muestra la figura 2, tienen desventajas
relativas a su gran consumo y una elevada constante de tiempo que
resulta del filtro paso bajo constituido por su resistencia y las
capacidades parásitas del circuito. Para reducir el consumo y/o
disminuir la constante de tiempo se recurre a una circuitería
regenerativa con un número elevado de transistores.
En la primera realización de la invención,
mostrada en la figura 4, activando cualquiera de las entradas de
control ON_{1} a ON_{N} se descarga la capacidad parásita del
transistor MOS correspondiente, lo que provoca el encendido del LED
en paralelo con ese transistor MOS. Por otra parte, la activación de
la entrada digital OFF provoca que la puerta de todos los
transistores MOS se carguen a la tensión V_{H}, apagándose por
tanto todos los LEDs del correspondiente grupo. En las figuras 4 y 5
no se han representado resistencias en la base de los transistores
Q11 a QN1 y Q12 a QN2 por no considerarlas significativas en la
invención. Así mismo, se entiende que añadiendo diversos elementos,
como por ejemplo el espejo de corriente determinado por el
transistor Q_{E} de la segunda realización representada en la
figura 5, se entiende que se trata del mismo circuito
fundamental.
En el sentido indicado en el párrafo anterior,
el circuito con resistencia en las bases de los transistores resulta
una opción particularmente interesante, ya que es posible encontrar
numerosos dispositivos en el mercado que integran una pareja de
transistores bipolares complementarios junto con resistencias de
base, y es precisamente empleando estos elementos que se pueden
obtener las soluciones completas mostradas en las figuras 4 y 5.
Claims (5)
1. Circuito de control para encendido y apagado
de LED's constitutivos de una pantalla publicitaria, encontrándose
los LEDs dispuestos en grupos donde los n LEDs de cada grupo están
conectados en series y alimentados por un regulador o fuente de
corriente constante; existiendo conectado en paralelo con cada diodo
LED un transistor MOS en cuya puerta se aplica una señal de control
(C_{1} a C_{N}) para el encendido/apagado del correspondiente
LED; existiendo un circuito conocido como "level shifter" que
interconecta las señales de control (puertas de los transistores)
con señales digitales de bajo nivel que dan información sobre los
diodos que deben ser encendidos o apagados; caracterizado
porque para cada grupo de LEDs hay un correspondiente circuito con
función de "level shifter" que presenta n terminales de salida
que proporcionan las referidas señales de control (C_{1} a
C_{N}); en tanto que los terminales de dicho circuito con función
de "level shifter" que conectan con las señales digitales de
bajo nivel consisten en n terminales de entrada para encendido
independiente (ON_{1} a ON_{N}) de cada uno de los LEDs del
correspondiente grupo, y un único terminal de entrada para apagado
simultáneo (OFF) de todos los LEDs del correspondiente grupo.
2. Circuito de control para encendido y apagado
de LED's constitutivos de una pantalla publicitaria, según la
reivindicación 1, caracterizado porque en el ajuste del
brillo de cada uno de los LEDs de la pantalla se emplea una
modulación por anchura de pulso compatible con las referidas
condiciones de encendido independiente y apagado simultáneo de los
LEDs de cada grupo.
3. Circuito de control para encendido y apagado
de LED's constitutivos de una pantalla publicitaria, según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicho circuito con
función de "level shifter" se configura con parejas de
transistores (Q_{11}, Q_{12}; Q_{21} Q_{22} ... Q_{N1}
Q_{N2}) unidos por sus colectores; estando conectado a masa uno de
los emisores de cada pareja, en tanto que los otros emisores de esas
parejas conectan con una tensión de carga (V_{H}); y las bases
correspondientes a los transistores (Q_{11}, Q_{21} ...
Q_{N1}) de dichos otros emisores conectan a través de una
resistencia (R) con el colector de otro transistor (Q) cuyo emisor
conecta con masa y cuya base determina el referido terminal de
apagado simultáneo (OFF); mientras que los referidos terminales de
encendido independiente (ON_{1}, ON_{2} ... ON_{1}) quedan
determinados por las bases de los transistores de las referidas
parejas que tienen el emisor conectado a masa (Q_{12}, Q_{22}
... Q_{N2}); en tanto que los colectores de dichas parejas
determinan los referidos n terminales de salida que proporcionan las
señales de control (C_{1} a C_{N}).
4. Circuito de control para encendido y apagado
de LED's constitutivos de una pantalla publicitaria, según la
reivindicación 3, caracterizado porque la unión del
transistor (Q) cuya base determina el terminal de apagado simultáneo
(OFF) con el resto del circuito es susceptible de complementarse con
un transistor adicional (Q_{E}) en configuración de espejo de
corriente.
5. Circuito de control para encendido y apagado
de LED's constitutivos de una pantalla publicitaria, según la
reivindicación 3, caracterizado porque los transistores de
las referidas parejas de transistores (Q_{12}, Q_{22} a Q_{N2}
y Q_{11}, Q_{21} a Q_{N1}) incorporan resistencias de base de
polarización integradas en el propio transistor, de manera que cada
uno de estos transistores, habitualmente denominados transistores
digitales, incorpora una resistencia en serie con la base y
eventualmente una segunda conectada entre el emisor y la base.
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