ES2386657A1 - Pantalla de video de led's. - Google Patents

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ES2386657A1 ES201130103A ES201130103A ES2386657A1 ES 2386657 A1 ES2386657 A1 ES 2386657A1 ES 201130103 A ES201130103 A ES 201130103A ES 201130103 A ES201130103 A ES 201130103A ES 2386657 A1 ES2386657 A1 ES 2386657A1
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Abstract

Pantalla de video de LED's.Comprende píxeles dotados de al menos un diodo LED rojo, un diodo LED verde y un diodo LED azul, caracterizado porque los LEDs están organizados en al menos una asociación de LEDs rojos conectados en serie (nR), al menos una asociación de LEDs verdes conectados en serie (nG), y al menos una asociación de LEDs azules conectados en serie (nB); y comprende, para proporcionar corriente a asociaciones de LEDs del mismo color conectados en serie e independizar su consumo, un primer grupo de fuentes donde cada fuente sólo se aplica a LEDs rojos, un segundo grupo de fuentes a LEDs verdes, y un tercer grupo de fuentes a LEDs azules; estando toda la electrónica integrada en un conjunto de idénticos circuitos exceptuando los diodos LEDs para controlar el brillo de cada LED, gobernar eficientemente las fuentes y distribuir los datos de las imágenes.

Description

PANTALLA DE VIDEO DE LED'S
OBJETO
DE LA INVENCIÓN
La
presente invención tal y como se expresa en el
enunciado
de esta memoria descriptiva se refiere a una
pantalla
de vídeo de diodos emisores de luz (LEDs) que
comprende
una pluralidad de unidades funcionales que
comprenden
módulos interconectados entre sí formando una
matriz
regular bidimensional, incorporando cada uno de
dichos módulos una pluralidad de píxeles. El objetivo final es proporcionar una solución a los tres problemas principales asociados con estos dispositivos: reducir las corrientes de alimentación, obtener una eficiencia energética adecuada y permitir la integración de toda la electrónica en un único circuito impreso flexible. La solución propuesta presenta además una elevada adaptabilidad a la hora de proporcionar soluciones válidas ante variables tecnológicas cambiantes o aspectos del diseño diversos como puedan ser la tensión de alimentación, el número de píxeles por módulo, el número de LEDs por píxel, o las caídas de tensiones en directo e intensidades luminosas relativas de estos últimos.
Además la invención permite implementar los módulos mediante circuitos integrados en los que se ha implementado toda la electrónica principal excepto los diodos LEDs, de forma que las pantallas estén únicamente constituidas por una asociación de circuitos integrados y LEDs montados sobre un circuito impreso que preferentemente es flexible pero también pueden ser circuitos impresos rígidos, para simplificar y abaratar la fabricación de este tipo de pantallas. Las pantallas resultantes presentan además un grosor y un peso total extremadamente reducidos lo que representa un factor clave para que puedan ser fácilmente instaladas en emplazamientos donde resulta técnicamente muy complicado o imposible instalar las pantallas de LEDs actuales.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Son conocidas las pantallas de vídeo de LEDs que están formadas por una matriz regular de diodos LEDs. Estas pantallas representan el mecanismo más eficaz para construir pantallas de grandes dimensiones.
En la práctica, las pantallas de vídeo de 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. Unas fuentes de alimentación generan una o varias tensiones de bajo voltaj e 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 digital de control específica gestiona la transmisión y generación de las imágenes en la pantalla.
La dificultad de implementar pantallas de vídeo flexibles estriba, en primer lugar, en integrar toda la electrónica necesaria, incluyendo los propios LEDs, en un perfil muy reducido, típicamente en un único circuito impreso. Las características que debe satisfacer esta electrónica es básicamente la de controlar individualmente la luminosidad de cada uno de los LEDs. En segundo lugar, la implementación del driver analógico ha de ser tal que haga que la corriente de alimentación necesaria para su correcto funcionamiento sea lo suficientemente reducida para que esta pueda ser eficazmente transportada a lo largo y ancho de la misma. Hay que tener en cuenta que para solucionar este problema no es posible introducir convertidores dc/dc en los reducidos perfiles que requieren las pantallas de vídeo flexibles, ni tampoco emplear conductores de grandes secciones para transportar estas corrientes.
Por otra parte es conocido el driver analógico cuyo esquema eléctrico se representa en la figura 1 de esta memoria, perteneciendo al estado de la técnica y similar al descrito en la patente US 4.743.897.
En el driver de la figura 1, el regulador o fuente de corriente constante 101 proporciona una corriente constante a todos los LEDs 102. Cada uno de los LEDs se enciende o apaga por medio de los transistores MOS 103 conectados en paralelo con cada uno de los diodos, aplicando una determinada tensión en su terminal de puerta 104. La fuente de corriente constante posee una entrada de control 105 que permite interrumpir esta corriente cuando todos los LEDs están apagados, reduciéndose así el consumo.
La corriente total consumida por este driver y los N LEDs conectados en serie es igual a la corriente consumida por uno solo de los LEDs. El número de LEDs que pueden conectarse en serie para un driver como el de la figura 1 viene limitado en la práctica por la tensión puertasurtidor máxima de los transistores. La suma de las tensiones en directo de todos los LEDs en el peor de los casos ha de ser tal que haga que la tensión en la puerta de los transistores no supere ese valor máximo baj o ninguna circunstancia.
Por otro lado, también es conocido el driver analógico de la figura 2 generalmente implementado en un circuito integrado que controla N LEDs 201 conectados a través de N salidas empleando para ello N fuentes de corriente constante 202 que pueden ser encendidas o apagadas desde el exterior por medio de una interfase digital 203 adecuada. Estos drivers analógicos no incorporan el resto de la electrónica digital encargada de generar las modulaciones digitales que controlan o ajustan independientemente la intensidad luminosa de cada uno de los LEDs u otras funciones relacionadas con la generación o procesamiento de las imágenes desde el dominio digital.
La corriente total consumida por este driver y los N LEDs es igual a la suma de las corrientes individuales consumidas por todos y cada uno de los LEDs y el propio driver. El número de LEDs que pueden controlarse para un driver como el de la figura 2 viene limitado por la sección de los conductores necesarios para transportar las corrientes consumidas por aquellos. Este hecho obliga a utilizar convertidores dc/dc o fuentes de alimentación ac/dc para cada grupo de LEDs con el obj etivo de reducir
estas
corrientes a cambio de aumentar las tensiones de
alimentación.
No
se conocen en el estado actual de la técnica
pantallas
de vídeo de LEDs que estén formadas por una
matriz
bidimensional regular de módulos que incorpore cada
uno
de ellos toda la circuitería necesaria, tanto la
electrónica
digital como la analógica, para implementar
pantallas flexibles de LEDs.
Por otro lado son conocidas las técnicas de modulación por anchura de pulso con las que se controla la intensidad luminosa de cada uno de los LEDs.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Para lograr los objetivos y evitar los inconvenientes indicados en anteriores apartados, la invención, al igual que las pantallas del estado de la técnica comprende una pluralidad de píxeles formando una matriz, estando compuesto cada uno de los píxeles por un número no nulo de LR diodos LED roj os, un número no nulo de LG diodos LED verdes y un número no nulo de LB diodos LED azules; y comprenden una red digital de gestión de la transmisión y generación de las imágenes en la pantalla. La principal novedad de la invención consiste en que comprende una pluralidad de unidades funcionales dispuestas según una matriz bidimensional regular conectadas mediante la red digital para distribuir la información numérica correspondiente a los contenidos de las imágenes entre
dichas unidades funcionales. Además cada una de las
unidades funcionales, comprenden los siguientes elementos: a) un conjunto de píxeles, en los que los LEDs de cada unidad funcional están organizados en al menos una asociación de LEDs de color rojo nR conectados en serie, al menos una asociación de LEDs de color verde nG conectados en serie, y al menos una asociación de LEDs de color azul nB conectados en serie, b) un primer grupo de fuentes de corriente constante, dotado de un número de fuentes de corriente constante igual al número de asociaciones de LEDs rojos nR conectados en serie, comprendiendo cada fuente de corriente constante una entrada digital de habilitación, donde cada fuente de corriente constante se conecta únicamente a una asociación de LEDs rojos conectados en serie, c) un segundo grupo de fuentes de corriente constante, dotado de un número de fuentes de corriente constante igual al número de asociaciones de LEDs verdes nG conectados en serie, comprendiendo cada una de dichas fuentes de corriente constante una entrada digital de habilitación, donde cada fuente de corriente constante se conecta únicamente a una asociación de LEDs verdes nG conectados en serie, d) Y un tercer grupo de fuentes de corriente constante, dotado de un número de fuentes de corriente constante igual al número de asociaciones de LEDs azules nB conectados en serie, comprendiendo cada una de dichas fuentes de corriente constante de una entrada digital de habilitación, donde cada fuente de corriente constante se conecta únicamente a una asociación en serie de LEDs azules nB conectados en serie; para independizar el consumo de cada color. En consecuencia en la pantalla de la invención existen
asociaciones de LEDs del mismo color conectados en serie,
de tal manera que se tendrá un primer grupo de fuentes de
corriente constante donde cada fuente de corriente constante sólo se aplica a LEDs rojos, un segundo grupo de fuentes de corriente constante donde cada fuente de corriente constante sólo se aplica a LEDs verdes y un tercer grupo de fuentes de corriente constante donde cada fuente de corriente constante sólo se aplica a LEDs azules, permitiendo así independizar el consumo de cada color, y
distribuyéndose
además físicamente los mencionados
elementos
en una pluralidad de módulos con uniones
flexibles
entre sí, presentando N píxeles cada uno de
ellos, e incorporando cada uno de estos módulos toda la electrónica necesaria, tanto desde el dominio digital como analógico para controlar por completo el funcionamiento de la pantalla.
Adicionalmente todos los elementos de una unidad funcional están dispuestos físicamente formando un conjunto de módulos, cada uno de los cuales comprende el mismo número de píxeles, y estando dichos módulos conectados eléctricamente entre sí mediante uniones flexibles o rígidas dotadas de las conexiones que forman las asociaciones de los LEDs conectados en serie y de las fuentes de corriente constante compartidas por dicho conjunto de módulos; comprendiendo además cada módulo:
a) un conjunto de conmutadores analógicos, en cantidad igual al número de LEDs del módulo, y estando cada conmutador analógico conectado en paralelo a un LED,
b) un conjunto de adaptadores de nivel, en cantidad igual al número de LEDs del módulo y gobernados por una señal digital diferente para cada adaptador de nivel, estando cada señal digital conectada a la entrada de control de un conmutador analógico, para activarlos/desactivarlos independientemente,
c) un primer grupo de moduladores por anchura de pulso
(PWM) , en cantidad igual al número de LEDs del modulo, conectados a cada una de las entradas de los adaptadores de nivel pertenecientes a dicho modulo,
d) un segundo grupo de moduladores por anchura de pulso
(PWM) , en cantidad idéntica al número de fuentes de corriente constante, estando cada modulador por anchura de pulso conectado a la entrada de habilitación de una fuente de corriente constante, para activarla cuando alguno de los LEDs alimentados por la mencionada fuente de corriente constante lo esté, tanto si los LEDs pertenecen al propio módulo como a cualquiera del resto de módulos de la misma unidad funcional,
e) una memoria para almacenar la información de la imagen que está siendo representada en el módulo y de la imagen que está simultáneamente siendo recibida,
f) un canal de comunicación que forma parte de la red digital, para transferir la información numérica correspondiente a las imágenes a representar a todos y
cada
uno de los módulos pertenecientes a todas y
cada
una
de las unidades funcionales que constituyen la
pantalla.
Por
tanto existe una red analógica en la que, en
primer
lugar, cada una de las mencionadas unidades
funcionales
de G módulos está constituida por un primer
conjunto SR de fuentes de corriente constante que alimentan cada uno de ellos a una asociación de LEDs rojos nR conectados en serie, un segundo conjunto SG de fuentes de corriente constante que alimentan cada uno de ellos a una asociación en serie de LEDs verdes nG, Y un tercer conjunto de SB fuentes de corriente constante que alimentan cada uno de ellos a una asociación en serie de LEDs azules nB, donde todas las cantidades anteriores, además de ser no nulas, satisfacen la relación:
En segundo lugar cada uno de los módulos incorpora un conjunto de N· (LR+LG+LB) conmutadores analógicos conectados en paralelo a todos y cada uno de los LEDs. Estos
conmutadores analógicos pueden estar implementados con un transistor NMOS, PMOS, PNP, NPN o cualquier combinación válida de estos como por ej emplo puertas de paso bidireccionales (T-gates) , así como cualquier otro dispositivo gobernado por una entrada de control que permita interrumpir a voluntad el paso de la corriente eléctrica.
En tercer lugar cada uno de los N· (LR+LG+LB ) conmutadores analógicos incorporan un adaptador de nivel, de tal manera que los mencionados conmutadores estén gobernados por idéntico número de señales digitales de control que forman parte de la red digital y que permiten activar o desactivar independientemente todos y cada uno de los conmutadores analógicos, y por lo tanto, controlar el encendido o apagado individual de todos y cada uno de los LEDs del mismo módulo desde el dominio digital.
Lo más habitual en las pantallas de video de LEDs convencionales es que cada píxel de la pantalla esté formado por tres LEDs con los colores primarios. En algunas ocasiones se reemplaza en todos los píxeles que conforman la pantalla uno de los LEDs por una asociación en serie de dos LEDs del mismo color para incrementar la luminosidad de la pantalla. Este procedimiento se encuentra implícitamente incorporado en la descripción en esta patente. En otras ocasiones se emplean píxeles implementados con cuatro LEDs, dos de ellos iguales, con el objetivo de incrementar la percepción visual de la resolución de la pantalla. Por esta razón se describe a continuación en esta patente dos procedimientos para controlar la luminosidad de este cuarto LED individualmente respecto de los otros tres. El primero consiste en reemplazar el LED por una asociación en serie de dos LEDs del mismo color, con la diferencia de que en este caso también se duplican el resto de elementos necesarios para que efectivamente puedan se controlados independientemente desde el dominio digital. El segundo procedimiento consiste en establecer una nueva asociación
de LEDs conectados en serie con una fuente de corriente
constante adicional. En este caso el cuarto LED añadido no se encuentra conectado en serie con otro de su mismo color sino que desde el punto de vista electrónico sería equivalente a disponer de una cuarta componente de color. Ambos procedimientos se encuentran también implícitamente incorporados en esta patente.
La solución propuesta presenta además la facilidad de poder ser adaptada para diferentes tensiones de alimentación, número de píxeles por módulo, número de LEDs por píxel, o de caídas de tensiones directas e intensidades luminosas relativas de estos últimos.
La invención se basa en el hecho de que para un mismo nivel de potencia, un aumento en la tensión de alimentación
implica
una reducción en las corrientes de funcionamiento,
las
cuales, como se ha comentado anteriormente, constituyen
uno
de los factores limitantes principales a la hora de
implementar
pantallas de vídeo flexibles de LEDs. La
tensión
de alimentación máxima viene determinada por el
proceso tecnológico empleado en cada implementación particular de la pantalla y que está sujeto a modificaciones debido a la continua evolución de estos procesos.
Efectivamente una determinada configuración optimizada para una cierta tensión de alimentación puede ser directamente adaptada a un nuevo proceso tecnológico que permita tensiones de alimentación superiores ya sea incrementando el número de píxeles por módulo o, alternativamente, añadiendo módulos adicionales a una misma red de interconexión analógica a la par que se mantiene constante el número de fuentes de corrientes constantes activas totales en el sistema.
La pantalla comprende un conjunto de al menos un conector, que incluye la alimentación y el canal de comunicación de transmisión de la información de la red
digital, para conectar varias pantallas en cascada e incrementar su superficie.
Respecto a la tensión de alimentación, ésta ha de ser igual o superior a la suma de las caídas de las tensiones en directo Vf de todos los LEDs pertenecientes a una misma asociación en serie que puedan estar simultáneamente encendidos en un mismo instante de tiempo, más la tensión requerida por la propia fuente de corriente constante para que funcione de acuerdo a su valor nominal de, típicamente, 20 miliamperios. El valor máximo de la tensión de alimentación viene limitada por la tensión de puerta máxima de los transistores de conmutación y, en general, por las características del proceso tecnológico escogido para la implementación del circuito integrado.
Con el objeto de reducir la complejidad de la pantalla se puede optar por emplear una única tensión de alimentación para todas las fuentes de corriente constante. Sin embargo para maximizar la eficiencia de las pantallas y/o aprovechar todas las configuraciones válidas posibles, se propone también en la descripción de esta patente la posibilidad de aplicar fuentes de tensión independientes para cada una de las tres componentes de color.
Estas tensiones se generan a través de convertidores dc/dc o ac/dc que permiten ajustar las salidas dentro de un
determinado
rango respecto de la tensión nominal de
funcionamiento.
La
eficiencia se maximiza ajustando cada una de las
fuentes
de alimentación a un valor igual a la suma de las
caídas de tensión en directo Vf de los n LEDs de cada componente de color que puedan estar simultáneamente encendidos más el valor de tensión nominal Vreg requerida por la fuente de corriente constante para su funcionamiento, es decir, n· Vf+Vreg • El valor de tensión aplicado debe tener en cuenta las tolerancias de los componentes electrónicos del sistema, así como las caídas
de tensión producidas en los conductores eléctricos y en los propios conmutadores analógicos.
Cada una de estas fuentes de alimentación genera la tensión de alimentación de una parte de la pantalla implementada con LEDs procedentes de lotes de fabricación con parámetros eléctricos similares. De esta manera se asegura que las caídas de tensión en directo de todos los
LEDs
de una misma componente de color poseen valores
similares.
El
ajuste de la tensión de salida de estas fuentes
puede
realizarse internamente y de forma automática durante
el funcionamiento normal de la pantalla, o bien de manera externa en el proceso de fabricación.
En el primer caso, a la electrónica de control de cada módulo se incorpora un mecanismo que permite establecer el valor adecuado al que se ajusta la tensión de alimentación. Este valor puede deducirse, entre otros, de la medida obtenida sobre la caída de tensión en directo Vf de por lo menos uno de los LEDs de una misma asociación, de la caída de tensión en la propia fuente de corriente o de la corriente generada por la fuente de corriente constante. El valor obtenido debe ser transmitido hasta la fuente de alimentación encargada de ajustar su tensión de salida.
El procedimiento novedoso que a continuación se expone permite reducir aun más las corrientes empleadas por las pantallas descritas en esta patente, lo que a su vez facilita la implementación de pantallas de mayores dimensiones sin necesidad de incrementar la sección de los conductores que transportan estas corrientes.
El primer mecanismo descrito anteriormente para disminuir las corrientes de alimentación consiste en incrementar la tensión de alimentación. Sin embargo existen factores que en la práctica limitan el valor máximo de esta tensión. Estos factores están relacionados con la dificultad de establecer procesos tecnológicos compatibles con estas tensiones y con las regulaciones que se aplican
en materia de seguridad eléctrica. Estos problemas aparecen en definitiva como consecuencia de tener que respetar unas distancias mínimas de separación entre conductores sometidos a una determinada diferencia de potencial. El valor de tensión por encima de la cual se considera que
empiezan
a manifestarse estas dificultades se sitúa en la
práctica
en 48V.
Para
resolver este problema se emplea una fuente de
alimentación
que dispone de un conjunto de S salidas de
tensiones de alimentación múltiples equiespaciadas entre sí, donde cada una de las S salidas genera una tensión igual a Vi =(i+1)V, con l variando de O a S-lo Cada pareja de salidas intermedias consecutivas constituyen en sí mismas una nueva fuente de alimentación de valor V para un subconjunto de unidades funcionales de G módulos que forman la pantalla. Cada uno de estos subconjuntos está constituido por idéntico número Q de unidades funcionales. La diferencia de potencial V entre dos tomas de alimentación consecutivas debe ser lo suficientemente reducida para que pueda ser aplicada adecuadamente sobre el mencionado subconjunto de unidades funcionales de G módulos siguiendo el procedimiento descrito anteriormente en esta patente. De esta manera se reparten equitativamente todas las unidades funcionales de G módulos entre las S tensiones de alimentación generadas por la fuente de alimentación.
Para que este esquema sea eficaz en la práctica es necesario establecer ciertas restricciones en el funcionamiento lógico de la pantalla encaminadas a asegurar que las corrientes netas consumidas en cada una de las tensiones de alimentación generadas en las tomas intermedias consecutivas sean lo más parecidas posibles. Si se satisface esta condición entonces se puede reducir la sección de los conductores de todas las tomas intermedias hasta un valor mínimo.
La forma más conveniente de equilibrar el consumo sin penalizar la eficiencia global consiste en dividir la
pantalla en una pluralidad secciones, constituidas cada una de ellas por S unidades funcionales de G módulos, siendo cada una de estas secciones idénticas entre sí tanto desde el punto de vista físico como funcional, de manera que:
(a)
las tensiones intermedias que alimentan las unidades funcionales pertenecientes a una misma sección provienen todas de una misma fuente de alimentación,
(b)
el perímetro del espacio físico ocupado por todos los LEDs incluidos en cada una de estas secciones se establece con la forma geométrica más compacta posible,
(c)
el funcionamiento coordinado de la lógica de control que actúa sobre los tiempos de encendido y apagado de las fuentes de corriente constante de todos los módulos de una misma sección, procura que los consumos resultantes efectuados por estos módulos sobre las S alimentaciones son lo más parecidos posibles entre sí. En la práctica la forma más adecuada de conseguir que
los consumos de las unidades funcionales agrupadas en una misma sección sean similares, consiste en aplicar idéntica modulación por anchura de pulso sobre las fuentes de corriente constante de los módulos que ocupan la misma posición dentro de cada una de las unidades funcionales pertenecientes a una misma sección. Esta modulación por anchura de pulso es precisamente la correspondiente a la del módulo que originalmente presenta un consumo superior de entre todos los que ocupan la misma posición dentro de cada unidad funcional. En estas condiciones la corriente que circula por las salidas Vo a VN-2 será aproximadamente nula, manteniéndose únicamente la corriente correspondiente a la salida VN-1 •
Obsérvese como a pesar de emplear una fuente de alimentación que entrega tensiones de hasta S·V, en el interior de cada módulo nunca encontramos diferencias de potencial superiores a V.
A continuación se describen dos procedimientos que permiten a cada módulo detectar si alguno de los LEDs
pertenecientes a dicho módulo se estropea. El primero de ellos consiste efectuar los siguientes pasos de testeo previos al funcionamiento normal de la pantalla:
(a)
mantener inicialmente todos los LED apagados,
(b)
encender secuencial e individualmente todos y cada uno de los LEDs manteniendo el resto apagados y medir, entre otros, la caída de tensión en directo Vf de por lo menos uno de los LEDs de una misma asociación, la caída de tensión en la propia fuente de corriente o la
corriente
generada por la fuente de
corriente
constante.
(c)
comparar todas las lecturas entre sí, detectando los
LEDs
estropeados que ofrecen lecturas diferentes de las
del
resto.
Efectivamente aquellos LEDs fundidos provocarán que cuando se abra su correspondiente conmutador analógico se interrumpa el paso de corriente por la asociación en serie a la que el LED pertenece, lo que impedirá que funcione ninguno de ellos. Esta situación es detectada por el módulo ya que se obtiene en este caso una medida nula y diferente de la obtenida para el resto de los LEDs de la asociación.
El segundo procedimiento permite detectar automáticamente estos fallos durante el funcionamiento normal de la pantalla a través de un circuito analógico específico incorporado en cada LED que detecta cuando la tensión en los bornes del LED supera un umbral determinado. Esta situación es inmediatamente notificada, manteniéndose permanentemente cerrado el conmutador analógico para permitir que el resto de LEDs da la misma asociación sigan funcionando correctamente.
En cualquiera de los dos casos es necesario añadir una circuito analógico especifico que protej a al conmutador analógico y evite que quede expuesto a una tensión superior al valor máximo absoluto permitido.
La invención prevé la incorporación de una fuente de
alimentación externa VRGB para alimentar todas las fuentes
de corriente constante, donde el valor de dicha fuente de
alimentación externa VRGB es de al menos el valor más alto
de VRGB calculado según las ecuaciones: a) VRGB ¿ n' R· VfR +Vreg,min; siendo VfR las caídas de tensión en directo de los LED's rojos conectados en serie nR pertenecientes a una misma asociación de los como máximo solo pueden permanecer simultáneamente encendidos n'R; Y Vreg,min la caída tensión mínima necesaria para que la fuente de corriente constante funcione en valores nominales, b) VRGB ¿ n' G· VfG +Vreg,min; siendo VfG la suma de las caídas de tensión en directo de los LED' s verdes conectados en serie nG pertenecientes a una misma asociación de los como máximo solo pueden permanecer simultáneamente encendidos n ' G,. y Vreg,min la caída tensión mínima necesaria para que la fuente de corriente constante funcione en valores nominales, c) VRGB ¿ n' B· VfB +Vreg,min; siendo VfB la suma de las caídas de tensión en directo de los LED' s azules conectados en serie nB pertenecientes a una misma asociación de los como máximo solo pueden permanecer simultáneamente encendidos n ' B,. y Vreg,min la caída tensión mínima necesaria para que la fuente de corriente constante funcione en valores nominales. En otra realización de la invención la pantalla comprende: a) un primer conjunto de al menos una fuente de alimentación externa Vg de alimentación de todas las fuentes de corriente constante de los LED' s verdes, y con un valor de tensión Vg correspondiente a un valor mínimo superior a la suma de las caídas de tensión en directo VfG de los LEDs verdes conectados en serie n' G pertenecientes a una misma asociación que pueden permanecer simultáneamente encendidos, más la caída tensión mínima Vreg,min necesaria para que la fuente de
corriente
constante funcione en valores nominales, según
la ecuación Vg>
n' GO VfG +Vreg,min,
b)
un segundo conjunto de al menos una fuente de
alimentación
externa Vr de alimentación de todas la
5
fuentes de corriente constante de los LED's rojos, y de
valor
de tensión Vr correspondientes a un valor mínimo
superior
a la suma de las caídas de tensión en directo
VfR
de los LED' s roj os conectados en serie n' r
pertenecientes
a una misma asociación que pueden
10
permanecer simultáneamente encendidos, más la caída
tensión
mínima Vreg,min necesaria para que la fuente de
corriente
constante funcione en valores nominales, según
la ecuación Vr
> n' RO VfR +Vreg,min,
c)
un tercer conjunto de al menos una fuente de
15
alimentación externa Vb de alimentación de todas las
fuentes
de corriente constante de los LED's azules; y de
valor
Vb correspondiente a un valor mínimo superior a la
suma
de las caídas de tensión en directo VfB,max de los
LEDs
azules conectados en serie n'B pertenecientes a una
2 O
misma asociación que pueden permanecer simultáneamente
encendidos,
más la caída tensión mínima Vreg,min necesaria
para
que la fuente de corriente constante funcione en
valores
nominales, según la ecuación Vb>n' Bo VfB +Vreg,min,
De
acuerdo con la realización anterior, cada uno de los
25
módulos que constituyen una unidad funcional comprenden
medios
de medida, seleccionados entre medios de medida
directa
y medios de medida indirecta de al menos una
magnitud seleccionada,
entre otros, de:
a)
las caídas de tensión en directo Vf de al menos uno
30
de los LEDs alimentados por cada una de las
fuentes
de corriente constante,
b)
las caídas de tensión en cada una de las fuentes
de
corriente constante,
c)
las corrientes generadas por cada una de las
35
fuentes de corriente constante que circulan por
cada una de las asociaciones de LEDs conectados en
serie, para transferir numéricamente la medida a través del canal de comunicación a la fuente de alimentación externa que alimenta, entre otras, a la mencionada fuente de corriente constante; comprendiendo las fuentes de alimentación externas medios de interpretación de la medida realizada y medios de ajuste de sus tensiones de salida hasta alcanzar dichos valores mínimos de tensión.
La invención también prevé la posibilidad de incluir un cuarto conjunto de fuentes de alimentación externas en sustitución de la fuente de alimentación externa VRGB , del primer conjunto de al menos una fuente de alimentación externa Vg, del segundo conjunto de al menos una fuente de alimentación externa Vr, y del tercer conjunto de al menos una fuente de alimentación externa Vb, que comprende:
a) una tensión de salida S veces superior a una fuente seleccionada entre la fuente de alimentación externa VR~, el primer, segundo y tercer conjunto de fuentes de alimentación externas; Vg, Vr, Vb,
b) un total de S-l salidas de tensión intermedias adicionales de valores espaciados entre sí, y conectadas a las fuentes de corriente constante de la pantalla formando cada pareja de salidas intermedias consecutivas una nueva fuente de alimentación externa de un subconjunto de dichas unidades funcionales que forman la pantalla; estando cada uno de dichos subconjuntos constituido por idéntico número de unidades funcionales,
y comprendiendo además la pantalla una división de una pluralidad de secciones, constituidas cada una de ellas por S unidades funcionales, en las que cada sección son idénticas entre sí, y las tensiones intermedias que alimentan las unidades funcionales pertenecientes a una misma sección pertenecen todas a una misma fuente de alimentación externa; y contando la red digital con medios de gobierno de los tiempos de encendido y apagado de las fuentes de corriente constante de todos los módulos de una misma sección, para que los consumos de dichos módulos sobre las S alimentaciones sean aproximadamente iguales.
En cuanto a la red digital, cabe señalar que está constituida como mínimo por un primer grupo de N· (LR +LG+LB) moduladores por anchura de pulso para cada uno de los N píxeles, con los que se controla de forma independiente la intensidad luminosa percibida de los mismos. La red digital controla además el encendido y apagado de la entrada de control de la fuente de corriente constante, a través de un segundo grupo de moduladores por anchura de pulso específico, con el objetivo de optimizar el consumo.
Cada módulo incorpora una memoria doble de almacenamiento. Por un lado almacenan los datos correspondientes a la imagen que está siendo representada, y por otro guarda los datos parciales de la siguiente imagen a visualizar.
Existe un bloque que se encarga de todas las operaciones relacionadas con el procesamiento de las imágenes. Existen varios niveles de procesamiento estrictamente necesarios como pueden ser la descodificación de las imágenes o la extracción del sincronismo global a partir de la temporización de los datos recibidos, y otros opcionales como la corrección gamma que se señala más adelante, la implementación de algoritmos de descompresión
o funciones de tratamiento digital de imágenes.
Incorpora además una interfaz digital que forma parte de la red digital que a través de un puerto se encarga de realizar dos tareas fundamentales. En primer lugar permite distribuir la información de las imágenes a representar desde una fuente de video exterior hasta todos y cada uno de los módulos que conforman la pantalla. En segundo lugar permite leer o escribir individualmente desde el exterior todos los parámetros involucrados en la configuración de cada módulo.
Este último bloque incorpora además mecanismos de tolerancia a fallos específicos encaminados a detectar el mal funcionamiento en alguno de los módulos y permitir su desconexión de la red sin que el normal funcionamiento del resto de módulos se vea afectado.
Cuando el valor de la tensión de alimentación no es lo suficientemente elevado como para poder alimentar simultáneamente a los n LEDs pertenecientes a una misma asociación en serie a través de la correspondiente fuente de corriente constante es necesario emplear un conjunto de modulaciones por anchura de pulso PWM modificada respecto de la modulación original del primer grupo de dicha modulaciones por anchura de pulso, tal como se describe a continuación.
Se puede determinar el número máximo M de LEDs que pueden permanecer simultáneamente encendidos en un mismo instante de tiempo dentro de una asociación de n LEDs conectados en serie para un determinado valor de la tensión de alimentación Vcc como el máximo valor de M, que satisface la expresión M·Vf+Vresto<Vcc, donde Vresto es la suma del valor de tensión requerida por la fuente de corriente constante para su funcionamiento y las caídas de tensión producidas en los conductores eléctricos y en los propios conmutadores
analógicos
de los M-n LEDs que no pueden permanecer
simultáneamente encendidos.
El
objetivo secundario de este primer grupo de
moduladores es el de proporcionar un funcionamiento que sea lo más eficiente posible desde el punto de vista energético. Conviene recordar que la fuente de corriente constante, controlada por el segundo grupo de moduladores, ha de permanecer activa siempre que alguno de los LEDs conectados en serie a la misma se encuentre encendido. La optimización del consumo se consigue minimizando el tiempo durante el cual la fuente de corriente permanece activa.
Por tanto el nuevo primer grupo de moduladores se caracteriza por que comprende medios de generación de un
conjunto modulaciones PWM superpuestas a cada una de las modulaciones PWM originales. El comportamiento combinado de la modulación PWM superpuesta y de la modulación PWM original es equivalente a efectuar una AND lógica de las dos modulaciones por separado, es decir, en cada instante de tiempo solo permanece el conmutador analógico abierto si y solo así lo indican ambas modulaciones simultáneamente, mientras que permanecerá cerrado si alguna de las dos modulaciones así lo establecen por separado.
El propósito de la modulación PWM superpuesta es la de asegurar que en cualquier instante de tiempo el número de LEDs encendidos no supere el valor de M. La frecuencia de la modulación PWM superpuesta es un número entero no nulo E de veces el valor de la frecuencia de la modulación PWM original. El ciclo de trabajo de todas las modulaciones PWM superpuestas es constante y de valor igual a M/n. En una primera implementación cada una de las modulaciones PWM superpuestas se aplican con un desfase constante e igual al periodo de la modulación PWM superpuesta dividido por el número n de LEDs conectados en serie de cada asociación. En el caso mas general se contempla ajustar la fase relativa las modulaciones PWM superpuestas en función de la configuración escogida para minimizar el tiempo en el que al menos uno de los LEDs se encuentre encendido. Para optimizar al máximo el consumo este reajuste de fases puede efectuarse de forma dinámica para cada una de las imágenes representadas.
Obsérvese que es necesario además incrementar individualmente el ciclo de trabaj o de cada una de las modulaciones PWM originales para compensar los periodos de tiempo de apagado adicionales provocados por la modulación PWM superpuesta. Este incremente del ciclo de trabajo debe ser calculado a partir del valor del ciclo de trabajo original de cada modulación de tal manera que el tiempo total que el conmutador analógico permanece abierto a lo largo de un periodo completo de la modulación PWM original
sea el mismo que el que se tendría si no se hubiese aplicado la modulación PWM superpuesta. Obsérvese que como consecuencia de la aplicación de este esquema de modulación modificada el valor del máximo brillo alcanzable por cualquiera de los n LEDs se ve reducido en un factor igual a M/n.
Se contempla también la posibilidad de poder desactivar las modulaciones PWM superpuestas en un determinado instante a lo largo de la modulación PWM original cuando se pueda asegurar que el número de LEDs encendidos simultáneamente no supere el valor de M durante el resto del periodo de la modulación PWM original. Es necesario también tener en cuenta este hecho a la hora de modificar el valor de los ciclos de trabajo de las modulaciones PWM originales tal como se ha expuesto anteriormente.
Por otro lado, el valor de E determina en el peor de los casos la eficiencia del sistema de manera que cuanto mas alto sea este valor mayor será la eficiencia resultante. El valor máximo de E sin embargo viene limitado por las características dinámicas particulares del proceso tecnológico empleado en la implementación del circuito integrado. El resultado de este conjunto de modulaciones es que la eficiencia obtenida para niveles de luminosidad y consumo reducidos es inferior a la que se alcanza cuando estos niveles de luminosidad se incrementan, aproximándose entonces rápidamente al valor máximo de eficiencia.
En resumen, el objetivo final es asegurar que en cualquier instante de tiempo no se encuentren encendidos más de M LEDs simultáneamente, a la vez que se mantiene un reparto equilibrado entre todos los LEDs de la corriente entregada por la fuente y se minimiza el tiempo en que esta permanece encendida.
Cuando
los módulos descritos en esta patente se
implementan
en un circuito integrado se prevé la
incorporación
en el mismo de un regulador que permita
alimentar la electrónica del dominio digital a partir de la tensión de alimentación del sistema, evitando así la necesidad de añadir un regulador externo. Las tensiones de alimentación del dominio digital son típicamente iguales o inferiores a 3.3V, mientras que la alimentación del sistema puede llegar hasta los 4 8V. En general resulta difícil incorporar en un circuito integrado los dispositivos inductivos propios de los convertidores conmutados
(convertidores dc/dc) En esta invención es más conveniente integrar un regulador lineal, pero para que el sistema siga siendo energéticamente eficiente es condición indispensable que el consumo en corriente de la electrónica del dominio digital sea mucho más pequeña que el del resto del modulo.
El consumo en los sistemas digitales es directamente proporcional a la frecuencia de funcionamiento de los mismos. En esta invención el consumo viene determinado en buena medida por la frecuencia de funcionamiento de los moduladores PWM. A continuación se describe un novedoso procedimiento de modulación no lineal por anchura de pulso que reduce la frecuencia de funcionamiento y que sigue siendo compatible con la utilización de modulaciones PWM superpuestas para repartir eficiente y adecuadamente la corriente entre los n LEDs de una misma asociación en serie cuando no pueden encenderse más de M LEDs simultáneamente.
Debido a la respuesta logarítmica del ojo humano, en las pantallas de LEDs es necesario efectuar digitalmente un ajuste en las intensidades luminosas o tonalidades generadas en cada LEDs denominada corrección gamma. Este
ajuste
reduce el número total de tonalidades hasta
únicamente
aquellos valores realmente distinguibles por el
oj o
humano. Por ej emplo si los moduladores PWM se
implementación con una longitud de 16 bits el número total de intensidades se reduce tras el mencionado ajuste de
65.536 a menos de 256.
Se puede aprovechar este hecho para establecer una nueva modulación, denominada modulación por anchura de
pulso PWM no lineal, en la que la frecuencia de funcionamiento se ve notablemente reducida. Para ello es
necesario generar un reloj con una frecuencia que va variando a lo largo de cada periodo de la modulación PWM, de manera que la duración de cada ciclo de reloj es directamente proporcional a cada uno de los valores de la corrección gamma. El número de ciclos de reloj aplicados a los moduladores PWM se reduce en la misma medida que el número de intensidades resultantes de la corrección, y como el consumo es proporcional al número de transiciones por unidad de tiempo, el consumo global obtenido con esta nueva modulación también se ve reducido en la misma proporción.
En
el ejemplo anterior de 16 bits el número de transiciones
y
los consumos se verían reducidos en un factor de
65.536/256,
es decir, 256. Otra ventaja de este tipo de
modulaciones
es que permite reducir el número de bits de
los moduladores PWM. Siguiendo con el mismo ejemplo, como solo se utilizan los primeros 256 ciclos en cada periodo de modulación es posible implementarlos empleando moduladores PWM de tan solo 8 bits.
La siguiente modulación, denominada modulación PWM no lineal mixta, presenta la característica novedosa de que, conservando las ventajas de las modulaciones PWM no lineales, permite repartir eficiente y adecuadamente la corriente entre los n LEDs de una misma asociación en serie cuando no pueden encenderse más de M LEDs simultáneamente. Se basa en que en cada ciclo completo de esta nueva modulación se emplea una pluralidad de modulaciones PWM no lineales de menor longitud (que codifican, por lo tanto, cada una de ellas un número reducido de valores) consecutivas en el tiempo. En su forma más sencilla, el número de modulaciones no lineales de menor longitud consecutivas coincide con el número total n de LEDs en cada asociación serie. La señal de reloj se aplica por lo tanto con una frecuencia que va variando múltiples veces a lo largo de cada periodo de la modulación PWM entre los
valores mínimos y máximos determinados por la corrección gamma empleada.
El hecho de que la duración de estos n intervalos no lineales sea la misma se puede aprovechar para aplicar una conjunto de modulaciones PWM superpuestas, con las mismas consideraciones descritas en esta patente, a la modulación PWM no lineal mixta lo que permite repartir equitativamente
el
brillo entre los n LEDs. Obsérvese, que en la
codificación
de los valores de esta nueva modulación se
debe
tener en cuenta la componente lineal y no lineal.
Se
puede incrementar el número de intervalos no
lineales en un múltiplo entero E de veces. El valor de E determina en el peor de los casos la eficiencia del sistema de manera que cuanto mas alto sea este valor mayor será la eficiencia resultante. Se puede incrementar el número de intervalos no lineales simplemente reduciendo su duración y, por consiguiente, el número de valores codificables en cada uno de ellos. En esta modulación no lineal mixta el número de bits necesarios es superior al de la modulación no lineal original pero sigue siendo inferior al de la modulación PWM lineal original descrita en esta patente, por lo que aun representan un ahorro importante en el número de transiciones de la señal de reloj y por lo tanto de consumo neto. Obsérvese que incrementando el valor de E se aumenta la eficiencia pero se incrementa el consumo.
Cabe señalar que el canal de comunicaciones de la red digital comprende una conexión en cascada de todos los módulos de la pantalla, disponiendo cada uno de dichos módulos de un registro de almacenamiento dotado de una entrada de conexión con el módulo anterior de la conexión en cascada, y una salida, de conexión con el módulo posterior de la conexión en cascada, para transmitir las imágenes a través de dichos registros de almacenamiento.
Con el objetivo de evitar que el fallo de uno de los módulos provoque un mal funcionamiento en el resto de módulos posteriores de la pantalla, la red de
comunicaciones puede enlazar no solamente cada uno de los módulos con el inmediatamente anterior, sino además se dispone de una conexión adicional auxiliar que enlaza cada modulo con el modulo anterior del inmediatamente anterior. Se incorpora además una detección de la paridad de los datos recibidos en ambos canales de manera que una lógica digital permite conmutar al canal auxiliar de forma automática cuando la paridad del canal principal no coincide con la esperada. Esta acción provoca que el modulo inmediatamente anterior quede efectivamente desconectado del sistema. Para evitar que el orden de distribución de los datos entre todos los módulos se vea alterado es necesario incorporar una lógica digital adicional en este canal auxiliar que compense el hecho de que el sistema cuenta ahora con un modulo menos.
Además la invención prevé que los LEDs estén inclinados un determinado ángulo negativo. Con esta innovación se consigue optimizar el ángulo de visión, reducir el consumo, y/o incrementar el brillo percibido por el observador. Para ello los elementos que componen la pantalla se montan en un circuito impreso flexible, en el que los píxeles están situados en una cara, y el resto de elementos se emplazan en un espacio seleccionado entre un
espacio
que queda libre entre los LEDs o el
espacio
disponible
en la otra cara de dicho circuito impreso
flexible.
Para
conseguir esta funcionalidad la pantalla
comprende medios mecánicos de doblado del circuito impreso flexible para posicionar los LEDs formando un ángulo negativo en un mismo plano vertical.
Esta solución permite que el montaje de los componentes electrónicos en los circuitos impresos flexibles sea compatible con las líneas de fabricación industrial estándar habitualmente empleadas en la producción de equipos electrónicos. El conformado de los circuitos impresos que mantiene los LEDs inclinados se
realiza en la fase de ensamblaje mecánico final de la pantalla, una vez ha finalizado completamente el proceso de montaje de los componentes sobre el circuito impreso flexible.
Se cuenta además con la característica adicional de que los LEDs quedan emplazados en un mismo plano vertical, evitando que mutuamente obstruyan la luz emitida.
La configuración descrita permite implementar los módulos mediante circuitos integrados en los que no se han implementado los diodos LEDs pero si toda la electrónica anteriormente descrita en este apartado necesaria para el correcto funcionamiento de la pantalla de forma que las pantallas estén únicamente constituidas por una pluralidad de circuitos integrados y LEDs montados sobre un circuito impreso rígido o flexible. De esta forma se simplifica y abarata considerablemente la fabricación de este tipo de pantallas.
Habitualmente en las pantallas de LEDs de alta resolución, donde las distancias entre píxeles son más reducidas, cada píxel se encuentra formado por tres LEDs con los colores primarios agrupados en un mismo encapsulado plástico de seis terminales con forma cuadrada. El circuito integrado, que puede ser implementado físicamente en un encapsulado cuadrado, puede orientarse en el circuito impreso flexible formando un ángulo de 45° respecto al contorno de la pantalla, y distribuyéndose además físicamente cuatro píxeles como los descritos en cada una de los lados del circuito integrado, manteniendo también estos píxeles una inclinación de 45° respecto del contorno de la pantalla, como consecuencia de lo cual se obtiene la
mínima
distancia entre píxeles posibles cuando se desea
montar
tanto los circuitos integrados como los LEDs sobre
la misma
cara del circuito impreso flexible.
Un
mismo circuito integrado puede incluir uno o más
módulos,
sin los diodos LED.
BREVE
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1.-Representa un esquema eléctrico del estado de la técnica empleado en pantallas compuestas por LEDs.
Figura 2.-Representa un segundo esquema eléctrico del estado de la técnica empleado en pantallas compuestas por LEDs.
Figura 3.-Representa esquemáticamente la red de interconexión digital de la invención. Figura 4.-Representa esquemáticamente la red de interconexión analógica de la invención. Figuras SA-SC.-Representa los distintos tipos de asociaciones de LED descritas en esta invención. Figura 6A -6B.-Detalla como se realiza la conexión de los elementos del dominio analógico. Figura 7.-Representa el diagrama de bloques del dominio digital de la invención.
Figura 8.-Muestra como se reparten todas las unidades funcionales entre las S salidas de un cuarto conjunto de fuentes de alimentación externas múltiple y como se divide la pantalla en secciones de S unidades funcionales de G módulos con el objetivo de minimizar las corrientes que circulan por las tomas intermedias de la fuente.
Figuras 9A-9D-Muestran un ejemplo de cómo se realiza la interconexión de cuatro módulos, cada uno de ellos de 4 píxeles, 12 LEDs, para crear una unidad funcional del tipo Red, Green, Green, Blue (RGGB). En la figura 9A se representan todas las conexiones y en las figuras 10B-10D las conexiones de las fuentes de corriente constante para cada color.
Figura 10. -Muestra un ej emplo de cómo se realiza la interconexión de cuatro módulos, cada uno de ellos de 6 píxeles, 18 LEDs, para crear una unidad funcional del tipo RGGB.
Figuras 11A -110.-Muestran un ejemplo de cómo se realiza la interconexión de seis módulos, cada uno de ellos de 4 píxeles, 12 LEDs, para crear una unidad funcional del
tipo RXGGXB. En la figura 11D se representan todas las conexiones y en las figuras 11A-11C las conexiones de las fuentes de corriente constante para cada color.
Figuras 12A -12D.-Muestran un ejemplo de cómo se realiza la interconexión de seis módulos, cada uno de ellos de 4 píxeles, 16 LEDs, para crear una unidad funcional del tipo RGGGGB, con una cuarta componente de color independiente. En la figura 12D se representan todas las conexiones y en las figuras 12A-12C las conexiones de las fuentes de corriente constante para cada color.
Figuras 13A -13D.-Muestran un ejemplo de cómo se realiza la interconexión de tres módulos, cada uno de ellos de 4 píxeles, 16 LEDs, para crear una unidad funcional del tipo RGB, con un cuarto LED por píxel no independiente. En la figura 13A se representan todas las conexiones y en las figuras 13B-13D las coneXlones de las fuentes de corriente
constante
para cada color.
Figuras
14A 14B. Muestran un ejemplo de cómo se
realiza
la interconexión de un módulo, con 12 píxeles, 48
LEDs,
con un cuarto LED por píxel no independiente.
Figuras 15A -15E.-Representan esquemáticamente distintas variantes de la red de interconexión digital en cada fila física de módulos de la invención:
A) Conexión en cascada simple. B) Conexión en cascada de dos filas de módulos. C) Conexión en cascada rodeando cada segundo módulo. D) Conexión en cascada atravesando cada segundo módulo. E) Conexión en cascada conectando cada cuarto módulo y
atravesando el resto.
Figura 16.-Representa esquemáticamente la red de interconexión digital en zig-zag, con los módulos dispuestos en cascada, para las distintas filas de módulos que comprenden una misma columna de la invención.
Figura 17.-Representa esquemáticamente la red de interconexión digital en zig-zag, con los módulos
dispuestos en cascada, atravesando uno de cada dos módulos, para las distintas filas de módulos que comprenden una misma columna de la invención. Tiene la ventaja de que las conexiones entre líneas se realizan siempre en el mismo lado, el izquierdo en este caso, simplificando el cableado.
Figura 18.-Representa esquemáticamente la red de interconexión digital en zig-zag, con los módulos dispuestos en cascada, atravesando tres de cada cuatro módulos, para las distintas filas de módulos que comprenden una misma columna de la invención. Tiene la ventaja de que las conexiones entre líneas se realizan siempre en el mismo lado, el izquierdo en este caso, simplificando el cableado y que además la entrada de datos y la salida se producen por el mismo punto, en este caso la esquina superior izquierda.
Figura 19.-Representa esquemáticamente la red de interconexión digital en zig-zag, con los módulos dispuestos en cascada, atravesando uno de cada dos módulos, y a su vez, conectando en principio las líneas impares hacia abajo y la pares hacia arriba. Tiene la ventaja de que las conexiones entre líneas se realizan siempre en el mismo lado, el izquierdo en este caso, simplificando el cableado y que además la entrada de datos y la salida se producen por el mismo punto, en este caso la esquina superior izquierda, pero de una forma más simple que en la figura 18.
Figura 20.-Representa esquemáticamente la colocación de dos columnas contiguas para duplicar la superficie de la pantalla.
Figuras 21A-21D. -Representan esquemáticamente redes de interconexión digital alternativas en las que los módulos no están conectados a lo largo de una línea horizontal.
Figura 22. -Ej emplo de una configuración GRGB donde aparece representada la red de interconexión analógica y la red de comunicación digital.
Figuras 23A-23C.-Representan esquemáticamente la construcción de una pantalla LED de gran formato: A) Conexión de pequeñas pantallas para formar una columna de altura adecuada. B) Conexión de diferentes columnas para conseguir el ancho deseado.
C) Conexión de varias de estas pantallas para incrementar
aún más las dimensiones finales de la pantalla.
Figuras 24A-24E.-Ejemplo de aplicación de un conjunto de modulaciones por anchura de pulso superpuestas para repartir el brillo de una asociación en serie de n=12 LEDs cuando solo pueden permanecer encendidos un máximo de M=8 LEDs suponiendo que el ciclo de trabajo de todos los LEDs es el mismo (figura 24A) En la figura 24B se muestra un conjunto de modulaciones superpuestas de frecuencia igual al primer grupo de modulaciones por anchura de pulso (E=l) Y en la figura 24C el resultado de la modulación por anchura de pulso resultante. En la figura 24D se muestra un conjunto de modulaciones superpuestas de frecuencia cuatro veces superior al primer grupo de modulaciones por anchura de pulso (E=4) y en la figura 24E el resultado de la modulación por anchura de pulso resultante. En las figuras 24C y 24D se observa en la línea punteada vertical de trazo grueso el instante de tiempo en el que se apaga la fuente de corriente constante y por lo tanto la diferencia de consumo entre las dos frecuencias de funcionamiento.
Figura 25A-25D.-Comparación entre una modulación por anchura de pulso convencional (figura 25A) y una modulación por anchura de pulso no lineal (figura 25B) donde cada línea punteada vertical representa los ciclos de trabaj o que se pueden generar. La figura 25C muestra una modulación por anchura de pulso no lineal mixta donde cada periodo
completo de modulación está formado por ocho modulaciones por anchura de pulso no lineales consecutivas de menor longitud. En la figura 25D se observa cómo puede aplicarse a la modulación de la figura 25C un conjunto de modulaciones superpuestas para repartir adecuadamente el brillo en el caso de que solo puedan permanecer encendidos M=5 LEDs simultáneamente de un total de n=8 LEDs presentes en la asociación serie.
Figura 26. -Ej emplo de conexión de una pantalla con una topología RGGB de 32V a una fuente de alimentación de 64V con una salida intermedia de 32V. Cada unidad funcional RGGB que pertenece a cada zona punteada debe tener un consumo de corriente aproximadamente igual.
Figura 27A-27B. -Muestra como optimizar los ángulos de visión de las pantallas flexibles inclinando los LEDs un ángulo negativo practicando unas aperturas alrededor de los LEDs (figura 27A) de manera que mecánicamente puedan ser desplazados hacia la parte posterior del circuito impreso
flexible
inclinándose al mismo tiempo hacia la parte
inferior
(figura 27B) y quedando además todos ellos
emplazados
en un mismo plano vertical.
Figura 28.-Representación esquemática de la disposición optima de los circuitos integrados y los LEDs para conseguir la mínima distancia entre píxeles cuando ambos tipos de componentes se montan por la misma cara del circuito impreso.
Figura 29.-Muestra la conexión secundaria en la red de interconexión digital que implementa un mecanismo de tolerancia a fallos que asegura que ante un fallo intermitente o temporal en el módulo ICi-1, el resto de los módulos puedan seguir funcionando correctamente.
EJEMPLOS DE CONFIGURACIONES PREFERENTES
Tal y como fue indicado la pantalla de la invención está constituida por una matriz de P pixeles, estando compuesto cada uno de los píxeles por un número no nulo de LR diodos
LED rojos, un número no nulo de LG diodos LED verdes y un número no nulo de LB diodos LED azules, y organizados todos ellos en unidades funcionales idénticas, conectadas mediante una red digital para distribuir la información numérica correspondiente a los contenidos de las imágenes entre dichas unidades funcionales. Cada una de dichas unidades funcionales comprende un conj unto de píxeles, en los que los LEDs de cada unidad funcional están organizados en al menos una asociación de LEDs de color roj o nR conectados en serie, al menos una asociación de LEDs de color verde nG conectados en serie, y al menos una asociación de LEDs de color azul nB conectados en serie. Además comprende un primer grupo SR de fuentes de corriente constante, dotado de un número de fuentes de corriente constante igual al número de asociaciones de LEDs roj os conectados en serie, comprendiendo cada fuente de corriente constante una entrada digital de habilitación, donde cada fuente de corriente constante se conecta únicamente a una asociación de LEDs roj os conectados en serie; un segundo grupo SG de fuentes de corriente constante, dotado de un número de fuentes de corriente constante igual al número de asociaciones de LEDs verdes conectados en serie, comprendiendo cada una de dichas fuentes de corriente constante una entrada digital de habilitación, donde cada fuente de corriente constante se conecta únicamente a una asociación de LEDs verdes conectados en serie; y un tercer grupo SB de fuentes de corriente constante, dotado de un número de fuentes de corriente constante igual al número de asociaciones de LEDs azules conectados en serie, comprendiendo cada una de dichas fuentes de corriente constante de una entrada digital de habilitación, donde cada fuente de corriente constante se conecta únicamente a una asociación en serie de LEDs azules conectados en serie; para independizar el consumo de cada color. Los módulos están conectados eléctricamente entre sí mediante uniones flexibles dotadas de las conexiones que forman las
asociaciones de los LEDs conectados en serie y de las fuentes de corriente constante compartidas por dicho conjunto de módulos.
Los elementos de la unidad funcional están formando un conjunto de módulos idénticos de N pixeles cada uno de ellos, y dispuestos sobre un circuito impreso flexible tal y como seré descrito con posterioridad.
Según se representa en las figuras 3 y 4, se distingue un primer nivel de interconexión 302, ubicado en el dominio digital, formado por una red global que permite distribuir la información numérica correspondiente a los contenidos de las imágenes a todos los módulos 301 que forman la pantalla, y un segundo nivel de interconexión 403, ubicado en el dominio analógico, que asocia localmente entre sí subconjuntos de G módulos 401, estando constituido por aquellas líneas necesarias para efectuar la conexión en serie de todos los LEDs y fuentes de corriente constante compartidos por este subconjunto de módulos, al que se denomina unidad funcional 402.
Cada uno de los círculos de las dos figuras representa un módulo al que se la asignado un coeficiente ar,t en el caso de la red de interconexión digital, y un coeficiente b1,g en la red local analógica. Los dos conj untos de coeficientes están relacionados entre sí a través de una relación biyectiva, de tal manera que todo coeficiente de la figura 3 es equivalente a uno y solo uno de la figura 4. Esto significa que la posición física de cada uno de los módulos no tiene porque ser coincidente con la posición que ocupan en el grafico, ni con la que ocupan físicamente. Este punto será descrito más adelante.
Obsérvese que mientras la red de interconexión digital 302 relaciona entre sí de forma directa o indirecta a todos los módulos que conforman la pantalla, la red de interconexión analógica 403 se circunscribe únicamente a una unidad funcional 402 de G módulos, siendo cada una de
estas pi (N·G) unidades funcionales completamente independientes entre sí desde el punto de vista analógico.
Cada
uno de los módulos incorpora toda la electrónica
analógica
y digital necesaria para controlar
independientemente
la luminosidad de los N LEDs y
distribuir
eficazmente la in forma ción numérica
correspondiente
a las imágenes entre todos los módulos que
conforman
la pantalla.
A continuación se describe la red analógica empleada en la pantalla de la invención.
En primer lugar cabe señalar que el dominio analógico de cada una de las mencionadas unidades funcionales 402 de G módulos, según se muestra en la figura 4, está constituida por un primer conjunto de SR fuentes de corriente constante que alimentan cada uno de ellos a una asociación en serie de nR LEDs roj os, un segundo conjunto de SG fuentes de corriente constante que alimentan cada uno de ellos a una asociación en serie de nG LEDs verdes, y un tercer conjunto de SB fuentes de corriente constante que alimentan cada uno de ellos a una asociación en serie de nB LEDs azules, donde todas las cantidades anteriores, además de ser no nulas, satisfacen la relación:
De esta manera obtenemos un conjunto de soluciones válidas para esta ecuación que se corresponden con cada una de las distintas configuraciones de pantallas flexibles de LEDs objeto de esta invención y que se describen con ayuda de la figura 5.
En cada uno de los módulos G referenciados en la figura con b1,g encontraremos en primer lugar al menos uno de los siguientes elementos, para cada una de las tres componentes de color rojo, verde y azul:
En la figura 5A se muestra al menos una asociación
en serie de uno o varios LEDs 501 del mismo color
con dos conexiones externas, constituidas por un ánodo 502 y un cátodo 503 que quedan libres en los extremos, a través de las cuales se conectan a la asociación de LEDs en serie compartida por el resto de módulos a la que pertenecen.
En la figura SE se muestra al menos una asociación en serie de uno o varios LEDs del mismo color con un cátodo libre conectado a masa y una única conexión externa constituida por un ánodo libre 504 a través del cual se conecta a la asociación de LEDs en serie compartida por el resto de módulos a la que pertenecen.
En la figura se se muestra al menos una asociación en serie de uno o varios LEDs del mismo color con un ánodo libre conectado a una fuente de corriente constante 506 y una única conexión externa constituida por el cátodo libre 505, a través de la cual se conecta a la asociación de LEDs en serie compartida por el resto de módulos a la que pertenecen. Esta fuente de corriente dispone además
de
una entrada de control 507 para que se pueda
habilitar
o desh abilitar directame nte desde el
dominio
digital.
Si en vez de emplear fuentes de corriente constante en el lado de la alimentación utilizamos fuentes de corriente constante en el lado de la masa la configuración de las figuras SE y se se sustituyen por los siguientes:
Al menos una asociación en serie de uno o varios LEDs del mismo color con un ánodo libre conectado a la alimentación y una única conexión externa constituida por un cátodo libre a través del cual se conecta a la asociación de LEDs en serie compartida por el resto de módulos a la que pertenecen,
Al menos una asociación en serie de uno o varios LEDs del mismo color con un cátodo libre conectado a
2O
una fuente de corriente constante y una única conexión externa constituida por un ánodo libre a través del cual se conecta a la asociación de LEDs en serie compartida por el resto de módulos a la que pertenecen. Esta fuente de corriente dispone de una entrada de control para que se pueda habilitar o deshabilitar directamente desde el dominio digital.
Obsérvese como la red de interconexión digital analógica 403 dentro de cada una de las unidades funcionales 402 está compuesta por todas aquellas líneas necesarias para efectuar la conexión entre los mencionados terminales 502, 503, 504 Y 505 de los G módulos que componen dicha unidad funcional.
En segundo lugar cada uno de los módulos incorpora, tal como se representa en la figura 6, un conjunto de N· (LR+LG+LB ) + conmutadores analógicos 603 conectados en paralelo a todos y cada uno de los LEDs 501. Estos conmutadores analógicos pueden estar implementados con un transistor NMOS, PMOS, PNP, NPN o cualquier combinación válida de estos como por ej emplo puertas de paso
bidireccionales
(T-gates) , así como cualquier otro
dispositivo
gobernado por una entrada de control que
permita
interrumpir a voluntad el paso de la corriente
eléctrica.
En
tercer lugar cada uno de los N· (LR+LG+LB )
conmutadores analógicos incorporan un adaptador de nivel 602, de tal manera que los mencionados conmutadores estén gobernados por idéntico número de señales digitales de control que forman parte del bus digital 601 y que permiten activar o desactivar independientemente todos y cada uno de los conmutadores analógicos, y por lo tanto, controlar el encendido o apagado individual de todos y cada uno de los LEDs del mismo módulo desde el dominio digital. Obsérvese que la entrada de control 507 de la fuente de corriente 506 también forma parte del mencionado bus digital.
A continuación se describe la red digital empleada en la pantalla de la invención con ayuda de la figura 7.
El bus digital se genera en el interior de cada uno de los módulos a través del conjunto 702 de N· (LR+LG+LB) +SR+SG+SB moduladores por anchura de pulso independientes. Los valores empleados por cada uno de los moduladores se calculan a través del bloque 703 a partir de los valores almacenados en la memoria doble de video 704. Esta memoria se encarga, en primer lugar, de almacenar los valores de las modulaciones por anchura de pulso correspondientes a las intensidades representadas en los pixeles del mismo modulo en un determinado instante de tiempo, y simultáneamente en segundo lugar, de ir almacenando la información correspondiente a las intensidades de los píxeles de la siguiente imagen a representar. Finalmente cada módulo dispone de una interfase digital 705 que permite recibir o enviar información al resto de módulos de la pantalla a través de la mencionada red de interconexión digital.
En la figura 8 se representa el procedimiento para incrementar la potencia de la pantalla sin incrementar la corriente consumida. Consiste en emplear una fuente de alimentación que dispone de un conjunto de S salidas de tensiones de alimentación múltiples equiespaciadas entre sí como las representadas en la figura 8, donde cada una de las S salidas genera una tensión igual a Vi= (i+1) V, con i variando de O a S-l. Cada parej a de salidas intermedias consecutivas constituyen en sí mismas una nueva fuente de alimentación de valor V para un subconjunto 803 de unidades funcionales 402 de G módulos que forman la pantalla. Cada uno de estos subconj untos está constituido por idéntico número Q de unidades funcionales.
Para que este esquema sea eficaz en la práctica es necesario que las corrientes netas consumidas en cada una de las tensiones de alimentación generadas en las tomas intermedias consecutivas sean iguales o lo más parecidas posibles. Si se satisface esta condición entonces se puede reducir la sección de los conductores de todas las tomas intermedias hasta un valor mínimo. Para ello se puede dividir la pantalla en una pluralidad secciones 801, constituidas cada una de ellas por S unidades funcionales de G módulos, siendo cada una de estas secciones idénticas
entre
sí tanto desde el punto de vista físico como
funcional,
de manera que:
(a)
las tensiones intermedias que alimentan las unidades
funcionales
pertenecientes a una misma sección
provengan todas de una misma fuente de alimentación,
(b)
el perímetro del espacio físico ocupado por todos los LEDs incluidos en cada una de estas secciones conforme una forma geométrica lo más compacta posible,
(c)
la lógica de control que actúa sobre los tiempos de encendido y apagado de las fuentes de corriente constante de todos los módulos de una misma sección procure que los consumos resultantes efectuados por estos módulos sobre las S alimentaciones sean lo más parecidos posibles entre sí.
Una fórmula válida para alcanzar este obj etivo consiste en aplicar idéntica modulación por anchura de pulso sobre las fuentes de corriente constante de los módulos 802 que ocupan la misma posición dentro de cada una de las unidades funcionales pertenecientes a una misma sección. Esta modulación por anchura de pulso es la correspondiente a la del módulo que presenta el mayor consumo de entre todos los que ocupan la misma posición dentro de la unidad funcional.
En cada uno de los siguientes ej emplos se muestran diferentes configuraciones que pueden adoptar las unidades funcionales de G módulos. En todos los diagramas aparecen los LEDs que componen un píxel encuadrados en un mismo símbolo. Estos pueden hacer referencia indistintamente a LEDs que se encuentren físicamente en un mismo componente o a LEDs fabricados en encapsulados independientes.
En los siguientes ej emplos vamos a suponer que cada píxel esta constituido únicamente por tres LEDs con las componentes fundamentales está compuesto por 4 píxeles (N=4). Supondremos también que los LEDs empleados en este ejemplo presentan los siguientes parámetros eléctricos de acuerdo con la tabla 1:
Parámetro
Unidad es Verde Rojo Azul
Caída de tensión máxima en directo
Voltio s 4 2.5 4
Tamblén se tlene en cuenta que, en ocaSlones, los LEDs
10 de una determinada componente de color presentan luminosidades notablemente superiores a las realmente necesarias bien para obtener un correcto balance de blancos
o para alcanzar el brillo mínimo deseado en la pantalla. Se puede aprovechar esta propiedad para incrementar el número 15 de LEDs de estas componentes de color conectados en serie pertenecientes a una misma fuente de corriente de tal manera que la suma de las tensiones en directo individuales de los mismos pueda ser superior al valor máximo permitido por la tensión de alimentación de la fuente. Esto es 20 posible empleando las técnicas de modulación por anchura de pulso modificadas descritas en esta patente que aseguran que en un determinado instante de tiempo las caídas de tensión conjuntamente acumuladas nunca superen la máxima permitida por la tensión de alimentación. Nótese que, en 25 contrapartida, la intensidad luminosa máxima alcanzable por cada LED se reduce de forma proporcional al número de LEDs adicionales. La ventaj a de incrementar el número de LEDs conectados en serie en una misma asociación de una determinada componente de color es que se reduce la
30 cantidad de fuentes de corriente necesarias en el sistema, ofreciendo al mismo tiempo un abanico de configuraciones posibles mucho más amplio al independizar el número de LEDs conectados en serie en cada componentes de color con el valor de la tensión de alimentación.
Para cuantificar este efecto se define un parámetro denominado grado de utilización de cada componente de color para una determinada tensión de alimentación como la relación entre el máximo número de LEDs permitidos por la tensión de alimentación empleada respecto del total de LEDs conectados en serie a la misma fuente de corriente.
Obsérvese que para facilitar la interpretación en las siguientes figuras sólo se han representado explícitamente los LEDs, las fuentes de corriente constante y las líneas de interconexión. El resto de elementos descritos en esta patente se suponen implícitamente incluidos en el bloque central de cada módulo.
En el primer ejemplo de unidad funcional, ésta comprende una red de interconexión analógica 901 (figuras 9A -9D) que incorpora cuatro módulos (G=4) y que se denomina configuración "Red, Green, Green, Bluee" (RGGB).
La
fuente de corriente del módulo 902 más a la izquierda
de
la figura 9A genera las corriente de alimentación
correspondiente
a todos los dieciséis LEDs rojos (SR=l,
nR=16). Las fuentes de corriente de los dos módulos 903 y 904 centrales generan cada una de ellas la corriente de alimentación correspondiente a la mitad de los dieciséis LEDs verdes (SG=2, nG=8). Finalmente la fuente de corriente del módulo 905 más a la derecha de la figura genera la corriente de alimentación correspondiente a los dieciséis LEDs azules (SB=l, nB=16). En las figuras 9B-9D puede verse representado también el camino de la corriente a través de los LEDs para cada una de las cuatro fuentes de corriente.
Teniendo en cuenta las especificaciones eléctricas de los LEDs de la tabla 1 podemos obtener unos grados de utilización para una tensión de alimentación nominal de 32V como los representados en la tabla 2. IParámetro Unidad Verde Rojo Azul
es IGrado de utilización -o o 100 80 50
Tal como se ha indicado en el desarrollo de esta invención es posible modificar esta configuración para trabajar con tensiones superiores. Consideraremos en el siguiente ejemplo que deseamos establecer una nueva tensión de alimentación de 48V.
El primer método consiste en incrementar el número de píxeles por módulos de forma proporcional al incremento de la tensión de alimentación (G=4, SR=l, nR=24, SG=2, nG=12,
En este ejemplo podemos satisfacer este objetivo empleando módulos de seis píxeles (N=6), tal como se representa en las figura 10. El grado de utilización se mantiene en unos valores similares a los de la implementación original. La red interconexión analógica se mantiene también sin cambios.
El segundo procedimiento alternativo consiste en incrementar el número de módulos G pertenecientes a una misma red de interconexión analógica de forma proporcional al incremento de la tensión de alimentación (G=6, SR=l, nR=24, SG=2, nG=12, SB=l, nB=24). Estos módulos adicionales X no incorporan ninguna fuente de corriente constante a la unidad funcional ya que el objetivo es incrementar únicamente el número de LEDs conectados en serie a cada una de las fuentes de corriente ya existentes. El esquema correspondiente a esta configuración puede verse
representado en la figura 11D, y que se denomina configuración "RXGGXB". Los grados de utilización se
mantienen respecto de la configuración original de 32V. La
red
de interconexión analógica es en este caso
completamente
diferente debido a la presencia de los dos
nuevos
módulos X. En las figuras 11A-11C puede verse
representado
también el camino de la corriente a través de
los LEDs para cada una de las cuatro fuentes de corriente. La siguiente configuración mostrada en la figura 12D, permite comprobar como añadiendo un segundo LED verde a la
unidad funcional anterior
se puede duplicar la intensidad luminosa de ,por ej emplo, la componente verde nB=24). Este LED adicional es además direccionable individualmente lo que 5 permite implementar píxeles basados en 4 LEDs. Esta modificación consiste en reemplazar los dos módulos marcados con una "X" en la figura 12 que no emplean ninguna fuente de corriente por otros dos que si lo hagan y generar de este modo las corrientes necesarias para alimentar los
10 LEDs verdes adicionales, dando lugar a la configuración "RGGGGB". En las figuras 12A-12C puede verse representado el camino de la corriente a través de los LEDs para cada una de las seis fuentes de corriente. Tal como se ha indicado en la descripción de esta
15 invención, una forma alternativa de duplicar el número de LEDs correspondientes a una misma componente de color consiste en su sustitución por una asociación en serie de dos LEDs del mismo color, a la par que duplican también los elementos de control. La figura 13A muestra un ejemplo de
20 unidad funcional en la que se sigue empleando una tensión de alimentación de 48V y una red de interconexión analógica constituida por solo 3 módulos permite duplicar el número de LEDs correspondientes a la componente roj a (G=3, SR=l, nR=24, SG=l, nG=12, SB=l, nB=12, LR=2) y que denominamos
25 configuración "GBR". En las figuras 13B-13D puede verse representado también el camino de la corriente a través de los LEDs para cada una de las cuatro fuentes de corriente.En este caso los valores de los grados de utilización son los representados en la tabla 3.
Parámetro
Unidad es Verde Rojo Azul
Grado utilización
de o -o 100 60 100
30
En todos los eJemplos asumido que cada uno de los incorpora o habilita una preferentes anterlores se ha módulos de la unidad funcional única fuente de corriente
43
constante. El ej emplo de las figuras 14A-14B muestra cómo
es posible establecer más de una fuente de corriente en
cada módulo. En estas figuras se encuentra representada una
configuración en la que cada red de interconexión analógica
5
está formada únicamente por un solo módulo que incorpora
las tres fuentes de corriente constante del ejemplo
anterior. En este caso tenemos un total de doce píxeles
(N=12) en cada módulo (G=l, SR=l, nR=24, SG=l, nG=12, SB=l,
nB=12, LR=2).
10
Obsérvese que este caso es similar al de las figuras
13A-13D en el sentido de que se han agrupado los tres
módulos en uno solo. Los grados de utilización también se
conservan respecto del ejemplo anterior.
En el dominio digital el objetivo que se persigue es,
15
en primer lugar, reducir al mínimo el nivel de conexionado
interno necesario en la fabricación de las pantallas. En
segundo lugar hay que tener en cuenta que las líneas
industriales de montaje de componentes imponen ciertas
limitaciones en lo que a tamaños máximos de los circuitos
2O
impresos se refiere. Por lo tanto es necesario establecer
una configuración que, siendo compatible con los procesos
de fabricación actuales, posibilite la construcción
práctica de pantallas flexibles de dimensiones físicas
adecuadas.
25
Tal como se representa en la figura 3, vamos a
considerar una pantalla que esté constituida por una matriz
bidimensional de R·T módulos art 301, con r variando entre O
y R-1, Y t variando entre O y T-1. En la figura 15A se
muestra una configuración preferente de la figura 3, donde
30
la red de interconexión digital aparece constituida por una
conexión en cascada (daisy chain) de módulos Ci 1501, con i
variando entre O y R·T-1, Y que funcionan de forma análoga
a como lo haría un registro de desplazamiento. Estos
módulos se encuentran interconectados a través de una
35
pluralidad de canales de comunicación punto a punto 1502
equivalente a la red interconexión digital 302. La entrada de los datos se realiza a través del primer canal 1503. No es significativo si estos canales de comunicación son síncronos o asíncronos. Obsérvese que en el caso de optar por un esquema de comunicación síncrono, la señal de reloj se encontraría implícita en cada uno de los canales de comunicación punto a punto representados por una flecha. En este caso estaríamos hablando de una señal de reloj común para todos los módulos con independencia de que puedan
intercalarse
o no bufferes digitales de reloj en parte de
los módulos
Ci
La
elección de una topología en cascada permite
eliminar la necesidad de asignar durante la fabricación de la pantalla una dirección física única para cada uno de los módulos que la componen.
Tal y como fue señalado, los conjuntos de coeficientes art Y Ci de las figuras 3 y ISA respectivamente están relacionados entre sí a través de una relación biyectiva, de tal manera que todo coeficiente de la figura 3 es equivalente a uno y solo uno de la figura ISA. Esto significa que las posiciones físicas de cada uno de los módulos no tienen porque ser coincidentes espacialmente entre ambas redes, ni con las posiciones que ocupan en el gráfico. De hecho el recorrido físico particular de la asociación en serie de todos los módulos a lo largo y ancho de la pantalla no es significativo desde el punto de vista de definición de esta patente.
Obsérvese en la figura ISA como también se contempla la posibilidad de poder leer los datos del módulo Crt-1 externamente a través del último canal de comunicación 1504, implementándose de esta manera un procedimiento efectivo tanto para transmitir la información de las imágenes a la pantalla, como para recibir información desde la misma. Obsérvese también que la forma en la que se ha descrito la asociación en serie de la figura ISA no excluye
la posibilidad de que una parte de los canales de comunicación puedan discurrir físicamente a través o alrededor de otros módulos, tal como se pretende representar en los ejemplos 15B, 15C, 15D y 15E. Nótese que todos los ejemplos presentados en las figuras 15A-15E son eléctricamente equivalentes entre sí. El último de ellos permite que la transmisión/recepción de los datos se realice desde un único punto común a la par que simplifica la fabricación de las mismas minimizando el conexionado interno.
El ej emplo de configuración en cascada más simple es el representado en la figura 16, donde la asociación en serie discurre horizontalmente y continúa hasta el resto de filas en zig-zag. Esta configuración es particularmente interesante porque simplifica el diseño de determinados circuitos impresos de una sola cara. El ejemplo de la figura 17 permite que todas las conexiones verticales se realicen únicamente en uno de los dos lados de la asociación lo que reduce la complejidad del montaje de las pantallas cuando la conexión vertical se realiza por medio de un elemento de conexión adicional. Obsérvese como la conexión vertical puede realizarse por cualquier otra posición diferente a la columna de la izquierda obteniéndose resultados equivalentes.
El ejemplo de la figura 18 muestra como se puede aplicar uno de los comentarios realizados en la descripción de la realización preferente de esta invención para permitir que la entrada y salida de datos sean coincidentes en un mismo punto del espacio, conservando las ventajas de los ejemplos anteriores.
En la figura 19 se muestra una variación de este concepto en el que se ha procurado simplificar la distribución de las señales correspondientes a las asociaciones horizontales en detrimento de la conexión vertical, separando las filas horizontales pares de las
impares, de manera que la señal desciende por las primeras y asciende por las segundas.
Obsérvese que todos los ejemplos expuestos anteriormente siguen siendo eléctricamente equivalentes entre sí. La ventaja de estas configuraciones es que facilitan el ensamblado de pantallas de vídeo de tamaño superior al de los circuitos impresos flexibles que pueden ser montados en las líneas industriales de montaje de componentes.
Es evidente que la dimensión vertical de las pantallas puede fabricarse con longitudes arbitrarias, simplemente conectando verticalmente y en cascada el número de paneles ya manufacturados que sean necesarios. Sin embargo la dirección horizontal requiere soluciones diferentes. En la figura 20 se ha escogido uno de los ejemplos anteriores para ilustrar esta idea, pero el mismo planteamiento puede realizarse con cualquier otra configuración descrita en esta patente. El procedimiento consiste en emplazar dos o más paneles completamente terminados, uno al lado del otro, ya sea de forma especular o no.
Repitiendo horizontalmente estas operaciones cuantas
veces
sean necesarias se puede multiplicar la anchura
efectiva
de la pantalla. En esta configuración observamos
además
como las conexiones externas quedan disponibles en
la parte superior e inferior de la pantalla.
En todos los ej emplos anteriores los módulos de cada una de las asociaciones horizontales están dispuestos a lo largo de una línea. Sin embargo, dependiendo de la configuración analógica y de las dimensiones externas deseadas de la pantalla, se pueden emplear otras organizaciones que aunque resulten físicamente diferentes, son equivalentes desde el punto de vista eléctrico.
Efectivamente, para reducir la complejidad del circuito impreso que implementa tanto la red de interconexión analógica como la digital, las líneas de interconexión que comprenden ambas redes se pueden trazar
de forma que discurran en paralelo siguiendo un mismo recorrido físico.
En las figuras 21A-21D se pueden ver representadas las diferentes alternativas útiles a este respecto. Las ventajas que se obtienen con estas configuraciones adicionales son, en primer lugar, optimizar la eficiencia energética al distribuir espacialmente de forma más compacta los píxeles pertenecientes a una misma fuente de corriente. En segundo lugar disponemos de un grado de libertad adicional a la hora de establecer las dimensiones horizontales finales de la pantalla. En efecto, se trata de paliar el hecho de que estas pantallas, tal como se ha descrito en anteriormente, han de estar necesariamente compuestas por pluralidad de módulos múltiplo de G (número de módulos en cada unidad funcional). Para ilustrar esta idea se muestra en la figura 22 la implementación física de una pantalla en la que las unidades funcionales emplean una configuración "RGGB" dispuestas de manera compacta. Obsérvese como se ha representado la red de interconexión analógica en trazo grueso y la red de interconexión digital mediante flechas.
En la figura 23A se muestra cómo se pueden conectar verticalmente, en cascada y de forma contigua una pluralidad de pantallas individuales 2301 como las descritas en este apartado a través de sus conexiones externas superiores e inferiores, formando una columna vertical de pantallas 2302, hasta alcanzar la dimensión vertical deseada. A continuación se emplaza una pluralidad de estas columnas de pantallas horizontalmente y de forma contigua hasta alcanzar la dimensión horizontal deseada en la figura 2303. La pantalla resultante 2305 se completa en la figura 23B con la conexión externa de un cableado modular externo 2304 que permite la distribución de la información de vídeo y la alimentación a todas las columnas de pantallas individuales desde el exterior. Obsérvese en
la figura 23C que esta conexión puede realizarse desde la parte superior y/o desde la parte inferior, así como de la parte izquierda y/o derecha del conjunto, permitiendo
ampliar
aun más las dimensiones finales de la pantalla.
Dentro
de cada uno de los módulos encontramos un
primer
grupo de moduladores por anchura de pulso. Cuando el
valor
de la tensión de alimentación no es lo
suficientemente
elevado como para poder alimentar
simultáneamente
a los n LEDs pertenecientes a una misma
asociación en serie a través de la correspondiente fuente de corriente constante es necesario emplear un conjunto de modulaciones por anchura de pulso modificada del primer grupo de dicha modulaciones por anchura de pulso, tal como se describe a en la figura 24. En este ejemplo supondremos que solo se pueden encender simultáneamente M=8 LEDs del total de n=12 LEDs conectados en serie y que el valor del ciclo de trabaj o de la modulación por anchura de pulso aplicada a cada uno de los LEDs es el mismo e igual a 3/12, es decir, O.25. Obsérvese que como consecuencia de tener que repartir la corriente entregada por la fuente de corriente constante de forma equitativa entre los 12 LEDs el valor máximo del ciclo de trabajo aplicable se ve reducido, pudiendo variar entre O (mínimo brillo oLED apagado) y 8/12, es decir 0.67 (LED con máximo brillo). En la figura 24A se muestra la modulación por anchura de pulso original y que es la misma para todos los 12 LEDs.
Sobre cada una de las modulaciones por anchura de pulso originales se aplica una modulación por anchura de pulso superpuesta. La frecuencia de la modulación por anchura de pulso superpuesta es un número entero no nulo E de veces el valor de la frecuencia de la modulación por anchura de pulso original, mientras que el ciclo de trabajo de todas las modulaciones por anchura de pulso superpuestas es constante y de valor igual a M/n. Cada una de las modulaciones por anchura de pulso superpuestas se aplican con un desfase constante e igual al periodo T de la
modulación por anchura de pulso superpuesta dividido por el número n de LEDs conectados en serie de cada asociación
El comportamiento combinado de la modulación por anchura de pulso superpuesta y de la modulación por anchura de pulso original es equivalente a efectuar una AND lógica de las dos modulaciones por separado, es decir, en cada instante de tiempo solo permanece el conmutador analógico abierto (LED encendido) si y solo así lo indican ambas modulaciones simultáneamente, mientras que permanecerá cerrado (LED apagado) si alguna de las dos modulaciones así lo establecen por separado
Para ilustrar el efecto de la frecuencia E de la modulación por anchura de pulso superpuesta en la eficiencia del sistema vamos a representar dos ejemplos: el de la figura 24B con una frecuencia igual a la de la modulación por anchura de pulso original (E=l), y la figura 24D con una frecuencia cuatro veces superior (E=4)
Obsérvese como es necesario incrementar independientemente para cada uno de los LEDs los valores del ciclo de trabajo de la modulación por anchura de pulso original de manera que la modulación modificada resultante mantenga el LED encendido durante un tiempo equivalente al de modulación por anchura de pulso original con los ciclos de trabajo iniciales.
En el caso de E=l es necesario incrementar el ciclo de trabaj o de los tres primeros LEDs hasta 7/12, y el de los tres últimos hasta 4/12, 5/12 Y 6/12 respectivamente. La modulación modificada resultante puede verse en la figura 24C. Obsérvese como en este caso la fuente de corriente debe permanecer activada con un ciclo de trabajo de 7/12, es decir, 0.58.
Cuando E=4, es necesario incrementar el ciclo de trabajo de los tres primeros LEDs hasta 20/48, y el de los tres últimos hasta 17/48, 18/48 Y 19/48 respectivamente. La modulación modificada resultante puede verse en la figura 24E. Obsérvese como en este caso la fuente de corriente
debe activarse con un ciclo de trabajo de 20/48, es decir,
0.42. En un sistema ideal el ciclo de trabajo óptimo para la fuente de corriente sería igual al número de LEDs totales n
5 multiplicado por el ciclo de trabajo inicial de este ejemplo dividido por el valor de M, es decir 12 x O.25/8=0.375. Este valor viene representado en las figuras 24C y 24E por la línea a trazos vertical. Por lo tanto se constata en la tabla 4 que a medida que
10 incrementamos el valor de la frecuencia E, la eficiencia del sistema se aproxima rápidamente al valor óptimo. Puede comprobarse que el valor de la eficiencia obtenida es siempre superior para ciclos de trabajo mayores.
Optimo
E=4 E=l
Ciclo de Trabajo fuente de corriente
0.375 0.42 0.58
Eficiencia relativa
100% 90% 64%
A contlnuaclón se descrlbe un eJemplo de modulaclón no
15 lineal por anchura de pulso que permite reducir la frecuencia de funcionamiento. Esta nueva modulación sigue siendo compatible con la utilización de una modulación por anchura de pulso superpuesta para repartir eficiente y adecuadamente la corriente entre los n LEDs de una misma
20 asociación en serie cuando no pueden encenderse más de M LEDs simultáneamente. En la figura 25A y 25B se muestran las diferencias entre una modulación por anchura de pulso convencional y otra no lineal. Los diferentes valores que pueden ser
25 generados en una modulación por anchura de pulso convencional se encuentran equiespaciados y vienen representados en la figura 25A por las líneas punteadas verticales. Por ej emplo, en el caso de una modulación por anchura de pulso de 16 bits el número de transiciones en
30 cada periodo completo T de la modulación serían de 65.536. Sin embargo, debido a la respuesta logarítmica de la visión
humana únicamente un reducido subconjunto de estos valores pueden ser realmente distinguidos. En el ejemplo de la figura 25B se emplea un reloj con una frecuencia que va variando a lo largo de cada periodo de la modulación por anchura de pulso, desde un valor inicial mínimo hasta el máximo y pasando por el subconjunto completo de valores. La duración de cada ciclo de reloj aplicado en esta modulación es directamente proporcional a cada uno de los valores obtenidos con la fórmula de la corrección gamma.
En la figura 25A puede observarse como el número de transiciones es muy superior al de la figura 25B. El consumo es proporcional al número de transiciones, por esta razón el consumo obtenido con esta nueva modulación también se ve reducido en la misma medida. Por ejemplo, en el caso de una modulación por anchura de pulso no lineal equivalente a 16 bits el número de transiciones y consumos se verían reducidos en un factor de 256. Obsérvese como en este caso solo son necesarios 8 bits para codificar todo el conjunto de intensidades representables.
La figura 25C se muestra un ejemplo de modulación por anchura de pulso no lineal mixta aplicada sobre una asociación de n=8 LEDs en la que se ha introducido la restricción de que solo pueden permanecer encendidos en un mismo instante de tiempo un máximo de M=5 LEDs. En este caso cada periodo T de la modulación por anchura de pulso esta dividido en un total de 8 idénticas modulaciones no lineales consecutivas. Para obtener una modulación equivalente a 16 bits, las modulaciones no lineales deben ser capaces de representar el conjunto de intensidades resultantes de la aplicación de la corrección gamma sobre 65.536/8=8.192 valores iniciales, es decir un subconjunto de 112 valores distinguibles por el ojo humano, que se corresponderían con el numero de ciclos de reloj o el numero de valores posibles dentro de cada una de las ocho modulaciones no lineales de la figura 25C. El numero total de transiciones del reloj aplicado seria de 112x8= 896, lo
que representa una reducción en un factor 65.536/896= 73 respecto de la frecuencia y consumos correspondientes a la modulación por anchura de pulso lineal original de 16 bits. Obsérvese como en este caso son necesarios 10 bits para codificar todo el conjunto de intensidades representables.
Sobre cada una de las modulaciones no lineales anteriores es posible aplicar un segundo conjunto de modulaciones por anchura de pulso superpuestas como las descritas en esta patente. En este caso la frecuencia de la modulación por anchura de pulso superpuesta es igual a la modulación por anchura de pulso no lineal (E=l) siendo su ciclo de trabajo igual a n/M=5/8 y se aplican con un desfase relativo constante e igual al T/8. La figura 25D trata de mostrar todo el conjunto de valores validos representables. De nuevo hay que tener en cuenta que, por efecto de la modulación por anchura de pulso superpuesta, sería necesario incrementar independientemente para cada uno de los LEDs los valores del ciclo de trabaj o de la modulación por anchura de pulso no lineal mixta original de manera que la modulación resultante mantenga el LED encendido durante un tiempo equivalente al de la modulación por anchura de pulso no lineal mixta original con los ciclos de trabajo iniciales.
Finalmente, el ejemplo de la figura 25D muestra como es posible multiplicar por cuatro la frecuencia de la modulación por anchura de pulso superpuesta (E=4) para optimizar la eficiencia de la modulación resultante. En esta ocasión, para obtener una modulación equivalente a 16 bits, las modulaciones no lineales deben ser capaces de representar el conjunto de intensidades resultantes de la aplicación de la corrección gamma sobre 2.048 valores iniciales, es decir un subconjunto de 64 valores distinguibles por el ojo humano. Por lo tanto es necesario dividir cada periodo de la modulación por anchura de pulso resultante en un total de 32 modulaciones por anchura de pulso no lineales consecutivas, siendo cada una de ellas
capaz de representar 64 valores de manera no lineal. El número total de transiciones de la señal de reloj aplicada sería por lo tanto de 32 x 64=2.048 lo que representa una reducción en un factor de 32 respecto de la modulación lineal original de 16 bits. Obsérvese como en este caso son necesarios 11 bits para codificar todo el conjunto de intensidades representables. Para optimizar la eficiencia se puede seguir incrementando el valor E múltiplo de la frecuencia de la modulación por anchura de pulso superpuesta a costa de reducir el número de valores no lineales respecto de los lineales, de empeorar el factor de mejora del consumo y de incrementar el número de bits necesarios para implementar la modulación por anchura de pulso resultante.
Referente a las fuentes de alimentación, en este ej emplo vamos a mostrar como se puede multiplicar por dos el número de módulos de la pantalla, sin modificar sensiblemente la sección de los cables de alimentación de la pantalla (o alternativamente dividir esta corriente a la mitad conservando el mismo número de módulos) . Consideraremos que disponemos una fuente de alimentación con dos salidas de 64V y 32V. La configuración analógica propuesta en este ej emplo es la "RGGB" que como hemos descrito en ejemplos anteriores está formada por una red de interconexión analógica de cuatro módulos.
Tal como puede apreciarse en la figura 26, se muestran en línea discontinua las asociaciones de dos subconjuntos de cuatro módulos en los que las corrientes consumidas son equilibradas por parte del firmware que gobierna la pantalla. En estas condiciones la corriente que circula por el conductor de 32V es mínima, mientras que la sección de los conductores principales de masa y 64V se conserva respecto de la configuración "RGGB" original de 32V.
Obsérvese como a pesar de emplear una fuente de alimentación que entrega tensiones de hasta 64V, en el
interior de cada módulo nunca encontramos diferencias de
potencial superiores a 32V. Con el objetivo de evitar que el fallo de uno de los módulos provoque un mal funcionamiento en el resto de
5 módulos posteriores de la pantalla, la red de comunicaciones puede enlazar no solamente cada uno de los módulos con el inmediatamente anterior, sino además se dispone de una conexión adicional auxiliar que enlaza cada modulo con el modulo anterior del inmediatamente anterior.
10 Se incorpora además una detección de la paridad de los datos recibidos en ambos canales de manera que una lógica digital permite conmutar al canal auxiliar de forma automática cuando la paridad del canal principal no coincide con la esperada. La forma de interconectar los
15 módulos se representa en la figura 29. Esta acción provoca que el modulo inmediatamente anterior quede efectivamente desconectado del sistema cuando se produce un fallo intermitente o temporal en el mismo. Para evitar que el orden de distribución de los datos entre todos los módulos
20 se vea alterado es necesario incorporar una lógica digital adicional en este canal auxiliar que compense el hecho de que el sistema cuenta ahora con un modulo menos.

Claims (17)

  1. REIVINDICACIONES
    l.-PANTALLA DE VIDEO DE LED'S, que comprende una pluralidad de píxeles formando una matriz, estando compuesto cada uno de los píxeles por al menos un diodo LED roj o, al menos un diodo LED verde y al menos un diodo LED azul, comprendiendo un red digital de gestión de la transmisión y generación de las imágenes en la pantalla; caracterizada por que comprende una pluralidad de unidades funcionales dispuestas según una matriz bidimensional regular conectadas mediante la red digital para distribuir la información numérica correspondiente a los contenidos de las imágenes entre dichas unidades funcionales, comprendiendo cada una de dichas unidades funcionales los siguientes elementos:
    a) un conjunto de píxeles, en los que los LEDs de cada unidad funcional están organizados en al menos una asociación de LEDs de color roj o conectados en serie
    (nR), al menos una asociación de LEDs de color verde conectados en serie (nG), y al menos una asociación de LEDs de color azul conectados en serie (nB),
    b) un primer grupo de fuentes de corriente constante, dotado de un número de fuentes de corriente constante igual al número de asociaciones de LEDs rojos conectados en serie (nR), comprendiendo cada fuente de corriente constante una entrada digital de habilitación, donde cada fuente de corriente constante se conecta únicamente a una asociación de LEDs rojos conectados en serie,
    c) un segundo grupo de fuentes de corriente constante, dotado de un número de fuentes de corriente constante
    igual
    al número de asociaciones de LEDs verdes
    conectados
    en serie (nG), comprendiendo cada una de
    dichas
    fuentes de corriente constante una entrada
    digital
    de habilitación, donde cada fuente de corriente
    constante se conecta únicamente a una asociación de LEDs verdes conectados en serie (nG),
    d) Y un tercer grupo de fuentes de corriente constante, dotado de un número de fuentes de corriente constante
    igual
    al número de asociaciones de LEDs azules
    conectados
    en serie (nB), comprendiendo cada una de
    dichas
    fuentes de corriente constante de una entrada
    digital
    de habilitación, donde cada fuente de corriente
    constante se conecta únicamente a una asociación en serie de LEDs azules conectados en serie (nB); para independizar el consumo de cada color.
  2. 2. -PANTALLA DE VIDEO DE LED' S, según reivindicación 1, caracterizado por que físicamente todos los elementos de una unidad funcional están dispuestos formando un conjunto de módulos, cada uno de los cuales comprende el mismo número de píxeles, y estando dichos módulos conectados eléctricamente entre sí mediante uniones flexibles dotadas de las conexiones que forman las asociaciones de los LEDs conectados en serie y de las fuentes de corriente constante compartidas por dicho conj unto de módulos; comprendiendo además cada módulo:
    a) un conjunto de conmutadores analógicos, en cantidad igual al número de LEDs del módulo, estando cada conmutador analógico conectado en paralelo a un LED,
    b) un conjunto de adaptadores de nivel, en cantidad igual al número de LEDs del módulo y gobernados por una señal digital diferente para cada adaptador de nivel, estando cada señal digital conectada a la entrada de control de un conmutador analógico, para activarlos/desactivarlos independientemente,
    c) un primer grupo de moduladores por anchura de pulso, en cantidad igual al número de LEDs del modulo, conectados a cada una de las entradas de los adaptadores de nivel pertenecientes a dicho modulo,
    d) un segundo grupo de moduladores por anchura de pulso, en cantidad idéntica al número de fuentes de corriente constante, estando cada modulador por anchura de pulso conectado a la entrada de habilitación de una fuente de
    corriente constante, para activarla cuando alguno de los LEDs alimentados por la mencionada fuente de corriente constante lo esté, tanto si los LEDs pertenecen al propio módulo como a cualquiera del resto de módulos de la misma unidad funcional,
    e) una memoria para almacenar la información de la imagen que está siendo representada en el modulo y de la imagen que está simultáneamente siendo recibida,
    f) un canal de comunicación que forma parte de la red digital, para transferir la información numérica correspondiente a las imágenes a representar a todos y cada uno de los módulos pertenecientes a todas y cada una de las unidades funcionales que constituyen la pantalla. 3.-PANTALLA DE VIDEO DE LED'S, según la reivindicación
    2, caracterizada por que los conmutadores analógicos están
    seleccionados entre un dispositivo dotado de una entrada de
    control de interrupción del paso de la corriente eléctrica,
    un transistor NMOS, un transistor PMOS, un transistor PNP,
    un transistor NPN y cualquier combinación de los
    anteriores.
  3. 4. -PANTALLA DE VIDEO DE LED' S, según la reivindicación 1, caracterizada por que comprende una fuente de alimentación externa VRGB para alimentar todas las fuentes de corriente constante, donde el valor de dicha fuente de alimentación externa VRGB es de al menos el valor más alto de VRGB calculado según las ecuaciones:
    a) VRGB ;> nR· VfR +Vreg,min; siendo VfR las caídas de tensión en directo de los LED's rojos conectados en serie nR pertenecientes a una misma asociación que pueden permanecer simultáneamente encendidos; y Vreg,min la caída tensión mínima necesaria para que la fuente de corriente constante funcione en valores nominales,
    b) VRGB ;> nG· VfG +Vreg,min; siendo VfG la suma de las caídas de tensión en directo de los LED' s verdes conectados en
    serie nG pertenecientes a una misma asociación que pueden permanecer simultáneamente encendidos; y Vreg,min la caída tensión mínima necesaria para que la fuente de corriente constante funcione en valores nominales,
    c) VRGB ¿ nB· VfB +Vreg,min; siendo VfB la suma de las caídas de tensión en directo de los LED' s azules conectados en serie nB pertenecientes a una misma asociación que
    pueden
    permanecer simultáneamente encendidos; y Vreg,min la
    caída
    tensión mínima necesaria para que la fuente de
    corriente
    constante funcione en valores nominales.
  4. 5.PANTALLA
    DE VIDEO DE LED'S, según la reivindicación 1,
    caracterizada por
    que comprende:
    a)
    un primer conjunto de al menos una fuente de
    alimentación externa Vg de alimentación de todas las fuentes de corriente constante de los LED' s verdes, y con un valor de tensión Vg correspondiente a un valor mínimo superior a la suma de las caídas de tensión en directo VfG de los LEDs verdes conectados en serie nG pertenecientes a una misma asociación que pueden permanecer simultáneamente encendidos, más la caída tensión mínima Vreg,min necesaria para que la fuente de corriente constante funcione en valores nominales, según la ecuación Vg> nG· VfG +Vreg,min,
    b) un segundo conjunto de al menos una fuente de alimentación externa Vr de alimentación de todas la fuentes de corriente constante de los LED's rojos, y de valor de tensión Vr correspondientes a un valor mínimo superior a la suma de las caídas de tensión en directo VfR de los LED' s roj os conectados en serie (nr) pertenecientes a una misma asociación que pueden permanecer simultáneamente encendidos, más la caída tensión mínima Vreg,min necesaria para que la fuente de corriente constante funcione en valores nominales, según la ecuación Vr > nR· Vrn +Vreg,min,
    c) un tercer conjunto de al menos una fuente de alimentación externa (Vb) de alimentación de todas las
    fuentes de corriente constante de los LED's azules; y de valor Vb correspondiente a un valor mínimo superior a la suma de las caídas de tensión en directo VfB,max de los LEDs azules conectados en serie nB pertenecientes a una misma asociación que pueden permanecer simultáneamente encendidos, más la caída tensión mínima Vreg,min necesaria para que la fuente de corriente constante funcione en valores nominales, según la ecuación Vb>nB· VfB +Vreg,min,
  5. 6.-PANTALLA DE VIDEO DE LED'S, según las reivindicaciones 2 Y 5, caracterizada por que cada uno de los módulos que constituyen una unidad funcional comprenden un convertidor analógico-digital que está dotado de medios de medida, seleccionados entre medios de medida directa y medios de medida indirecta de al menos una magnitud seleccionada entre:
    a) las caídas de tensión en directo Vf de al menos uno de los LEDs alimentados por cada una de las fuentes de corriente constante,
    b) las caídas de tensión en cada una de las fuentes de corriente constante,
    c) las corrientes generadas por cada una de las fuentes de corriente constante que circulan por cada una de las asociaciones de LEDs conectados en serie,
    para transferir numéricamente la medida a través del canal de comunicación a la fuente de alimentación externa que alimenta, entre otras, a la mencionada fuente de corriente constante; comprendiendo las fuentes de alimentación externas medios de interpretación de la medida realizada y medios de ajuste de sus tensiones de salida hasta alcanzar dichos valores mínimos de tensión.
  6. 7.-PANTALLA DE VIDEO DE LED'S, según reivindicaciones 4, 5 Y 6, caracterizada por que comprende un cuarto conjunto de fuentes de alimentación externas en sustitución del la fuente de alimentación externa VRGB , del primer conjunto de al menos una fuente de alimentación externa Vg, del segundo
    conjunto
    de al menos una fuente de alimentación externa Vr,
    y
    del tercer conjunto de al menos una fuente de
    alimentación
    externa Vb, que comprende:
    a)
    una tensión de salida S veces superior a una fuente
    seleccionada entre la fuente de alimentación externa VR~, el primer, segundo y tercer conjunto de fuentes de alimentación externas; Vg, Vr, Vb, b) un total de S-l salidas de tensión intermedias
    adicionales de valores espaciados entre sí, y conectadas
    a las fuentes de corriente constante de la pantalla
    formando cada pareja de salidas intermedias consecutivas
    una nueva fuente de alimentación externa de un
    subconjunto de dichas unidades funcionales que forman la
    pantalla; estando cada uno de dichos subconjuntos
    constituido por idéntico número de unidades funcionales, y comprendiendo además la pantalla una división de una pluralidad de secciones, constituidas cada una de ellas por S unidades funcionales, en las que cada sección son idénticas entre sí, y las tensiones intermedias que alimentan las unidades funcionales pertenecientes a una misma sección pertenecen todas a una misma fuente de alimentación externa; y contando la red digital con medios de gobierno de los tiempos de encendido y apagado de las fuentes de corriente constante de todos los módulos de una misma sección, para que los consumos de dichos módulos sobre las S alimentaciones sean aproximadamente iguales.
  7. 8.-PANTALLA DE VIDEO DE LED'S, según la reivindicación 2, caracterizada por que el canal de comunicaciones de la red digital comprende una conexión en cascada de todos los módulos de la pantalla, disponiendo cada uno de dichos módulos de un registro de almacenamiento dotado de una entrada de conexión con el módulo anterior de la conexión en cascada, y una salida, de conexión con el módulo posterior de la conexión en cascada, para transmitir las imágenes a través de dichos registros de almacenamiento.
  8. 9.-PANTALLA DE VIDEO DE LED'S, según la reivindicación 8, caracterizada por que el canal de comunicaciones de la red digital incorpora un mecanismo tolerante a fallos consistente en la incorporación de:
    a) una entrada secundaria en la conexión en cascada y un multiplexor para seleccionar entre la salida del módulo inmediatamente anterior y la salida del módulo anterior al inmediatamente anterior, y
    b) un mecanismo de detección de fallos basado en el control de la paridad de los datos recibidos,
    para que ante un eventual mal funcionamiento del modulo inmediatamente anterior, seleccionar la entrada secundaria aislando al módulo inmediatamente anterior de la red de
    comunicación
    y conservando además en todo momento una
    ordenación
    adecuada de los datos enviados por la red
    digital.
  9. 10.-PANTALLA DE VIDEO DE LED'S, según la reivindicación 8, caracterizada por que comprende un conjunto de al menos un conector, que incluye la alimentación y el canal de comunicación de transmisión de la información, para conectar varias pantallas en cascada incrementando su superficie.
  10. 11.-PANTALLA DE VIDEO DE LED'S, según la reivindicación 1, caracterizada por que comprende un circuito impreso flexible en el que se instalan todos los elementos de la pantalla, en el que los píxeles están situados en una cara, y el resto de elementos se emplazan en un espacio seleccionado entre un espacio que queda libre entre los LEDs y un espacio de la otra cara de dicho circuito impreso flexible.
  11. 12.-PANTALLA DE VIDEO DE LED'S, según la reivindicación 11, caracterizada por que comprende un conj unto de aperturas alrededor de los LEDs y medios mecánicos de doblado del circuito impreso flexible para posicionar los
    LEDs formando un ángulo negativo quedando todos ellos en un
    mismo plano vertical.
  12. 13. PANTALLA DE VIDEO DE LED' S, según la reivindicación
    2, caracterizada porque el primer grupo de moduladores por
    5
    anchura de pulso comprende:
    a) medios de generación de un conjunto de modulaciones por
    anchura de pulso superpuestas a cada una de las
    modulaciones del primer grupo de moduladores por anchura de
    pulso, en la que la combinación de las modulaciones por
    10
    anchura de pulso superpuestas y de las modulaciones del
    primer grupo de moduladores por anchura de pulso provocan
    que en cada instante de tiempo solo permanezca abierto el
    correspondiente conmutador analógico si y solo así lo
    indican ambas modulaciones simultáneamente, y que
    15
    permanezca cerrado si alguna de las dos modulaciones así lo
    establecen por separado; siendo la frecuencia de la
    modulación por anchura de pulso superpuesta un número
    entero E de veces el valor de la frecuencia del primer
    grupo de moduladores por anchura de pulso, sus ciclos de
    2 O
    trabaj o constante y de valor igual a M/n en donde M es el
    número de LEDs que pueden permanecer simultáneamente
    encendidos en un mismo instante de tiempo dentro de una
    asociación de n LEDs conectados en serie para un
    determinado valor de la tensión de alimentación, y con un
    25
    desfase relativo constante e igual al periodo de la
    modulación por anchura de pulso superpuesta dividido por el
    número n de LEDs conectados en serie de cada asociación, y
    ajustándose estas fases relativas de forma dinámica para
    cada una de las imágenes representadas en función de la
    30
    configuración escogida para optimizar al la eficiencia
    energética, y
    b) medios de incremento individual del ciclo de trabajo de
    cada una de las modulaciones del primer grupo de
    moduladores por anchura de pulso para compensar los
    35
    periodos de tiempo de apagado adicionales provocados por la
    modulación por anchura de pulso superpuesta, siendo el
    63
    tiempo total que el conmutador analógico permanece abierto a lo largo de un periodo completo de las modulaciones del primer grupo de moduladores por anchura de pulso el mismo que el que se tendría si no se hubiese aplicado la modulación por anchura de pulso superpuesta.
  13. 14. -PANTALLA DE VIDEO DE LED' S, según la reivindicación 2, caracterizada por que comprende una señal de reloj que se aplica con una frecuencia variable al primer grupo de moduladores por anchura de pulso a lo largo de todo el periodo de la modulación por anchura de pulso para que la duración de los ciclos de dicha señal de reloj varíe de forma no lineal y proporcional al subconjunto de valores obtenidos en la aplicación de la formula convencional de la corrección gamma, de ajuste de las intensidades luminosas de la pantalla correspondientes a la visión logarítmica del oj o humano, al conj unto inicial de intensidades luminosas representables en la pantalla.
  14. 15.-PANTALLA DE VIDEO DE LED'S, según reivindicación 13, caracterizada por que:
    a) comprende una señal de reloj que se aplica al primer grupo de moduladores por anchura de pulso constituida por una pluralidad de n·E idénticas secuencias de reloj consecutivas en el tiempo a lo largo de todo el periodo de la modulación por anchura de pulso, siendo la frecuencia de cada una de estas secuencias de reloj variable, en la que la duración de los ciclos de cada secuencia de reloj varia de forma no lineal y proporcional al subconjunto de valores obtenidos de la aplicación de la formula convencional de la corrección gamma, de ajuste de las intensidades luminosas de la pantalla correspondientes a la visión logarítmica del ojo humano, al conjunto inicial de intensidades luminosas representables en la pantalla, y
    b) el conjunto modulaciones por anchura de pulso superpuestas a cada una de las modulaciones por anchura de pulso originales se mantiene en fase con las n·E idénticas
    secuencias de reloj, para que las dos modulaciones por separado afecten únicamente a secuencias completas de dicha señal de reloj.
  15. 16. -PANTALLA DE VIDEO DE LED' S, según reivindicación 2, caracterizada por que al menos un módulo a excepción de sus pixeles está materializado en un circuito integrado.
  16. 17.-PANTALLA DE VIDEO DE LED'S, según reivindicaciones 11 y 16, caracterizada por que el circuito integrado está implementado físicamente en un encapsulado cuadrado y se orienta en el circuito impreso flexible formando un ángulo de 45° respecto al contorno de la pantalla, y emplazándose además cuatro LEDs RGB de montaje superficial de seis terminales en cada uno de los lados del circuito integrado, manteniendo también estos píxeles una inclinación de 45° respecto del contorno de la pantalla, para que las dos filas de terminales de los LEDs se sitúen formando un ángulo de 90 ° respecto de la fila de terminales del lado mas próximo del circuito integrado, procurando además que la orientación de los cuatro LEDs RGB asegure que las distancias relativas entre los LEDs correspondientes a una misma componente de color conformen un patrón espacial idéntico para las tres componentes de color.
  17. 18. -PANTALLA DE VIDEO DE LED' S, según reivindicación 1, caracterizada por que al menos una de las asociaciones de en serie de LEDs son de un mismo color.
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