BRPI0615549A2 - circuito eletrÈnico e método para pilotagem dinámica de fontes de luz em painéis de informação de mensagens variáveis - Google Patents

Abstract

Circuito eletrónico e método para pilotagem dinâmica de fontes de luz em painéis de informação de mensagens variáveis, onde a invenção refere-se a um circuito eletrónico para o comando dinâmico de fontes de luz em painéis de informação de mensagens variáveis, o circuito incluindo um número de circuitos elementares conectados consecutivamente entre eles, cada um tendo ao menos um Led conectado, através de respectivos ramos lígáveis/deslígáveis, em uma voltagem de alimentação, a uma linha, de tipo curto-circuito , de Led , com um circuito elementarcontíguo e a um componente ou a uma saida de circuito de controle, então, pelo comando dos elementos de ligar/desligar, através do circuito de controle, vários circuitos elementares podem ser seletívamente configurados como circuitos fechados, cada um dos quais tendo uma cadeia de Leds ativada em números variáveis dínamícamente onde a voltagem de alimentação é aplicada ao ramo de alimentação do primeiro Led ativo da cadeia e a saída do circuito de controle é fechada sobre o último Led ativo da cadeia de Leds ativados

Description

Circuito eletrônico e método para pilotagem dinâmica de fontes de luz em painéisde informação de mensagens variáveis.

A presente invenção refere-se de um modo genérico apainéis de mensagem variável que emite luz para informação pública, tais como painéisde informação de tráfego, painéis de serviço de informação pública em estações eaeroportos, painéis de informação montados em veículos, painéis de propaganda, eoutros. Esta invenção, particularmente, refere-se a um circuito eletrônico inovador paracomando de fontes de luz, tal como diodos de emissão de luz Leds, "pixels", "cachos"("clusters") e outros sistemas similares a serem usados em ditos painéis.

É bem conhecido o fato de que painéis informativos demensagens variáveis (a seguir, V M P) considerados neste caso são comandados paraobter-se visualização de uma mensagem ou de uma imagem gráfica através dechaveamento seletivo, e com alvo, liga e desliga de elementos de visualização feitos deuma ou duas fontes de luz, tais como Leds, definindo pontos elementares ou áreas de luzusualmente chamadas de "pixels", "cachos" ou assemelhados.

Cada painel de mensagem variável tem uma área frontal demostruário, e os Leds são dispostos sobre uma superfície de visualização ativada deacordo com um retículo de referência, comumente conhecida como matriz cujasintersecções são os centros dos pontos luminosos elementares, ou áreas, ou seja, pixels.

A superfície de visualização de um VMP é usualmente feitade um grupo de módulos eletrônicos únicos, sobre os quais os Leds são instaladosfisicamente, conhecidos como cartões de Led. Estes cartões podem ser dispostospróximos um de cada outro, compostos e conectados entre eles de várias maneiras paracriar tipos e tamanhos diferentes de superfícies de visualização.

De acordo com o estado da arte, vários métodos decomando de Leds sobre um painel de mensagem variável estão disponíveis e jálargamente usados, e cada tipo de comando corresponde a um circuito eletrônicoespecífico.

Nas fig. 5 e 6 dos desenhos anexos, dois circuitos diferentesindicativos do estado da arte, com o mesmo número de Leds, são mostrados paracomparação, representando respectivamente:

1. um circuito de comando estático;

2. um circuito de comando dinâmico

Dependendo do estado da arte, ambos, o estático e odinâmico, circuitos requerem uma parte de controle de suprimento de corrente, ou circuitode corrente em AC, e uma parte de controle, ou controle de circuito em DC.

O circuito de alimentação de corrente alternada A C, ondenecessário, tem um conversor de voltagem o qual transforma a voltagem de alimentaçãoVAIim na entrada do mesmo circuito (por exemplo, 12 Volts ou 24 Volts) em voltagem desaída (VLed) requerida para alimentação correta dos Leds.

O circuito de alimentação, no processo de transformação devoltagem de entrada em voltagem de saída tem usualmente uma perda de potência que éproporcional a um típico rendimento elétrico do mesmo circuito. Dado que o rendimentoelétrico é usualmente quantificado ao redor de 80 %-90 % , isto, obviamente, significaque a geração de uma potência adequada para comandar os Leds de um VMP implicaem uma perda, ao redor de 10 %-20 % , de potência. Esta potência é transformada emenergia térmica dispersada.

Por outro lado, o circuito de comando DC (correntecontínua) é feito de um grupo de componentes eletrônicos e elétricos conectados em ummodo para possibilitar, por meio de um controle de chave externo, chaveamento com alvoliga e desliga dos Leds e, assim mesmo, as áreas de luz elementares.

Um circuito de controle estático inclui como a parte principalmas não a única - um numero apropriado de componentes de controle eletrônico(tipicamente registros deslizantes) caracterizado pela capacidade de memorização dedados, e a qual deve ser feita deslizando dentro do circuito e dirigida em direção de suassaídas apropriadas.

No momento, cada pixel de um circuito é praticamenteindependente eletricamente, uma vez que é alimentado separadamente dos restantespixels que compõe o VMP .

Este tipo de alimentação independente sempre requer umcircuito elétrico fechado controlável autônomo, para cada pixel ou uma parte dele quandoconsistindo um semi-pixel também conhecido como ramo. O circuito elétrico fechado édefinido durante o estágio de projeto e não pode ser modificado mais tarde pelo controlede comando.

Adicionalmente, cada circuito elétrico fechado pressupõeque uma saída de registro deslizante deveria ser designada para cada pixel, ou páracada semi-pixel ou ramo.

A saída do registro, a qual opera basicamente como umachave e/ou regulador, possibilita o fechamento do circuito elétrico levando ao fluxo decorrente e comando dos Leds , "pixels", ou "semi-pixels" conectados nela. É também bemconhecido que cada saída de registro deslizante está associada a uma perda de potênciatanto dependendo do tipo de componente ou do circuito de comando usado. Então, umaperda de potência está correlacionada a cada comando independente.

O uso de circuitos estáticos e dinâmicos, ou seja, o uso detecnologia pressupõe o uso destes circuitos, e o uso de um circuito de alimentação econectando cada pixel ou semi-pixel na saída independente do componente de controle éobviamente ma desvantagem. Como um assunto de fato, teremos um circuito por meiode que parte da potência total dispersa é devida à falta de carga do conversor devoltagem, caso pressuposto, e devido à perda de potência em cada saída de registrodeslizante ativo, ou seja, por cada circuito de comando fechado independente.

Basicamente, as perdas podem ser comparadas tanto nocircuito estático como no dinâmico.

O mesmo se aplica mesmo quando se referindo a cartõesde pixel ou cachos ao invés de cartões de Led.

Partindo destas afirmações preliminares, esta invenção visaintroduzir um circuito eletrônico inovador e confiável, no qual a perda de potência ésubstancialmente limitada, levando a uma redução da potência requerida para seu usoem VMP para possibilitar a instalação destes painéis mesmo na presença de potênciaelétrica limitada e redução geral dos custos e superaquecimento operacionais.

Adicionalmente, a invenção visa introduzir um circuitoeletrônico para os usos acima mencionados, nos quais a voltagem de entrada de circuitopode ser usada diretamente para alimentar os Leds ou pixels sem o uso de um conversorde voltagem ou de um alimentador, e assim pode ser conectado eficientemente a umabateria, mesmo em uma voltagem muito baixo.

Comparado com o estado da arte, outro alvo da invenção éo de reduzir - tendo o mesmo numero de pixels ativados - o numero de circuitos fechadosrequeridos para sua ativação em VMPs. Adicionalmente, há a possibilidade, casonecessário, de variar seletivamente o numero de circuitos fechados ativadossimultaneamente de tempos em tempos, mesmo dependendo da voltagem da fonte dealimentação, em um modo a casar a potência etapa por etapa.

Um outro objetivo da invenção é o de possibilitar o uso demateriais elétricos ou eletrônicos, tais como cabos, terminais, e outros, adequadamentedimensionados para experimentar voltagem mais baixa quando comparada com oscircuitos tradicionais equivalentes.

Os acima mencionados objetivos são atingidos de acordocom a invenção através de um circuito eletrônico em conformidade com a reivindicação 1,com um método de comando de acordo com a reivindicação 5.

A invenção entretanto será descrita em maiores detalhesmais à frente com referências nos desenhos anexos, indicativos mas não Iimitativos1 nosquais:

- a Figura 1 é um diagrama de um circuito eletrônico elementar de acordo com ainvenção;

- a Figura 1a é o diagrama da fig. 1 onde os Leds estão ligados;

- a Figura 2 é um diagrama elétrico do circuito eletrônico elementar da fig. 1;- a Figura 3 é uma vista esquemática de um numero (dezesseis) de circuitos eletrônicoselementares conectados de um modo a criar uma matriz;

- a Figura 4 e 4 a são uma comparação entre uma parte do circuito eletrônico da fig. 3 euma parte de um circuito de comando estático de acordo como estado arte da fig 5,ambas tendo o mesmo numero de Leds ligados;

- a Figura 5 é, como uma comparação, uma vista esquemática de um circuito decomando estático de acordo com o estado da arte; e

- a Figura 6, ainda como uma comparação, é uma vista esquemática similar de umcircuito de comando dinâmico de acordo com o estado da arte.

Na fig. 1 são mostrados um circuito eletrônico elementarincluindo ao menos um Led (1) , um terminal (2) de alimentação, um ponto (3) defechamento de circuito e um numero de componentes SW1 (4), SW2 (5), e SW3 (6), comfunções de chave. Um nó (8) de entrada e um nó (9) de saída completam o circuitoelementar. Neste circuito elementar, o Led (1) tem o anodo (A) conectado eletricamenteao ponto (2) de alimentação, através de um ramo que é capaz de ser ligado, sobre o qualo primeiro interruptor S W 1 (4) está posicionado, ao ponto de fechamento (3) através deum ramo que é capaz de ser ligado, sobre o qual um segundo componente SW2 (5) estáfixado, e ao nó (8) de entrada de circuito. O catodo (K) do Led (1) está conectadoeletricamente tanto ao ponto (3) de fechamento como, através de um ramo que é capazde ser ligado, sobre o qual um terceiro componente S W 3 (6) está fixado, ao nó (9) desaída de circuito. As posições destes componentes podem também ser variadaslocalizando, por exemplo, o componente SW3 (6) sobre o ramo de conexão de anodo dodiodo no nó (8) de entrada de circuito, desde que o princípio de operação seja mantido.

Na fig. 2, é representado, por exemplo, um circuitoelementar no qual um transistor MOSFET (10) polarizado adequadamente é usado aoinvés das chaves SW1 (4), SW2 (5), e SW3 (6), mostradas na fig. 1.

Como mostrado na fig. 3, o nó (9) de saída de circuitoelementar pode ser conectado ao nó (8) de entrada de um seguinte circuito elementarsimilar. Adicionalmente, o ponto (3) de fechamento de cada circuito elementar pode serconectado a um componente ou circuito (11) de controle. No exemplo indicativo, mas nãolimitatívo, mostrado na fig. 3, o componente (11) de controle usado é um registrodeslizante, e cada ponto (3) de fechamento está conectado a uma saída (12) de ditoregistro.

Na configuração de acordo com o diagrama da fig. 3, émostrado um circuito complexo feito com uma pluralidade de circuitos elementares, ondecada circuito elementar é normalmente "aberto" e no qual seu correspondente Led (1)pode ser ligado pela aplicação de uma quantidade apropriada de potência sobre o pontode alimentação (2), fechando o S W 1 (4) , operando adequadamente sobre o ponto defechamento (3) no sentido de fechá-lo em direção da saída do componente de controle,mas deixando o componente SW2 (5) aberto - fig. 1 a. O fechamento alvejado docomponente S W 3 (6), ao contrário, possibilita conectar uma saída de circuito elementarà entrada do circuito elementar seguinte. Por outro lado, um fechamento alvejado docomponente S W 2 (5) possibilita estabelecer passagem secundária ("bypass") do Ledsem o ativar e conectando um circuito elementar prévio com o seguinte (mas nãocontíguo), mesmo em uma distância de um ou dois circuitos elementares interpostos.

Então, comandando os componentes SW1, SW2, e SW3através do circuito (11) de controle, é possível ativar seletivamente os circuitoselementares, em um numero variável ou todos simultaneamente, para ativar / desativaras fontes de luz - ou seja, os Leds - parcialmente ou totalmente, dependendo danecessidade, criando dinamicamente cadeias de Led ativos (ligados) que podem seralternadas com Leds desativados (desligados) dependendo da mensagem a sermostrada.

A cadeia de Leds ativada pode incluir um numero decircuitos elementares, e, assim, mesmo Leds , que variam mesmo dependendo davoltagem da fonte de alimentação, praticamente criando um circuito único, onde oalimento elétrico VLed é aplicado sobre o ponto de alimentação (2) do circuito elementardo primeiro de ditos Leds ativados, e a saída (3) em direção ao componente (11) decontrole é fechada sobre o último dos Leds ativados da cadeia, como mostrado na fig. 4,enquanto em um circuito de comando tradicional cada Led ativo é alimentado compotência através de seu respectivo circuito fechado como mostrado na fig. 4 a.

Neste modo os Leds podem ser alimentados em grupos, emcadeias ao invés de serem alimentados de modo singular, com a possibilidade de reduzirem um VMP, com um numero idêntico de Leds ativados para a visualização de umadada mensagem, o numero de saídas do circuito de controle e então os pontos sobre osquais ocorre perda de potência.

Como um exemplo, nas fig. 4 e 4 a (ainda que somenteparcialmente), há respectivamente representado o diagrama de circuito de comando deacordo com esta invenção e um diagrama de circuito tradicional e cada um dos quais trêsde cada quatro Leds são ativados (ligados). Enquanto no circuito tradicional ativando astrês correspondentes saídas do controle de circuito é necessário com ele uma perdamaior de potência relativa sobre a resistência R , R2 e R3 , no circuito de acordo com ainvenção, pela abertura e fechamento adequado dos interruptores e estabelecendopassagem secundária (bypass) do Led que deve permanecer desligado, um único cicloativado fechado pode ser executado, tendo uma única saída sobre o circuito de controle,com somente uma perda de potência.

Adicionalmente, tal configuração possibilita eliminar oconversor de voltagem uma vez que a potência da fonte de alimentação VLed aplicadana entrada da cadeia pode ser diretamente compartilhada sobre uma pluralidade deLeds. Dado que VF é a perda de potência na extremidade de cada Led para suaativação, neste modo teremos uma ou mais cadeias feitas de um numero de Leds ativosigual, indicativamente, a VLed/VF. Em outras palavras, o numero de cadeias de Ledativadas pode variar dinamicamente para adequar as variações da potência na entrada,assim economizando mais energia.

Então, o circuito de controle será gerenciado por umaadequada configuração firme ("firmeware"), cuja obrigação é receber dados demensagem a serem visualizados e o valor da voltagem de alimentação na entrada, entãosuprir na saída o comando correto para ativar cada Led ou cadeia de Led cujocomprimento - onde requerido, conveniente ou proveitoso - pode variar dependendo dovalor instantâneo da alimentação de voltagem VLed .

Por vários circuitos elementares, matrizes podem tambémser compostas para serem usadas fazendo painéis luminosos de mensagem variável. Nafig. 3 há um exemplo de dezesseis matrizes de circuitos elementares para o mesmonumero de Leds correspondendo ao numero às matrizes para o mesmo uso comomostrado nas fig. 5 e 6, mas com uma fiação totalmente diferente e um comando queleva, como já dito, a uma redução de perda de potência.

Claims (5)

1. Circuito eletrônico para um controle dinâmico de fontes deluz, tais como Leds, "semi-pixels" , "pixels" , e "cachos" , em painéis de informação demensagens variáveis, caracterizado pelo fato de compreender uma pluralidade decircuitos elementares conectados consecutivamente entre eles e cada um tendo aomenos um Led conectado eletricamente, através de respectivos ramos para ligar/desligar,a uma corrente de alimentação de um dado valor, a uma linha, de tipo curto-circuito , deLed , a um circuito elementar contíguo e a uma saída de um componente ou de umcircuito de controle, e pelo fato de que, pilotando os elementos de ligar/desligar de ditosramos por dito circuito de controle, vários circuitos elementares podem ser configuradoscomo circuitos fechados, cada um dos quais tendo uma cadeia de Leds ativados em umnúmero variável dinamicamente e onde a voltagem de alimentação é aplicada ao ramo dealimentação do primeiro Led ativo da cadeia de Leds ativados e a saída do circuito decontrole é fechada sobre o último Led ativo da cadeia de Leds ativados.

2. Circuito, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de, sobre cada ramo de conexão liga/desliga, um elemento interruptorcontrolável ser provido através do circuito de controle, ditos elementos interruptoressendo chaves , transistores, ou assemelhados, e pelo fato dos circuitos elementaresserem normalmente abertos mantendo os Leds correspondentes desligados e eles seremcomandados seletivamente através do circuito de controle de modo a construir cadeiasde Leds ativados, cada cadeia de Leds ativados configurada como um circuito fechadoúnico.

3. Circuito, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato dos Leds ativos em cada cadeia de Leds ativados, contidos emum único circuito fechado, poderem ser consecutivos ou alternados com Leds desligadosque podem ser desligados pelo fechamento do elemento interruptor de circuito sobre alinha do tipo curto-circuito do diodo correspondente.

4. Circuito, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 3, caracterizado pelo fato do numero de Leds ativos em cada cadeia de Ledsativados, contidos em um único circuito fechado, ser dependente da quantidade devoltagem de alimentação e varia dependendo da acima mencionada voltagem.

5. Método para implementar um comando dinâmico defontes de luz, em painéis de informação de mensagens variáveis, caracterizado pelo fatode incluir as etapas de :- dispor vários circuitos elementares, conectados consecutivamente entre eles e cada umdeles tendo ao menos um Led conectado eletricamente, através de ramos de conexãoliga / desliga correspondentes, a uma voltagem de alimentação de um dado valor, a umalinha do tipo em curto-circuito de diodo, a um circuito elementar contíguo e a uma saídade controle de circuito.- pilotar os elementos liga/desliga dos ditos ramos através do circuito de controle em umamaneira a seletivamente configurar vários circuitos elementares como circuitos fechadosúnicos cada um dos quais incluindo uma cadeia de Leds ativados em números variáveisdinamicamente pela aplicação de voltagem de alimentação ao ramo de alimentação deum primeiro Led ativo da cadeia de Leds ativados e fechando a saída do circuito decontrole sobre o último Led ativo da cadeia de Leds ativados, o numero de Leds ativadossendo variável dependendo da voltagem de alimentação, e- estabelecer passagem secundária ("bypass") dos Leds desativados através de umfechamento controlado do elemento liga/desliga sobre a linha do tipo em curto-circuito deditos diodos.