Los LED son dispositivos accionados por corriente. Conducir varios LED individualmente es relativamente sencillo. Sin embargo, a medida que aumenta la cantidad de LED, la cantidad de recursos necesarios para operar estos LED aumenta a niveles inmanejables. Por lo tanto, los LED a menudo se organizan en una matriz para un uso eficiente de los recursos.
En formato matricial, los LED están dispuestos en filas y columnas. Esta colocación se discutirá con más detalle más adelante. Tenga en cuenta que en una disposición matricial los LED deben estar multiplexados. Una secuencia multiplexada necesariamente requiere un procesamiento más complejo, pero es más eficiente que controlar cada LED individualmente.
Esta nota de aplicación también describe cómo controlar el brillo de LED individuales en modo multiplex. Esto implica dividir la secuencia de activación del LED en tres niveles en el dominio del tiempo. La sección final presenta algunos circuitos integrados que se usan ampliamente para controlar los LED.
Esta nota está destinada a ayudar en el diseño de sistemas de mensajería y video que utilizan mosaicos LED. Sin embargo, los conceptos y técnicas presentados aquí se aplican a cualquier matriz de LED, incluidas las matrices formadas con LED discretos.
Esta nota de aplicación es particularmente relevante para los siguientes productos y aplicaciones:
- Teselas monocromáticas y teselas bicromáticas
- Mosaicos de colores vivos de 8×8 (HDSP-R881/R883)
- Conjunto de LED (compuesto por lámparas LED, LED de chip, etc.)
- pantalla de vídeo LED
- Mover panel de mensajes
Estructura básica de la matriz LED
Inicialmente, la discusión se limita a matrices de 4×4, como se muestra en la Figura 1 a continuación. El principio básico aquí es que cada LED se puede direccionar especificando su posición en términos de filas y columnas. Por ejemplo, el LED superior izquierdo se direcciona como (A,1), fila A, columna 1. Este método de direccionamiento también indica el flujo de corriente. Para encender el LED (A,1), enviamos una corriente de A a 1. Poner un interruptor en cada uno de los puertos A a D y 1 a 4 interruptores A para encender el LED superior izquierdo. y 1 se ejecutan. No fluye corriente a través de los otros LED porque el interruptor de fila o el interruptor de columna no conducen.
La Figura 1 muestra dos configuraciones diferentes. La diferencia está en cómo se accionan los LED. En la configuración de ánodo de fila común, los sumideros de corriente están conectados a los puertos 1-4. El cátodo de fila común tiene fuentes de corriente conectadas a los puertos 1-4.
Multiplexación de la matriz LED
La multiplexación es la técnica empleada para operar la matriz LED. Debido a la multiplexación, solo una fila de la matriz LED está activa a la vez. Este enfoque es necesario porque un extremo del LED (ánodo o cátodo) está conectado a una fila. En la Figura 2, se puede ver que cuando se aplica corriente a ambas columnas A y B al mismo tiempo, se vuelve imposible direccionar los LED individuales dentro de estas dos columnas.
No se recomienda conducir LED en paralelo debido al “desperdicio de corriente”. Este fenómeno ocurre cuando los LED conectados en paralelo tienen resistencias dinámicas muy diferentes (consulte el Informe de aplicación D-007).
Se utiliza una configuración de ánodo de fila común para ilustrar el concepto de multiplexación.
La secuencia de escalera (A a D) muestra que la multiplexación por división de tiempo se utiliza en la Figura 3. Durante el período en que se energiza una fila dada, al energizar la columna apropiada se enciende el LED deseado. Este proceso a veces se llama escaneo.
Estructura básica del sistema de accionamiento
La figura 4 muestra solo una parte de la matriz. El esquema de accionamiento se puede ampliar a conjuntos de LED muy grandes. El tamaño máximo depende de la velocidad máxima a la que el dispositivo electrónico puede distribuir y procesar datos. Para la configuración de cátodo de fila común, el sistema de accionamiento requeriría una fuente de corriente constante y un controlador de sumidero.
Control de brillo con modulación de ancho de pulso (PWM)
Sabemos que la salida de luz de un LED depende de la corriente que fluye a través de él. Sin embargo, este no es el método preferido para controlar el brillo, ya que requiere una fuente/sumidero de corriente muy precisa. La técnica preferida para el control de brillo es por modulación de ancho de pulso (PWM). Este concepto se ilustra en la Figura 5.
Sin embargo, el sistema de accionamiento que se muestra en la Figura 4 activa toda la fila simultáneamente. ¿Cómo se controla el brillo de los LED individuales? La respuesta es dividir cada período de exploración en intervalos de tiempo. Así que tenemos una jerarquía de dominios de tiempo.
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