Automatic power control applied to the implementation of LED panels

Orientador: Jacobus Willibrordus Swart Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: LEDs tem se tornado prevalentes em uma ampla variedade de aplicações. Avanços nas últimas décadas aumentaram a eficiência luminosa dos LEDs, proporcionando um rápido crescimento de painéis de LED no mercado, com exibição de fotos e vídeos. Contudo, é comum encontrar painéis com linhas ou regiões queimadas, derivados de uma alta potência nos circuitos integrados, ocorridos por sucessivos quadros bancos. Desta forma, é interessante uma solução que previna o sobreaquecimento sem a interrupção da mídia transmitida. Em contrapartida, sabe-se que a potência do painel de LED está vinculada à quantidade de brilho, onde é controlado por modulação de pulsos. Em destaque, temos a modulação de peso binário (BAM), pois reduz a sobrecarga de processamento no FPGA comparado ao PWM. Sendo assim, o principal objetivo deste trabalho é a concepção e implementação de um algoritmo de controle automático para limitação da potência e, consequentemente, proteção do sistema na situação de sobreaquecimento. Dessa forma, uma arquitetura de processamento de imagem foi desenvolvida em FPGA, onde foi implantado o algoritmo monitorador de frames, cuja eficiência do algoritmo foi comprovada através de medições de temperatura e luminosidade em diferentes cenários de operação. Por fim, como resultado, houve uma redução de 66 °C para 47 °C na temperatura do circuito integrado, deixando-o em uma temperatura que preserva sua vida útil Abstract: LEDs are becoming prevalent in a wide variety of applications. Advances in recent decades have increased the LEDs luminous efficiency, providing a rapid growth of LED panels on the market, with display of photos and videos. However, it is common to find panels with burned lines or regions, derived from a high power in the integrated circuits, occurring by successive white frames. Thus, a solution that prevent overheating without interrupting the transmitted media is interesting. On the other hand, we are known that the power of the LED panel is linked to the amount of brightness, where it is controlled by pulse modulation. In highlight, we have the bit angle modulation (BAM), as it reduces the processing overhead on the FPGA compared to PWM. Therefore, the main objective of this work is the design and implementation of an automatic control algorithm for limiting power and, consequently, protecting the system in the event of overheating. In this way, an image processing architecture was developed in FPGA, where the frame monitoring algorithm was implemented, whose efficiency of the algorithm was proven through temperature and light measurements in different operating scenarios. Finally, as a result, there was a reduction from 66 ° C to 47 ° C in the temperature of the integrated circuit, leaving it at a temperature that preserves its lifetime Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica