Открыть главное меню

Светодиодная подсветка

(перенаправлено с «LED TV»)
Основная статья: Подсветка ЖК-дисплеев
Подсветка линейкой светодиодов в IPod Touch 2G

Светодиодная подсветка (LED-подсветка) используется во многих (в последнее время в подавляющем количестве) устройствах с ЖК-экранами (телевизоры, мониторы, мобильные устройства и пр.).

Типы светодиодной подсветкиПравить

Светодиодная (LED) подсветка для ЖК-дисплеев в зависимости от цвета свечения может быть:

 
ЖК-дисплей с подсветкой в виде матрицы светодиодов сзади

по способу управления свечением:

  • статической,
  • динамической;

по конструктивному исполнению:

  • торцевая (боковая, краевая) — Edge LED. В ней светодиоды располагаться по бокам, сверху и снизу или по периметру, а свет распределяется по всему экрану с помощью специальных рассеивателей;
  • матричная или прямая (по всей площади экрана) — Direct LED. Обеспечивает равномерный засвет всей LCD-панели и позволяет реализовать динамическое управление.

В торцевой подсветке устанавливают только светодиоды белого свечения[1]. В большинстве LED-телевизоров для белой подсветки используют синие диоды и желтое фосфорное покрытие, что позволяет создавать достаточно широкий спектр белого света. Для улучшения цветопередачи в подсветке WLED с 2013 года стали использовать объединённые синий и зеленый светодиоды, покрытые красным люминофором (GB-LED или GB-R LED)[2]. Также для увеличения цветового охвата в последние годы появилась светодиодная подсветка на квантовых точках (QLED).

Достоинства и недостаткиПравить

 
Сравнение жк-экранов с подсветкой CCFL, Edge-LED и истинных LED-экранов

С потребительской точки зрения ЖК-телевизоры и мониторы со светодиодной (LED) подсветкой отличают четыре улучшения относительно ЖК c подсветкой люминесцентными лампами:

  • Улучшенная контрастность (не реализовано на Edge-LED);
  • Улучшенная цветопередача, больший цветовой охват (только с RGB-матрицей);
  • Пониженное энергопотребление. Если сравнивать с телевизорами с подсветкой CCFL, то на 40 %[3] (с RGB-матрицей — потребление выше);
  • Малая толщина (только у Edge LED) и уменьшенный вес;
  • Низкая себестоимость.

НедостаткиПравить

Множество пользователей мониторов с подсветкой на белых светодиодах жалуется на то, что при высокой яркости «выгорают глаза» (возможно, это связано с воздействием интенсивного коротковолнового сине-фиолетового света на сетчатку глаза). Из недостатков телевизоров с WLED отмечается некоторая «синеватость» изображения в сравнении с подсветкой на основе люминесцентных ламп. Для решения данной проблемы LG Electronics в 2010 году представила технологию «Nano full LED», позволяющую получить более глубокий уровень черного цвета, равномерное изображение и экономию электроэнергии[4].

Мерцание экрана

Если управление яркостью подсветки осуществляется широтно-импульсной модуляцией, экран едва заметно мерцает (частота мерцания составляет обычно до 200 герц, максимум до 400). Это можно проверить, быстро покачав ручкой или карандашом на фоне экрана. Если частота слишком маленькая, силуэт ручки распадётся на несколько (стробоскопический эффект). Если отдельных контуров ручки не видно, значит, мерцания нет[5]. Органы зрения и мозг способны воспринимать невидимую пульсацию света с частотой до 300 Гц[5]. У людей, чувствительных к мерцанию, устают глаза и может начаться мигрень[6][7]. В СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» указывается, что коэффициент пульсаций освещения при работе на ПЭВМ не должен превышать 5 %[8].

ИсторияПравить

Изначально в жидкокристаллических телевизорах и компьютерных мониторах в качестве подсветки ЖК-матрицы использовались люминесцентные лампы (CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL, EEFL). Для их работы нужен источник переменного напряжения, который не требуется для светодиодов. Кроме того современные сверхъяркие светодиоды позволяют достичь той же светимости при меньших энергетических затратах. Однако внедрению светодиодной подсветки мешали технологические и экономические трудности. К началу 90-x годов была известна простейшая боковая светодиодная подсветка (СД-подсветка) ЖК-дисплеев и ЖК-индикаторов малых размеров, которую невозможно было использовать в экранах больших размеров.

Первый коммерческий ЖК-телевизор со светодиодной подсветкой (массивом RGB) — Sony Qualia 005 — появился в 2004 году[9]. Затем эта светодиодная технология стала использоваться в телевизорах Sony BRAVIA. В 2005 году компанией NEC был выпущен первый монитор с LED-технологией подсветки — SpectraView Reference 21[10]. Начиная с 2007 года на рынке появились модели планшетов, мониторов, телевизоров и ноутбуков[11] со светодиодной подсветкой.

Термин LED TV был введен корпорацией Samsung для продвижения собственной линейки жидкокристаллических телевизоров с СВ-подсветкой. Свою технологию локального затемнения компания назвала «LED SmartLighting™» (умное освещение), возможно, с целью частичного использования эйфории вокруг появившейся технологии органических светодиодов OLED. Первым LED-телевизором был Samsung LN-t4681f с подсветкой массивом светодиодов и коэффициентом контрастности до 500 000:1. В дальнейшем разработчики перешли на подсветку линейкой светодиодов сбоку от LCD панели, чтобы уменьшить толщину экрана[12]. В 2009 году в Калужской области была запущена производственная линия по выпуску плоскопанельных телевизоров Samsung со светодиодной подсветкой.

Для повышения эффективности подсветки ЖК-телевизионных панелей через световодные (светонаправляющие), а также светоотражающие слои можно дополнительно использовать в них оптоэлектронный модуль, выполняющий функции устройства управления световыми потоками, в виде узла, обрабатывающего оптическую информацию, пирамидальной или конической, или эллипсоидной, или тороидальной, или спиралевидной, или клиновидной, или крестообразной, или выпуклой, или вогнутой, или волнообразной формы, или в виде U-образного световодного «отражателя-возвращателя».

Улучшению потребительских свойств ЖК-телевизоров с СД-подсветкой способствовали компании Sharp, Sony, Nokia, Kodak, Принстонский университет и др. Основные направления работы — повышения яркости при солнечном свете и повышение контрастности, увеличение диагонали монитора при уменьшении его толщины. При этом основные технические решения и способы изготовления LED TV, как правило, защищались патентами, которые обеспечивают надёжную защиту товарных рынков.

Хотя технология СД-подсветки не решает всех проблем, связанных с отображением информации, сейчас именно такие экраны занимают лидирующее положение на рынке, конкурируя с новыми поколениями плазменных и OLED-телевизоров.

LED TVПравить

 
LED TV Sanyo XT-43S7100F

Эта статья — о ЖК-телевизорах со светодиодной подсветкой. О телевизорах с настоящим LED-дисплеем см. OLED-телевизор, также Светодиодный графический экран.

ЖК-телевизоры со светодиодной подсветкой экрана в быту, а также в рекламных и маркетинговых материалах, именуются LED TV, хотя по факту «светодиодными» (свечение каждого пикселя осуществляется непосредственно светодиодом) не являются. В них лишь используется светодиодная подсветка жидкокристаллической матрицы.

Устройство LED-дисплеяПравить

 
Устройство LED экрана

Поставщиками жидкокристаллических панелей для изготовления телевизоров являются китайская компания BOE Technology, LG Display, тайваньская компания Innolux Corporation (англ.), Samsung.

Ячейки жидких кристаллов сами по себе не светятся, но, в зависимости от уровня поданного на них напряжения пропускают через себя разное количество света. Чтобы изображение, сформированное жк-экраном, воспринималось глазом человека, его нужно освещать или естественным внешним светом (это не всегда возможно), или искусственным источником света. В первых LCD-телевизорах таким источником были люминесцентные лампы с холодным катодом (CCFL). Им на смену и пришли светодиоды.

В LED телевизорах может быть подсветка белыми светодиодами по краям экрана (Edge), матричная подсветка белыми светодиодами или динамическая матричная RGB подсветка (в самых дорогих телевизорах). Хотя по качеству изображение наилучшие результаты показывает подсветка Direct, по соотношению качество—цена производителями телевизоров в основном используется Edge.

ТехнологииПравить

Для достижения высокого динамического диапазона и улучшения контрастности в LED TV применяются несколько технологий.

Dynamic Contrast Ratio (DCR) — динамическая контрастность

Технология позволяет изменять яркость экрана или его части в зависимости от содержания демонстрируемой в данный момент сцены за счет изменения яркости подсветки.

Local Dimming — локальное затемнение

Технология позволяет затемнять отдельные области экрана, чтобы выявить детали в тёмных сценах и достичь более глубокого чёрного цвета. Система анализирует изображение и управляет светодиодами, включая и выключая их, таким образом изменяя яркость определённых зон экрана. Все светодиоды поделены на группы. Число зон может доходить до нескольких сотен (например, у Samsung до 600[13])[14].

Как и подсветка, локальное затемнение может быть краевое или матричное (Full-Array Local Dimming, FALD).

У разных производителей данная технология называется по-разному:

  • Micro Dimming, Micro Dimming Ultimate — Samsung,
  • Local Dimming — Panasonic,
  • Edge LED — Sony,
  • Edge — LG,
  • Local Dimming — Toshiba.

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. Типы, виды и недостатки LED-подсветки экранов. LEDJournal.info (2016). Дата обращения 19 марта 2019.
  2. Денисенко К. Обзор монитора ASUS PA279 (PA279Q): включи и работай. 3dnews (19 марта 2014). Дата обращения 21 марта 2019.
  3. Какова потребляемая мощность телевизора?. SOVETEXPERT.RU. Дата обращения 6 апреля 2019.
  4. Яркие события 2010 года компании LG. Hifinews.RU (2010). Дата обращения 19 марта 2019.
  5. 1 2 Надеждин А. Всё о светодиодных лампах. 3DNews Daily Digital Digest (18 мая 2016). Дата обращения 14 марта 2019.
  6. Flickering LED Screen on my X200 Tablet Post on Lenovo’s support forum, 2009-03-17 (англ.)
  7. Migraine headaches from LED backlighting in x200t Post on Lenovo’s support forum, 2008-03-12 (англ.)
  8. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 с изменениями на 21 июня 2016 года
  9. Свет от LED. Hifinews.RU (2004). Дата обращения 20 марта 2019.
  10. LCD мониторы: инновации от NEC. 3DNEWS (23 июля 2005). Дата обращения 9 июня 2019.
  11. Apple Updates MacBook Pro. Apple Newsroom (5 июля 2007). Дата обращения 21 марта 2019.
  12. Новые Full HD телевизоры Samsung преображают реальность. Hifinews.RU (30 августа 2007). Дата обращения 21 марта 2019.
  13. Технология Micro Dimming в телевизорах Samsung — Что это?. Wekom (6 июня 2018). Дата обращения 19 июня 2019.
  14. Локальное затемнение. Что нужно знать. ULTRA HD (2 июля 2017). Дата обращения 19 июня 2019.

СсылкиПравить