Светодиодная подсветка экрана. Типы, виды и недостатки LED-подсветки экранов

Производители телевизионной продукции регулярно знакомят пользователей с новыми технологиями, улучшающими качество передачи изображения. Подходы к совмещению ТВ-экранов и светодиодных элементов давно осваиваются крупнейшими компаниями. В последнее время источник яркого и мягкого свечения переходит также на дисплеи мобильных устройств. Оценить достоинства такого решения могут и пользователи традиционного освещения на основе светодиодов, но, разумеется, наиболее привлекательно смотрится подсветка LED-экранов в телевизорах. Тем более что ее дополняют и другие высокотехнологичные включения, используемые разработчиками данной техники.

Устройство подсветки

В создании модулей для реализации подсветки применяются LED-массивы, которые могут состоять из белых элементов светодиодного свечения или разноцветных, типа RGB. Конструкция платы для оснащения матрицы специально проектируется с целью интеграции в устройство конкретной модели носителя. Как правило, с левой стороны платы располагаются контактные разъемы, один из которых обеспечивает питание LED подсветки, а другие предназначены для управления ее рабочими настройками. Также для используется специальный драйвер, функция которого сопряжена с контроллером.

В готовом виде представляет собой ряд из миниатюрных ламп, которые подключаются группами по 3 штуки. Конечно, производители не рекомендуют вмешиваться в устройство таких лент, но при желании можно физически укоротить или, напротив, сделать длиннее устройство. Также стандартная подсветка LED-экрана предусматривает возможность регулировки яркости, поддерживает плавный пуск и снабжается защитой от напряжения.

Классификация подсветки по типу установки

Существует два способа интеграции светодиодной подсветки - прямая и торцевая. Первая конфигурация предполагает, что массив будет располагаться позади жидкокристаллической панели. Второй вариант позволяет создавать очень тонкие панели экранов и носит название Edge-LED. В этом случае выполняется размещение лент по периметру внутренней стороны дисплея. При этом равномерное распределение светодиодов осуществляется при помощи отдельной панели, которая расположена за жидкокристаллическим дисплеем - обычно такой тип подсветки LED-экрана используется при разработке мобильных устройств. Приверженцы прямой подсветки указывают на качественный результат работы свечения, который достигается благодаря большему количеству светодиодов, а также локальному затемнению с целью сокращения цветовых разводов.

Применение светодиодной подсветки

Рядовой потребитель может найти данную технологию в моделях телевизоров Sony, LG и Samsung, а также в продукции Kodak и Nokia. Конечно, светодиоды получили более широкое распространение, но именно в моделях этих производителей наблюдаются качественные сдвиги в сторону улучшения потребительских качеств данного решения. Одной из главных задач, которая стояла перед конструкторами, являлась поддержка работоспособности экрана с оптимальными характеристиками в условиях прямого воздействия солнечных лучей. Также за последнее время улучшилась в плане повышения контрастности. Если говорить о продвижениях в направлении конструкции экрана, то наблюдаются заметные сокращения в толщине панелей, а также совместимость с большой диагональю. Но остаются и нерешенные задачи. Светодиоды не способны в полной мере раскрывать свои возможности в процессе отображения информации. Впрочем, это не помешало LED-технологии вытеснить CCFL-лампы и успешно конкурировать с новым поколением плазменных экранов.

Стереоскопические эффекты

Модули на основе светодиодов имеют немало способностей к обеспечению различных эффектов. На данном этапе развития технологии производители активно используют два стереоскопических решения. Первый предусматривает угловое отклонение потоков излучения с поддержкой дифракционного эффекта. Пользователь может воспринимать данный эффект в ходе просмотра с применением очков или без них, то есть в режиме голографии. Второй эффект предусматривает смещение светового потока, который выделяет подсветка LED-экрана по направлению заданной траектории в жидкокристаллических слоях. Использовать эту технологию можно в сочетании с 2D и 3D-форматами после соответствующей конвертации или перекодировки. Впрочем, относительно возможностей комбинации с трехмерными изображениями у светодиодных подсветок не все гладко.

Совместимость с технологией 3D

Нельзя сказать, что у экранов с LED-подсветкой наблюдаются серьезные проблемы взаимодействия с форматом 3D, но для оптимального восприятия зрителем такой «картинки» требуются специальные очки. Одним из самых перспективных направлений этой разработки являются стереоочки. К примеру, инженеры nVidia несколько лет назад выпустили затворные 3D-очки с жидкокристаллическими стеклами. Для отклонения потоков света LED-подсветка ЖК-экрана предусматривает использование фильтров поляризации. При этом очки выполняются без специальной оправы, в виде ленты. Встроенная линза состоит из широкого массива полупрозрачных которые воспринимают информацию с управляющего устройства.

Преимущества подсветки

По сравнению с другими вариантами подсветки, светодиоды заметно улучшают потребительские качества телевизионных экранов. В первую очередь улучшаются непосредственные характеристики изображения - это выражается в повышении контрастности и цветопередаче. Наивысшее качество обработки цветового спектра обеспечивает RGB-матрица. Кроме этого, подсветка LED-экрана отличается пониженным энергопотреблением. Причем в некоторых случаях достигается сокращение расхода электричества до 40%. Также стоит отметить возможность производства сверхтонких экранов, которые при этом обладают небольшой массой.

Недостатки

Пользователи телевизоров с присутствующей светодиодной подсветкой критикуют их за вредные воздействия сине-фиолетового излучения на глаза. Также синеватость наблюдается и в самой «картинке», что искажает естественную цветопередачу. Правда, в последних версиях телевизоров с высокой разрешающей способностью LED-подсветка экрана практически не имеет подобных дефектов. Но есть проблемы с управлением яркостью, в которой участвует широтно-импульсная модуляция. В ходе таких настроек можно заметить мерцания экрана.

Заключение

На сегодняшний день сегмент моделей телевизоров с LED-технологией находится на этапе становления. Потребитель пока оценивает возможности и достоинства, которые способно обеспечить инновационное решение. Надо отметить, что эксплуатационные недостатки, которыми обладает светодиодная LED-подсветка, не так смущают пользователей, как высокая стоимость. Многие специалисты именно этот фактор считают главным барьером для широкой популяризации технологии. Впрочем, перспективы светодиодов все равно остаются многообещающими, поскольку их стоимость будет сокращаться по мере увеличения спроса. Параллельно с этим совершенствуются и другие качества подсветки, что еще больше увеличивает привлекательность этого предложения.

Всем привет!

Иногда, при ремонте LCD подсветки , возникают трудности с приобретением необходимых люминесцетных (CCFL ) ламп . В таких случаях можно переделать ламповую подсветку на светодиодную. Такая переделка не так уж и сложна, да и особых проблем с зап.частями не возникает.

В данной статье предлагаю вам принцип такого переустройства в виде некой инструкции.

Действия по замене LCD подсветки на светодиодную:

Разобрать монитор или телевизор. Сняв пластиковый корпус, аккуратно отсоедините провода от платы, снимите металлический каркас с ЖК модуля и достаньте матрицу. С матрицей нужно быть особо осторожным, чтобы не повредить хрупкие соединительные шлейфы. Если все сделано правильно, то полноценный доступ к электронной плате, инвертору питания и элементам подсветки будет открыт.

2. Отсоедините пеналы с лампами от матрицы или сами лампы, если они установлены без пеналов.

3. Отсоедините старые лампы и утилизируйте их. С элементами CCFL тоже нужно быть предельно аккуратными, потому что в них содержится ртуть.

4. Переходим к этапу замены. Предварительно нужно приобрести светодиодную ленту, лучше с запасом, чтобы хватило заменить все лампы (измерьте длину лампы и умножьте на их количество). Она должна быть максимально узкой и с количеством светодиодов не менее 120 в метре. Чтобы подсветка была приятнее глазу, лучше взять светодиоды с белым свечением.

5. Ленту со светодиодами нужно приклеить на двухсторонний скотч туда, где находились лампы. Далее на контактные выводы лент припаиваются провода от старых ламп и изолируются с помощью термоклея. Сразу можно проверить работоспособность данной конструкции, подключив провода к внешнему источнику питания.

6. Теперь необходимо подключить подсветку на плате питания монитора или телевизора. Для этого нужно найти перемычки, отмеченные надписью « 12 V» и припаять провода подсветки туда, соответственно соблюдая полярность. Собрать в обратной последовательности монитор и наслаждаться своим изобретением.

Подсветка в данном случае будет работать при подключении устройства к сети.

Чтобы управлять подсветкой, и привести ее работу в нормальный режим придется еще потрудиться. Провода, ведущие к светодиодам, нужно запитать таким образом, чтобы была возможность включать подсветку при нажатии кнопок вкл/выкл и регулировать ее яркость. Для этого есть 2 варианта:

1.Самостоятельно создаем схему питания и регулировки яркости подсветки:

• На микросхеме питания монитора или телевизора ищем пластиковую коробочку (разъем) с выведенными из нее проводами, где каждое гнездо подписано на плате.

• Здесь нас интересует вывод «DIM». Он и будет отвечать за подачу сигнала на вкл/выкл и регулировать яркость за счет изменения скважности в ШИМ-контролере. Показатель скважности импульсов меняется до тех пор, пока не устанавливается нужный уровень яркости, а предельные показатели как раз и будут соответствовать включению и выключению.

• Теперь нам понадобится N-канальный полевой транзистор (полевик) любой. К его стоку (Drain) припаиваются провода от светодиодной ленты с минусом, к истоку (source) также подсоединяется общий провод от подсветки, а затвор (gate) через резистор 100-200ОМ и любой провод соединяется с выводом «DIM».

• У нас остались провода от подсветки с плюсом, их мы выводим на источник питания +12V на микросхеме и припаиваем.

• Теперь устанавливаем подсветку на свое законное место и в обратной последовательности собираем монитор. Не забываем про осторожность и аккуратность в обращении с матрицей и фильтрами, дабы не попала пыль, и не повредились шлейфы. Все, можно пользоваться.

1. Второй способ, более затратный, но удобный – купить готовую светодиодную подсветку с собственным инвертором :

• Опять обращаем внимание на пластиковый разъем и вывод DIM (brightness) и на вывод on/of (лучше воспользоваться распиновкой).

• С помощью мультиметра определяются места на блоке управления старыми лампами, от которых идет сигнал к brightness и on/of.

• Теперь припаиваются к найденным местам провода инвертора новой светодиодной подсветки .

• Еще, лучше отпаять перемычки от питания инвертора старых ламп, чтобы подсветка регулировалась новым инвертором.

• В последнее время многих заботит вопрос о том, что такое ЛЕД-телевизор? Эти агрегаты отлично себя зарекомендовали и сумели обрести широчайшую популярность. Стоимость данного постепенно снижается, благодаря чему они становятся значительно доступнее. Не все понимают, что такое ЛЕД-телевизор, поэтому стоит разобраться в принципе его работы, обговорить плюсы и минусы, связанные с технологией производства.

  По сути, это устройство представляет собой телевизор на жидких кристаллах, в котором экран подсвечивается посредством светодиодов. В более ранних моделях ЖК-телевизоров используются лампы на базе холодных катодов. Стоит сказать о преимуществах использования светодиодной матрицы в подсветке. Производители говорят о значительном увеличении качества изображения. Существует ряд параметров, оказывающих непосредственное влияние на то, как зрители воспринимают изображение. К ним принято относить яркость, уровень контрастности, глубину черного цвета и качество цветопередачи. В большинстве случаев телевизоры на основе ЛЕД-подсветки значительно опережают своих собратьев.

  

  Если говорить о том, что такое ЛЕД-телевизор, то стоит сказать, что упомянутая особенность связана с конструктивными особенностями При регулировке уровня свечения диодов вполне реально добиться абсолютного контроля над осветлением или затемнением определенных участков экрана. В выключенном состоянии светодиод не создает никакого свечения, поэтому группа выключенных диодов создает абсолютно черные участки. Благодаря использованию данной технологии удается добиться глубокого отображения черного цвета, а также превосходного уровня контрастности. Общая цветопередача тоже становится значительно лучше, что позитивно сказывается на качестве изображения. Благодаря свечению светодиодов телевизоры ЖК ЛЕД обладают высокой яркостью экрана. Использование диодной матрицы позволяет сделать большинство параметров, которые отвечают за вывод качественного изображения, намного лучше. Значительное снижение потребления энергии является еще одним важным плюсом.

  

  Говоря о том, что такое ЛЕД-телевизор, необходимо упомянуть, что при производстве не используются вредные аэрозоли и ртуть, а это оказывает благоприятное воздействие на В могут быть использованы как одноцветные, так и трехцветные диоды, что позволяет существенно увеличить количество отображаемых цветов. В основном принято использовать подсветку с белыми светодиодами, что снижает риск появления проблем с изображением.

  Производятся с применением технологии "local dimming", отвечающей за локальное затемнение. Согласно ей, управление светодиодами производится группами, состоящими из нескольких отдельных элементов. Недостатком подобной технологии является возможность появления в выводимом изображении плохой однородности. Обычно это появление ярких пятен на участках с ярко включенной подсветкой и темных пятен там, где подсветка выключена полностью.

  Современный LED телевизор, что это за устройство? На самом деле это обычный TV-приемник с жидкокристаллическим экраном, задняя подсветка матрицы которого осуществляется особо подобранным и специально расположенным набором светодиодов (Light Emitting Diode).

  Такие устройства правильней было бы называть LCD (ЖК) -телевизорами с LED-подсветкой, однако руководство компании Samsung, которая одной из первых выпустила подобные телевизоры на рынок, в маркетинговых целях стала использовать термин «LED TV», который со временем прижился и стал широко употребляться. На самом деле в этих телевизорах светодиоды не составляют реальную единицу изображения (пиксель), поэтому не могут считаться настоящими LED-моделями.

  Можно сказать, что телевизоры с LED подсветкой являются более совершенным вариантом LCD-моделей, ранее использовавших в качестве источника света люминесцентные лампы с холодным катодом CCFL. Замена CCFL-подсветки светодиодной позволила избавить ЖК-телевизоры целого ряда традиционных недостатков: они стали заметно тоньше (особенно это заметно в Edge LED-моделях), более энергетически эффективны и экологически чисты, так как не содержат ртути и не требуют особого порядка утилизации.

  
  

  На сегодняшний день выпускаются несколько видов LED-телевизоров, которые отличаются друг от друга типом используемых светодиодов, а также порядком их расположения по отношению к экрану.

  По цвету светодиодов:

  • Одноцветные системы (белые White LED);
  • Разноцветные системы (базовая цветовая триада RGB LED);
  • Смешанные системы (такие как Sony Triluminos).

  Телевизоры с белой подсветкой White LED можно считать наиболее бюджетным решением, лишенным традиционных недостатков устройств с люминесцентными лампами CCFL. Однако они создают изображение с аналогичным цветовым охватом и такой же глубиной контраста.

  Модели с разноцветной RGB-подсветкой позволяют значительно расширить цветовую палитру за счет гибкого регулирования яркости светодиодов различного цвета. Благодаря этому, увеличивается количество цветовых полутонов. Правда, для поддержки такой технологии требуется более мощный графический процессор, а сам телевизор начинает потреблять больше электроэнергии и значительно вырастает в цене.

  
  

  Еще более широкий цветовой охват демонстрируют фирменные экраны Triluminos Sony, используемые в линейке Bravia, в которых применяются синие светодиоды подсветки и специальная пленка с квантовыми точками красного и зеленого цвета. Использование квантовых точек позволяет значительно снизить энергопотребление подобных LED-телевизоров.

  По порядку расположения светодиодов:

  • Непосредственно за LCD-матрицей (прямой тип подсветки Full или Direct LED);

  

  • Вдоль периметра LCD-матрицы (боковой тип подсветки Edge LED).

  

  Теперь подробнее рассмотрим вопрос, что такое LED телевизор с точки зрения размещения светодиодов.

  

  Торцевая подсветка Edge LED, при которой светодиоды располагаются с одной (чаще всего нижней), двух (боковых) или всех четырех сторон экрана телевизора, позволяет создавать модели с толщиной корпуса менее 1 сантиметра. В подобных устройствах всегда используется LED белого цвета.

  Среди слабых мест таких моделей (в бюджетной нише) можно отметить специфические «засветы» вдоль краев экрана, где расположены светодиоды, а также сравнительно невысокий уровень демонстрируемой контрастности. К тому же Edge LED телевизоры несколько дороже моделей с прямой подсветкой, так как требуют использования специальной системы световодов, отражателей и рассеивателей для равномерного распределения света по экрану.

  

  Модели телевизоров с ковровой подсветкой Direct LED не такие тонкие, как Edge LED, но они дешевле и обеспечивают более высокий уровень контрастности за счет простоты и эффективности использования технологии локального затемнения Local Dimming. Кроме обычных белых светодиодов, в них могут использоваться технологии подсветки диодами разных цветов, намного улучшающие характеристики изображения.

  Все чаще и чаще на прилавках можно встретить мониторы с LED-подсветкой. Продавцы консультанты радостно сообщат о неоспоримых преимуществах LED-мониторов перед обычными ЖК-мониторами. Однако давайте попробуем отделить зерна от плевел и выяснить - настолько ли революционна «новая технология».

  Отличие LED-мониторов от мониторов с LED-подсветкой

  Во-первых, LED-мониторы и мониторы с LED-подсветкой - абсолютно разные устройства. Благодаря попыткам некоторых производителей выделить свою продукцию в отдельный класс возникла путаница на уровне фундаментальных понятий. Поэтому давайте сразу расставим все точки над «і».

  LED-мониторы или светодиодные панели не имеют никакого отношения к компьютерной технике (к телевизорам, кстати, тоже). Эти устройства вы можете, к примеру, увидеть на улицах больших городов, на стадионах, в торговых центрах - информационные и рекламные дисплеи. Они называются LED-мониторами именно потому, что их пиксель действительно формируется с помощью светодиода (одного или нескольких). Для этих устройств характерно сравнительно небольшое разрешение и высокая яркость изображения.

  

  Рассматриваемые нами компьютерные мониторы с LED-подсветкой имеют все ту же ЖК-матрицу, в ячейках которой жидкие кристаллы меняют степень пропускания света, поворачивая плоскость поляризации под управлением сигнального напряжения. Однако поменялся источник света. В обычных ЖК-мониторах используется Cold Cathode Fluorescent Lamp (CCFL) - люминесцентные лампы с холодным катодом. По своей сути они являются привычными нам лампами дневного сета, разве что миниатюрными. Для их поджигания и дальнейшего устойчивого свечения необходим инвертор - источник высокого напряжения. Однако современные сверхъяркие светодиоды позволяют обходиться без источника высокого напряжение, сохраняя прежнюю яркость. Поэтому, как только их применение стало экономически выгодным, они тут же заменили CCFL подсветку.

  Также не стоит путать мониторы с LED-подсветкой и OLED-экраны. OLED-экраны построены на органических светодиодах (Organic Light-Emitting Diode). Эта технология хоть и считается весьма перспективной и уже применяется при производстве экранов для телефонов, цифровых камер, т.п., но массовому распространению дисплеев больших диагоналей мешает довольно высокая стоимость производства.

  Типы LED-подсветки

  LED-подсветка может быть реализована двумя радикально отличающимися друг от друга подходами, основанными на цвете используемых светодиодов.

  Первый наиболее дешев и прост в понимании. CCF-лампы попросту заменяются на аналогичные по форме и размеру линейки белых светодиодов (WLED). В этом случае, ни о каком улучшении цветопередачи по сравнению с мониторами на CCFL говорить не приходится. Цветопередача будет в большей степени зависеть от типа ЖК- матрицы - для TN она заведомо хуже, чем для *VA- и IPS.

  RGB LED
  

  Второй вариант LED-подсветки хоть и является более сложным, но является более качественным и перспективным, т.к. позволяет получить широчайший цветовой диапазон. В нем применяются цветные светодиоды, комбинация свечения которых позволяет получить белый цвет. Как правило, используются RGB-триады.

  Также мониторы с LED-подсветкой различаются по размещению блока подсветки.

  Торцевая подсветка

  Как понятно из названия, источники света располагаются в торцах панели. Их излучение направленно на световод, который представляет собой толстый лист прозрачного полимера, перфорированного особым образом.

  Тыльная подсветка

  В этом случае светодиоды располагаются не линейками по торцам панели, а по всей ее площади в определенном порядке позади ЖК-матрицы. В этом случае возможно управление яркости подсветки определенной зоны.

  Как правило, при тыльной подсветке используется RGB светодиоды, а при торцевой - линейки белых светодиодов. Тыльная RGB подсветка используется на дорогих профессиональных дисплеях, на тонких и дешевых мониторах и экранах ноутбуков используется торцевая белая подсветка, в телевизорах и больших панелях - тыльная белая подсветка.

  К сожалению, производителям не выгодно выпускать качественные мониторы с тыльной RGB подсветкой, поэтому практически все продаваемые мониторы имеют торцевую подсветку на белых светодиодах.

  Достоинства и недостатки мониторов с LED-подсветкой

  Цветопередача

  Преимущество над обычными CCFL мониторами имеет только RGB LED-подсветка. Кстати, изначально LED-подсветка и появилась на профессиональных мониторах из-за большего цветового охвата.

  Однако потребительские мониторы с LED-подсветкой на белых светодиодах (WLED) имеют цветовой охват сравнимый с традиционными CCFL. В этом случае цветопередача будет зависеть от типа ЖК-матрицы.

  Производство мониторов с применением цветных RGB-триад вполне сравнимо по стоимости с производством мониторов с белыми светодиодами. Почему же практически все потребительские мониторы выпускаются с белыми светодиодами? Ответ прост - производителям выгодно выделить мониторы с RGB-триадами в отдельный класс, разрекламировать их улучшенную цветопередачу и продавать эти мониторы по завышенным ценам.

  

  Равномерность подсветки

  Еще один миф касательно мониторов с LED-подсветкой. Равномерность подсветки может быть индивидуальной даже для каждого монитора из одной серии. В массовом производстве идеального не бывает - могут быть перепады яркости свечения по линейке светодиодов, разница в яркости и цветности RGB-триад, неравномерность рассеивателя, поляризатора, т.п.

  Проблемы с равномерностью подсветки были в CCFL, остались и в мониторах с LED-подсветкой.

  Мерцание

  Наверняка многие даже не подозревают о мерцании ЖК-мониторов, ошибочно предполагая, что этот неприятный момент ушел вместе с ЭЛТ-мониторами. Однако это не так - большинство ЖК-мониторов имеют мерцание, хоть и не видимое человеческому глазу из-за большой частоты.

  Можете убедиться в этом сами - стоит лишь понизить яркость монитора до 0, выставить белый фон и помахать перед экраном карандашом взяв его за кончик. Если будет виден теневой веер - значит яркость регулируется ШИМ. Чем меньше «лепестков», тем ниже частота работы лампы подсветки и тем более злостно мерцает монитор.

  Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) использовалась для регулировки яркости свечения CCF-лампы. Диапазон изменения яркости светодиодов намного шире, чем CCF-ламп. Поэтому управлять яркостью подсветки можно было и без ШИМ. Однако производителям было экономически не выгодно морочится с избавлением от этого недостатка (который и так не виден большинству пользователей), поэтому подавляющее большинство мониторов с LED-подсветкой регулируют яркость с помощью ШИМ и мерцают как и их CCFL предки.

  Экономичность и экологичность

  Этот факт неоспорим - LED-подсветка экономичнее и экологичнее CCFL. Если взглянуть на количество люменов на 1 Вт для различных искусственных источников света, то мы увидим, что для светодиодов эта характеристика максимальна. Кроме того, светодиоды, в отличие от ламп CCF, не содержат ртути.

  Вытеснит ли LED-подсветка CCFL подсветку

  Несомненно. Изначально это технология является более прогрессивной. Однако в настоящее время производители спекулируют теоретическими преимуществами, которые могут быть не воплощены в устройствах для массового распространения. Задача получения максимальной прибыли ставит развитие технологий на второе место.

  Неоспоримым преимуществом существующих в данный момент на рынке мониторов с LED-подсветкой является их экономичность и экологичность.

  Мониторы с торцевой LED-подсветкой отличаются минимальной толщиной корпуса, что с чисто эстетической точки зрения смотрится привлекательно.

  

  
  

  Определяющим параметром при выборе монитора, как и прежде, остается тип матрицы. Именно от него зависит точность и равномерность цветопередачи, углы обзора, статическая контрастность, скоростные характеристики, т.п.