По материалам oledplus.ru
Светлое будущее технологии LED
Светодиоды (Light-Emitting Diodes, LED) прошли большой эволюционный путь от своего изначального статуса скромных ламп-индикаторов, используемых в различных бытовых и промышленных приборах, до нынешнего статуса источников света, используемых для построения качественного изображения в телевизорах последнего поколения - LED-телевизорах.
Инженеры-электронщики ценят светодиоды за их высокую яркость и поразительно высокую эффективность. При этом светодиоды обладают малым энергопотреблением, что делает их самым экологичным источником света. Видеофилов привлекает высокая четкость изображения, которую обеспечивают LED-телевизоры, ну а для массового потребителя немаловажным показателем является то, что технология LED позволяет сделать телевизоры революционно тонкими. В этой статье мы расскажем о том, как работают светодиоды, как они используются в современных LED-телевизорах, а также о том, как они, возможно, будут использоваться телевизорах будущего. Конечно, мы не можем точно сказать, каким будет будущее технологии LED, но мы можем сказать с большой уверенностью, что в течение последующих 10 лет Вы обязательно будете иметь собственный LED-телевизор, а возможно он у Вас уже есть.
Основы технологии LED
LED – это аббревиатура фразы «Светоизлучающий диод» (англ. «Light-Emitting Diode»). Диод – это самый простой тип полупроводника. Вместо того, чтобы управлять потоком электронов, как это делает транзистор, диод только проводит электричество в одном направлении и блокирует его в другом. Светодиоды изготавливают из полупроводников, таких как арсенид галлия (gallium arsenide), или нитрид галлий-индия (indium gallium nitride). Однажды ученые обнаружили, что обычные диоды испускают инфракрасный свет, когда через них проходит электрический ток. В 1960-х годах несколько компаний смогли разработать диоды, которые излучали видимый свет, так и появились светодиоды. Первые светодиоды были тусклыми и главным образом ограниченными тремя вариантами цветов: красным, зеленым, и янтарным. Несмотря на эти ограничения, светодиоды быстро заменили привычные лампы накаливания в качестве контрольных ламп, прежде всего благодаря своей высокой надежности. Практически все светодиоды имеют срок службы, измеряемый десятками тысяч часов, а некоторые гарантированно служат сто тысяч часов и более. В 1980-х и 1990-х годах появились более яркие светодиоды, а также появились новые варианты цветов: белый, синий, и другие. Эти технологические прорывы привлекли внимание инженеров, работавших над созданием и совершенствованием устройств отображения видеоинформации (дисплеев). Несмотря на то, что технологии, применяемые для создания дисплеев, значительно шагнули вперед, от электронно-лучевых трубок до технологии «светового клапана», на основе которой построены все ЖК-дисплеи, инженеры нуждались в новом высокопроизводительном, эффективном, надежном источнике света. Именно светодиод удовлетворял всем трем перечисленным требованиям.
![LED-телевизоры и светлое будущее технологии LED LED-телевизоры и светлое будущее технологии LED](http://www.combonews.ru/uploads/posts/2010-02/1266420799_led1.jpg)
Интересен тот факт, что белые светодиоды фактически являются синими светодиодами, покрытыми слоем желтого фосфора. Отдельные фотоны, появляющиеся из синего светодиода, возбуждают желтый фосфор, таким образом, производя желтые фотоны, которые, в свою очередь, объединяются с синими фотонами, образуя совместно с ними белый свет. Подстраивая цвет синего светодиода и химическую формулу фосфора, производители светодиодов получают достаточно чистый белый свет, пригодный для использования в высококачественных видео дисплеях. Фактически, белый светодиод имеет более широкий частотный спектр излучения, чем флуоресцентные лампы, используемые в качестве ламп подсветки в большинстве ЖК-дисплеев. По этой причине светодиоды позволяют воспроизвести гораздо более широкий диапазон цветов.
Применение светодиодов в телевизорах
В настоящее время светодиоды используются в телевизорах двумя различными способами – в качестве подсветки и в качестве самостоятельного источника изображения. В большинстве случаев они служат просто источником белого света для обычных ЖК-телевизоров. Однако, они способны формировать изображение самостоятельно, путем воспроизведения индивидуальных пикселей. Пока что производители телевизоров используют светодиоды прежде всего в качестве альтернативного варианта подсветки в обычных ЖК-дисплеях. В таких телевизорах матрица, состоящая из отдельных светодиодов, расположена позади ЖК-панели. Телевизоры с такой подсветкой начали появляться на рынке приблизительно 2 года назад, и с тех пор они завоевали свою долю на рынке ЖК-телевизоров высокой четкости. Однако, стоимость таких телевизоров все еще очень высока и по этой причине их проникновение на рынок незначительно. В настоящее время такие телевизоры составляют приблизительно 3% от всех продаж ЖК-телевизоров.
![LED-телевизоры и светлое будущее технологии LED LED-телевизоры и светлое будущее технологии LED](http://www.combonews.ru/uploads/posts/2010-02/1266420776_led2.jpg)
Следует отметить, что имеет место некоторая путаница в обозначениях, применяемых для телевизоров с LED-подсветкой, которые более правильно было бы называть «светодиодными ЖК-телевизорами». Производитель Samsung усилил эту путаницу, применив обозначение «LED TV» в качестве коммерческого бренда для своих телевизоров со светодиодной подсветкой. Большинство экспертов считают, что данное название вводит потребителя в заблуждение, ведь истинно светодиодные телевизоры это те, в которых пиксели видеоизображения сформированы из индивидуальных светодиодов, т.е. каждый пиксель является самостоятельным источником света и не требует никакой дополнительной подсветки. При этом истинные светодиодные телевизоры действительно существуют. Например, это большинство широкоформатных дисплеев, которые установлены на футбольных полях и используются для отображения цифр и других, более сложных изображений. Они сделаны из массивов тысяч светодиодов, которые, как правило, имеют диаметр 5 мм, в точности как обычные светодиоды, продающиеся в радиомагазинах. Новейшие телевизоры последнего поколения, построенные на основе органических светодиодов (Organic Light-Emitting Diode - OLED), также являются истинными светодиодными телевизорами.
Варианты реализации светодиодной подсветки
LED/LCD-телевизоры существуют в двух основных вариантах: «full-array» и «edge-lit». В телевизорах «full-array» светодиоды, подсвечивающие пикселы, расположены в виде матрицы, занимающей все пространство непосредственно за ЖК-панелью, а в телевизорах «edge-lit» светодиоды, расположены только по краям экрана. В целом технология «full-array» считается более передовой, так как обеспечивает более высокое качество картинки, однако технология «edge-lit» имеет одно очень важное преимущество: возможность сделать экран телевизора революционно тонким. Телевизоры с подсветкой «edge-lit» могут быть намного тоньше, чем телевизоры с подсветкой «full-array» и тем более с подсветкой на флуоресцентных лампах.
Аспекты реализации светодиодной подсветки «FULL-ARRAY»
Как правило, с телевизорах «full-array» светодиоды расположены в виде «строк», на расстоянии 1-3 дюйма друг от друга. Рассеивающая панель, расположенная между светодиодным массивом и ЖК-панелью, распределяет свет таким образом, чтобы экран получил равномерное освещение.
Такое размещение светодиодов открывает большие возможности для увеличения контрастности картинки. А именно, светодиоды могут быть затемнены индивидуально или небольшими группами. Этот процесс, названный «локальным затемнением», предполагает, что светодиоды, расположенные позади темных частей изображения, должны светиться с более низкой интенсивностью, благодаря чему темные полутона будут выглядеть еще более темными, в то время как более яркие части изображения остаются такими же яркими. Данный эффект дает значительное улучшение контрастности изображения, а этот показатель исторически был слабой стороной ЖК-телевизоров. Стоит отметить, что создание эффекта «локального затемнения» невозможно в случае использования флуоресцентных ламп подсветки, так как они расположены по всей длине экрана. Благодаря этому эффекту, последние модели ЖК-телевизоров со светодиодной «full-array»-подсветкой, по контрастности изображения превосходят плазменные телевизоры. Однако, у эффекта «локального затемнения» есть некоторые ограничения. Например, большие ЖК-телевизоры имеют массив из примерно 1000 светодиодов, это означает, что каждый светодиод будет подсвечивать приблизительно 2000 пикселей в ЖК-панели, имеющей разрешение 1920х1080 пиксел. Кроме того, во многих телевизорах управление светодиодами осуществляется не индивидуально, а блоками по пять-десять светодиодов. Очевидно, что в этом случае слишком большое количество пикселей будет освещаться слишком малым количеством светодиодов, и из-за этого будет невозможно достигнуть точных переходов между областями высокой и низкой яркости. Такая неточность приводит к эффекту, получившему название «засветка» (англ. «blooming») - это белые ореолы, появляющиеся на экране по краям ярких объектов, расположенных на темном фоне (например, белая ракета, летящая сквозь черное пространство). Изготовители борятся с эффектом «засветки», увеличивая число светодиодов в массивах подсветки, сокращая число светодиодов в светодиодных блоках, совершенствуя электронную начинку, управляющую светодиодами. и увеличивая контрастность самих ЖК-панелей. Современные ЖК-телевизоры имеют наименьшие проявления эффекта «засветки», но он до сих пор еще существует.
![LED-телевизоры и светлое будущее технологии LED LED-телевизоры и светлое будущее технологии LED](http://www.combonews.ru/uploads/posts/2010-02/1266421092_led3.jpg)
Одно из преимуществ ЖК-телевизоров со светодиодной подсветкой «fullaray» это высокая однородность картинки. Поскольку экран подсвечивается сотнями или тысячами светодиодов вместо приблизительно 20 флуоресцентных ламп, зритель не видит затененных промежутков, которые иногда видны в телевизорах с подсветкой из флуоресцентных ламп. Этот эффект, который часто называют «затемнением экрана», иногда даже упоминается как одна их качественных характеристик ЖК-телевизоров. Большинство изготовителей использует белые светодиоды в своих матрицах подсветки. Однако, в некоторых моделях ЖК-телевизоров Sony вместо них использует группы четырех близко расположенных цветных светодиодов: два зеленых, один красный и один синий. В результате объединения излучений зеленого красного и синего светов, получается белый свет. Sony зарегистрировала эту технологию как торговую марку Трилуминос (Triluminos). Преимущество данного варианта подсветки состоит в том, что чистые цвета, красный, зеленый, и синий могут быть включены независимо друг от друга, что позволяет обеспечить потенциально более широкую цветовую палитру, чем у телевизоров, использующих в подсветке белые светодиоды. Однако, Трилуминос более дорог в реализации, чем белый светодиодный массив, и другие изготовители телевизоров смогли достичь такого же уровня цветопередачи и даже выше, используя только белые светодиоды.
По материалам oledplus.ru