Технология LED TV - как это работает. Что такое LED телевизор

LED подсветка в современных телевизорах с экранами на жидких кристаллах на сегодня имеет несколько технологических решений. Стремясь увеличить цветовой охват, для лучшего отображения цветов, производители дисплеев для телевизоров разработали новые методы подсветки, отличающиеся от обычных светодиодов.

RGB LED

Для получения широкого спектра белого света стали использовать в подсветке триады светодиодов состоящих из синих, зеленых и красных цветов.

Это была альтернатива WLED с белым светодиодом и с меньшим цветовым охватом. Система подсветки с трех разных светодиодов называется RGB LED. Цветовая гамма экранов с подсветкой RGB была больше, чем с применением только белых светодиодов или с использованием люминесцентной лампы CCFL. Но были и недостатки: цена, размер, вес, разное время старения светодиодов разного цвета, что со временем приводило к расстройке цвета изображения. Поэтому отказались от RGB LED подсветки в пользу WLED.

RGB LED

WLED

Учитывая недостатки RGB подсветки, производители телевизоров остановились на использовании «белых» светодиодов. Они располагаются или по бокам корпуса или одним массивом сзади жк матрицы. С помощью специальных диффузоров свет от диодов равномерно распределяется по всему экрану.

Хотя мы и называем такие светодиоды «белыми», но на самом деле они излучают синий свет, который проходит через желтый светофильтр и преобразуется в белый. Поэтому использование белых светодиодов в экранах еще 2010 года давала синеватый оттенок на изображении.

Со временем производители улучшили компоненты, и WLED подсветка стала вполне работоспособной, но что касается спектра света, то заметны некоторые диспропорции в отображении цветов.

Такой пик на синем получается из-за синего светодиода. Используя светофильтр можно получить белый свет. И этот отфильтрованный свет попадает на субпиксели красного, синего и зеленого цветов для формирования всего спектра ограниченного цветовым охватом. Проходя через фильтры, теряется часть спектра, а интенсивность потока на частоте, соответствующей синему будет больше, чем на красном и зеленом. С помощью калибровки экрана можно получить правильные цвета, но эти причины позволяют экрану с WLED подсветкой отображать цвета в пространстве только sRGB .

Если дисплей с WLED будет отображать цвета на картинке близкие к синему (оттенки синего), то преимущество в спектре именно синего цвета может оказать давление на другие цвета, которые будут подмешиваться для создания оттенка. Поэтому отображение оттенков близких к синему может оказаться не правильным.

Такая проблема была и при использовании лампы CCFL, но там проблема была с зеленым цветом. Именно на зеленом был виден пик интенсивности.

Увеличение цветового охвата

Что бы расширить цветовую гамму за пределы sRGB и перейти к следующему стандарту цветности были внесены изменения в подсветку WLED.

И после изменений стали использовать название GB-R LED или GB-r LED . Теперь вместо белого светодиода используют объединенный синий и зеленый светодиоды покрытые красным люминофором.

Такая технология позволяет получить на спектре пики на красном, зеленом и синем.

Такая технология сегодня используется в LG на матрицах AH-IPS и в Samsung на PLS. Использование технологии GB-r LED позволяет получить 99 % охвата Adobe RGB.

Некоторые производители в своих экранах используют другой способ увеличения цветовой гаммы. Они берут смесь синего и красного светодиода и используют зеленый люминофор для светофильтра. Такая технология называется RB-LED или RB-G LED .

LED телевизоры приобрели особую популярность среди пользователей благодаря своим характеристикам и качеству. Однако не все понимают, что такое led телевизор, чем он отличается от других и как же работает данная технология. Поэтому сегодня мы решили рассказать о том, какими достоинствами и недостатками обладает данная технология, а также ответить на другие вопросы.

В телевизионной аппаратуре LED означает жидкокристаллический LCD телевизор, обладающей подсветкой светоизлучающих диодов типа edge или direct. В более старых моделях телевизоров использовалась ламповая подсветка, обладающая холодным катодом. Благодаря новой технологии подсветки, качество изображения стало лучше, а значит, улучшилась яркость, контрастность, глубина цветов и сама цветопередача.

Для создания такого монитора с edge подсветкой используется большое количество отдельных светодиодов небольшого размера. При этом каждых из диодов отвечает за подсветку определенного участка экрана. Такая технология позволяет уменьшить толщину телевизора. Кроме того, в отличие от флуоресцентных ламп, которые используют в LSD телевизорах, светодиоды, применяемы, как при direct, так и edge подсветке, служат намного дольше.

Особенности светодиодной подсветки

По сути, большинство параметров в лед ТВ зависит от качества используемое . Он влияет на такие параметры, как:

• Контрастность;
• Яркость;
• Угол обзора;
• Уровень черного;
• Цветовой охват;
• Цветопередача;
• Время отклика;
• Частота обновления.

Увеличение контрастности экрана повлекло за собой возникновение такого понятия, как динамическая контрастность. Это значит, что яркость свечения каждого из диодов при подсветке типа direct регулируется отдельно от остальных участков. Статическая контрастность при этом не меняется, так как она зависит от матрицы дисплея.

Кроме того, в лед ТВ с подсветкой как типа direct, так и edge появляется новая технология local dimming, обеспечивающая локальное затемнение, благодаря которой можно управлять группами светодиодов. Такой метод затемнения довольно популярен, однако и имеет некоторые недостатки.

1. Цвет не однороден, поэтому можно заметить темные и яркие пятна, там, где подсветки нет или она включена очень ярко.
2. Мелкие детали изображения исчезают на темных участках.
3. В местах соединения контрастных цветов появляются цветные ореолы.

Однако не стоит переживать, так как их на обычной картинке не видно.

Типы лед подсветки

Подсветка в таких экранах делится на несколько основных видов:

• Direct – диоды синего, красного и зеленого цвета расположены равномерно с задней части матрицы, образуя экран. При помощи технологии direct можно достичь наиболее оптимального охвата цветов и обеспечить наилучшее качество передачи цветов. Однако, стоит заметить, что дисплеи с технологией direct потребляют больше электроэнергии и обладают большей толщиной.
• Edge – белые светодиоды вместе с рассеивающей панелью расположены по периметру экрана. Edge телевизоры более энергоэффективные и тонкие, но достичь хорошего локального затемнения при этом сложно. Подсветка типа edge наиболее популярна, особенно в телевизорах с небольшой диагональю.

Составные светодиоды

Direct подсветка в телевизорах отличается от классического RGB LED. Составные светодиоды трех цветов стали использовать для того, чтобы сделать цветовой охват лучше. Однако нужный цветовой охват не получился, так как его зачастую было слишком мало. Поэтому на основе данной технологии были изобретены другие световые диоды, позволяющие достичь нужного результата. Так, на сегодняшний день в лед ТВ используются квантовые точки или диоды GB-R LED и RB-G LED.

В технологии GB-R синий и зеленый светодиод объединяют в один, покрытый люминофором красного цвета, а в RB-G объединяют красный и синий, который в итоге покрывают люминофором зеленого цвета.

Недостатки и преимущества LED телевизоров

В итоге, можно отметить, что у таких телевизоров есть большое количество достоинств, а из недостатков, по сути, только «кусающаяся» цена.

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.

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.

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.