Принципы работы LED-телевизора и светодиодной подсветки. Особенности LED телевизоров с Edge и Direct подсветкой

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.

Спектр света от WLED

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 .

Цветовое пространство 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.

Спектр света от подсветки CCFL

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.

Спектр света от GB-r LED

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-подсветка дисплеев – это один из многочисленных способов применения светодиодов. В промышленных масштабах её стали использовать начиная с 2008 года. На сегодняшний день светодиоды монтируют в подавляющее большинство жидкокристаллических (LCD) экранов: телевизоров, мониторов, мобильных устройств.

С 2008 года подсветка на светодиодах активно совершенствовалась и улучшалась. В данной статье поговорим о том, что такое led подсветка, какой она бывает и насколько оправдано ее внедрение в электронику.

Немного теории

Ещё 10 лет назад основным источником света в LCD-экранах были люминесцентные лампы типа CCFL, HCFL, которые проигрывали плазменным телевизорам по качеству изображения. Появление белых SMD светоизлучающих диодов с большой светоотдачей, малым энергопотреблением и габаритами в корне изменило ситуацию, благодаря чему появилось новое поколение мониторов.

В магазинах стали активно предлагать LED TV, не объясняя при этом, что на светодиодах выполнена только подсветка, а экран по-прежнему остаётся жидкокристаллическим. Масштабные рекламные акции и красивые рассказы консультантов о преимуществах светодиодного варианта способствовали резкому росту продаж LED TV и мониторов, благодаря чему на сегодняшний день они имеют полное превосходство над другими видами подсветки.

Типы светодиодной подсветки

С изобретением компактных ультраярких светодиодов, перед производителями стал вопрос: «Как их разместить, чтобы одновременно получить изображение высокого качества и сэкономить?» В поисках ответа появилось несколько типов светодиодной подсветки, среди которых выделяют два основных:

• торцевая (Edge), именуемая также боковой или краевой;
• матричная (Direct), собранная на wled или rgb led.

По способу управления свечением также существует два типа подсветки: статическая и динамическая. В первом случае яркость всех светодиодов меняется одинаково независимо от изображения. Во втором случае каждый светодиод или группа индивидуально взаимодействуют с соответствующим участком LCD-матрицы.

Edge

Светодиоды в боковой подсветке располагают одним из способов:

• по бокам;
• сверху и снизу;
• по периметру.

Выбор того или иного способа размещения зависит от размера экрана и технологии производства. В этот тип подсветки устанавливают только белые светодиоды (white LED). Излучаемый ими световой поток проходит через рассеиватель и систему из световодов, освещая, таким образом, весь экран.

Данный метод имеет три важных преимущества, которые обеспечили ему популярность. Низкая себестоимость, достигаемая за счет минимального количества используемых светодиодов и простоты системы управления. Возможность создания ультратонких моделей мониторов с выносным блоком питания, которые за счет рекламы приобрели высокую популярность у покупателей. Малое потребление энергии, что невозможно реализовать в остальных вариациях. По световым характеристикам edge подсветка занимает средние позиции и сильно зависит от качества сборки и применяемой элементной базы. Но в целом цветопередача сравнима с CCFL технологией. В моделях телевизоров с боковой подсветкой нельзя достичь изображения высокой контрастности по двум причинам. Все светодиоды светят с одной яркостью, одинаково засвечивая тёмные и светлые участки экрана. Световоды, несмотря на свою продуманную конструкцию, не способны обеспечить равномерное распределение света по всей рабочей поверхности.

Direct

Тыльная (матричная) подсветка представляет собой матрицу, собранную из нескольких линеек со светодиодами, распределёнными по всей площади. Такой способ обеспечивает равномерный засвет всей LCD-панели, а главное позволяет реализовать динамическое управление. В результате разработчикам удалось достичь высокой контрастности изображения и насыщенности чёрного цвета.

Direct подсветку реализуют двумя способами. Первый, наиболее распространённый, собирают на белых LED или WLED, что в принципе одно и то же. Она может быть как статической, так и динамической, что зависит от модели телевизора.

Второй предполагает использовать вместо белых – RGB светодиоды. С их помощью удаётся регулировать не только яркость, но и задавать любой цвет из всего видимого спектра. За счёт высокой скорости переключения светодиоды прекрасно отрабатывают подаваемый сигнал и успевают за быстро меняющейся картинкой на экране. RGB-подсветку строят только по динамическому принципу.

Дисплеи с матричной подсветкой выделяются отличной контрастностью и цветопередачей по всей площади экрана. Это главный их плюс, который перекрывают сразу несколько недостатков, а именно:

• высокая стоимость;
• большое энергопотребление, сравнимое с CCFL технологией;
• толщина корпуса более одного дюйма.

При выходе из строя одного из светодиодов гаснет вся линейка. На экране это явление отразится в виде затемнения некоторой области. Самостоятельно заменить перегоревший элемент на аналогичный не получится, так как найти точную копию с такой же линзой практически невозможно. В итоге замене подлежит вся линейка.

О недостатках для здоровья

Сама по себе LED-подсветка независимо от способа реализации имеет несколько весомых недостатков, которые оказывают влияние не на качество изображения, а на зрение. В первую очередь – это функция широтно-импульсного модулирования. С её помощью пользователь регулирует яркость и, тем самым, ухудшает своё здоровье. Суть проблемы заключается в мерцании светодиодов с частотой выше 80 Гц, что проявляется во время снижения яркости. Зрительно такое мерцание человеческим глазом не фиксируется, но оно непрерывно раздражает нервные окончания, вызывая головную боль и усталость в глазах.

Во время просмотра телевизионных передач данный недостаток не доставляет особого дискомфорта из-за большого расстояния между зрителем и экраном, а также низкой концентрации внимания. А вот пользователи ПК и ноутбуков с LED-подсветкой оказались в тупиковой ситуации. С одной стороны, когда яркость монитора 100%, функция широтно-импульсной модуляции (ШИМ) отключена, но сильно страдает сетчатка глаза. С другой стороны, длительная работа с документами на пониженной яркости комфортнее воспринимается глазами, но теперь негатива добавляет ШИМ.

Кроме этого существуют и другие недостатки, ухудшающие зрение, проявление которых в той или иной степени зависит от технологии производства дисплеев. Например, завышенное излучение светодиодов в области близкой к ультрафиолетовому спектру.

Тем, кому дорого зрение, следует остановить свой выбор на профессиональной серии мониторов с CCFL лампами, которые по-прежнему выпускают для работы с изображениями. Они имеют высокий коэффициент цветопередачи и стоят меньше, чем продукция, собранная на RGB LED.

Несмотря на наличие недостатков, производители электронной техники не перестанут использовать led подсветку в своих устройствах, а крупные компании по-прежнему будут рекламировать так называемые LED TV. Потому что маркетинговые цели по-прежнему имеют высокий приоритет. Остаётся надеяться, что в ближайшем будущем массовое производство мониторов оснастят подсветкой более высокого качества, работающей на частоте безопасной для глаз.

Читайте так же

Выбирая подходящую модель телевизора, многие потребители сталкиваются с новыми терминами и современными технологиями. Например, не все знают, что такое телевизор с технологией LED, и на каком принципе основывается его работа. Несмотря на это, сегодня такой вид плоских устройств пользуется наибольшей популярностью среди покупателей, поэтому они считаются вполне привычным атрибутом в доме. Перед тем, как сделать , стоит все же разобраться, что значит аббревиатура LED, чем такие телевизоры отличаются, и какими преимуществами они обладают перед другими типами ТВ.

Если переводить дословно, то LED – светоизлучающий диод. Однако целесообразно полагать, что полным определением оно служить не может. В действительности, современный светодиодный телевизор является представителем всем давно известных жидкокристаллических панелей. Основной составляющей является ЖК-матрица с множеством светящихся точек — пикселей. Но если в привычных ЖК устройствах в качестве подсветки использовались люминесцентные лампы, то в рассматриваемых приборах – светодиоды, то есть телевизоры с такой подсветкой — это более совершенные варианты LCD -моделей.

Первыми применили такую технологию разработчики компании Samsung. В качестве маркетингового хода новым телевизорам было дано название LED TV, оно используется и сегодня.

Светодиоды здесь выступают в качестве источников свечения, а не являются реальной единицей формирующегося изображения. Поэтому такие панели правильнее было бы называть LCD TV с современной LED-подсветкой.

Виды светодиодной подсветки

Для того чтобы понять, в чем принципиальная особенность такого оборудования, необходимо разобраться с видами подсветки телевизора. На сегодняшний день применяется несколько систем, они отличаются по цвету и способу расположения.

По цвету источников свечения

1. White led или одноцветная система (белые светодиоды). Считается бюджетным решением, но все же выигрывает у люминесцентных ламп. Светодиоды энергоэффективнее и не содержат ртути. Что касается цветопередачи и глубины охвата, то LED TV с таким типом подсветки мало чем отличаются от LCD, значительнее разница у следующего варианта.
2. RGB или разноцветная система . Цветовая палитра их гораздо шире. За счет этого улучшается цветопередача. Но стоит отметить, что модели с подобным вариантом подсветки оказываются дороже, что не соизмеримо с достигаемым эффектом. Такие модели нуждаются в мощном графическом процессоре, да и электроэнергии они потребляют больше. Поскольку такие HDTV оказываются по карману не каждой группе потребителей, передовые компании принимают решение отказываться от RGB подсветки, и продолжают поиск аналоговой техники.
3. QD Vision или смешанный вариант подсветки . Основывается на светодиодах чисто синего цвета и специальной пленки с квантовыми точками, которые имеют зеленый и красный цвета. Такая технология позволяет излучать строго ограниченный и настроенный спектр оптических волн. За счет этого расширяется цветовая палитра и интенсивность красок, в то же время, технология в отличие от RGB светодиодов энергоэффективнее. Яркий пример смешанного варианта подсветки линейка телепанелей Bravia, ведущего производителя Triluminos Sony.

В действительности, вопрос об использовании первого и второго варианта подсветки продолжает находить множество спорных мнений. К примеру, знаменитый разработчик цифровой техники компания Toshiba утверждает, что белая подсветка телевизора оказывается намного эффективней, чем RGB. Так для чего тратить кучу денег, если можно сэкономить миллионы?

По варианту размещения подсветки

Здесь есть 2 варианта.

1. По периметру ЖК-матрицы (Edge LED). Это одноцветная система (White led), которая может располагаться с одной стороны (чаще всего снизу), на параллельных сторонах (по бокам) или по всему периметру. Способ организации боковой подсветки зависит от размера диагонали экрана. В качестве недостатков такой подсветки можно отметить «засветы» по краям телеэкрана и недостаточный уровень контрастности (по сравнению со вторым видом). Зато такая технология позволяет создавать панели толщиной всего в несколько миллиметров.
2. Непосредственно за ЖК-матрицей (Direct LED). Основывается на равномерном распределении диодов по всей площади. По ценовому критерию выходит дороже торцевой подсветки. Главное достоинство такой системы – возможность использования технологии локального затемнения черного. Здесь могут применяться как белые, так и цветные светодиоды, они значительно улучшают качество изображения.

Если вы уже являетесь обладателем такого телевизора, и у вас есть проблемы с изображением, возможно, вам будет полезна информация о

Достоинства LED-телевизоров

Эти панели обладают существенными преимуществами, поэтому и пользуются популярностью среди потребителей. Из главных достоинств следует отметить следующие факторы.

1. Толщину корпуса . Именно за счет использования светодиодов стало возможным производство ультратонких моделей. Такой телевизор можно легко монтировать на стену при помощи кронштейна;
2. Контрастность и четкость изображения . LED TV является главным конкурентом других видов телевизоров, поскольку имеет отличное качество воспроизведения изображения, регулировку уровня контрастности. Вспоминая о , когда наблюдались проблемы с восприятием движущихся объектов, можно отметить, что с современными лед экранами таких проблем не возникнет.
3. Энергоэффективность . Экономия электроэнергии, пожалуй, основной пункт, который притягивает многих покупателей. По сравнению со своими предшественниками, LED –устройство потребляет на 40% меньше ресурсов.
4. Широкий выбор моделей не только по функционалу, но и по внешнему виду. Такая панель без проблем украсит абсолютно любой интерьер. Ведущие производители имеют огромное количество моделей, подразумевающих как классические решения, так и интересные формы и расцветки.
5. Долговечность . Благодаря использованию устойчивых к выгоранию светодиодов, телевизоры имеют более длительный срок эксплуатации.

Но совершенствование таких телепанелей на этом не заканчивается. Уже сегодня на прилавках магазинов появляются OLED TV , подсветка которых основана на органических светодиодах. Они обладают еще более тонким корпусом, небольшим весом (относительно своей диагонали), широким углом обзора, отсутствием «засветов» и бликов, превосходной цветопередачей. Однако это не значит, что другие модели, ниже классом, будут терять спрос. Инновационные технологии такого формата стоят недешево, а финансовые возможности большинства потребителей не позволят иметь у себя дома такую широкоэкранную панель. Поэтому спрос на простые модели современных LED-телевизоров вряд ли упадет в ближайшее время. Подробные сравнительные характеристики обоих типов даны в статье

L

На 2016 год развитие телевизионной техники вывело на пик популярности телевизоры с LED подсветкой, их так и называют «лед телевизоры». Так же на сегодня в магазинах вы встретите телеприемники с экранами на основе OLED.

LED телевизоры – это такие телеприемники, у которых экран построен на жидкокристаллической матрице (lcd) с подсветкой от светодиодов .

Матрица на жидких кристаллах носит аббревиатуру на английском «LCD» (liquid crystal display). И раньше так и назывались аппараты с такими экранами – LCD телевизоры. Но для работы экрана на жидких кристаллах нужна подсветка и первые несколько лет для подсветки использовалась люминесцентная лампа CCFL. Затем для работы подсветки стали использовать светодиоды (light-emitting diode – LED). И теперь телевизоры с дисплеями на жидких кристаллах называют «LED телевизоры», это то же самое что и «LCD телевизоры». Отличия в этих названиях только в виде подсветки, все остальные параметры и принцип работы остается одинаковым.

На 2014 год все фирмы прекратили выпуск LCD телевизоров с подсветкой от люминесцентной лампы. Выпускаются модели с экранами на жидких кристаллах и светодиодной подсветкой. И на сегодня такие телеприемники составляют самый массовый и доступный сегмент телевизоров. Плазменные модели уже уходят с рынка, осталось всего несколько фирм продолжающих выпуск плазменных телевизоров и то это всего несколько новых моделей в 2014 году и при этом это не флагманские модели. А вот аппараты с OLED экранами (экраны на светоизлучающих светодиодах) относятся как раз к флагманским моделям, и их цена пока не позволяет перевести эти телевизоры в разряд массовых.

Отличия LED от обычных LCD

При использовании ламп для подсветки матриц было невозможно регулировать подсветку отдельно взятых участков экрана. Это приводило к тому, что контрастность LCD экранов была не достаточно высокой, что бы конкурировать с плазмой или даже еще живыми на то время кинескопами. Поэтому и пришли к решению использовать светодиоды для подсветки матрицы. При этом стало возможным регулировать подсветку на отдельных участках, регулируя яркость свечения отдельных светодиодов.

Отсюда и получаются преимущества LED подсветки по сравнению с обычной люминесцентной лампой:

• улучшенные яркость экрана,
• контрастность,
• цветопередача,
• а энергопотребление при этом уменьшилось до 40%.

Из-за малых размеров светодиодов и общая толщина корпуса LED телевизора получается меньше других.

Различия в подсветке от CCFL и LED

Способы LED подсветки

Есть два типа светодиодной подсветки: боковая и задняя. Боковая (Edge ) подсветка, при которой светодиоды расположены по периметру корпуса телевизора. Задняя (Direct ) подсветка, при которой светодиоды расположены равномерно сзади матрицы. Лучшие результаты по качеству изображения дает подсветка Direct с возможностью локального затемнения групп светодиодов. Более дешевой является подсветка Edge, поэтому она больше используется при производстве телевизоров

Принцип работы подсветки

Основной проблемой жк экранов была контрастность, вернее её малое значение. Контрастность - это отношение яркости в самом ярком участке экрана к яркости в самом темном участке. Производители экранов пытались регулировать яркость подсветки на разных участках для увеличения контрастности. Поэтому появилась технология local dimming , которая позволяет управлять сразу группами из нескольких светодиодов. Система local dimming обладает несколькими недостатками. Во первых, плохая однородность цвета (заметны яркие и темные пятна) на участках где ярко включена и выключена подсветка. Во вторых, на контрастных переходах появляются цветные ореолы. В третьих, на темных участках пропадают детали изображения. Но увеличение контрастности и уровня черного компенсируют эти недостатки.

Если расставить по местам различные технологии по показателю качества получаемой картинки , то получится такой результат:

1. LED подсветка по методу Direct;
2. LED подсветка по методу Edge;
3. Подсветка на лампе CCFL.

Сегодняшние модели LED телевизоров имеют разрешение экранов от HD Ready до Full HD, а в этом году есть и модели с разрешением 4К Ultra HD. Так же модели LED могут иметь и такие функции как 3D, Smart TV, самый разный набор разъемов и других параметров. Так что каждый покупатель среди моделей лед телевизоров сможет себе подобрать подходящую покупку.

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

Преимущества	Недостатки
Высокая контрастность видео	Высокая стоимость
Высокая четкость и реалистичность, достигаемая при помощи высокой скорости отклика	Небольшое количество моделей ТВ с маленькой диагональю
Экологичность, связанная с небольшим энегропотреблением, а также отсутствием ртути и вредных аэрозолей в подсветке типа edge
Стильный внешний вид ТВ
Долговечность светодиодов
Большое количество дополнительных функций
Наличие в некоторых моделях функции 3D и Smart ТВ

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