Технология 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.

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 .

Многие люди сегодня используют светодиодную ленту для подсветки самых разнообразных элементов интерьера в дома. Причем нередко led подсветка располагается за телевизором. Такую подсветку достаточно легко организовать своими руками, если знать некоторые нюансы, о которых мы поговорим в этой статье.

Самым простым способом организовать такой тип подсветки – воспользоваться обычной светодиодной лентой или PaintPack. О том, какие преимущества несет подсветка телевизора светодиодной лентой, а также для чего нужна система PaintPack, расскажет наша сегодняшняя статья.

Зачем необходима подсветка телевизора

Известно, что просмотр телевизора в полной темноте очень вредит зрительной системе человека. Особенно сильно негативный эффект заметен у взрослых людей, тогда как у детей он сглаживается благодаря росту и развитию, а также сильным восстанавливающим способностям детского организма.

Обратите внимание! Вред в данной ситуации подтвержден как многими исследованиями, так и субъективными ощущениями людей.

Просмотр телевизора без хотя бы фоновой подсветки чреват рядом негативных явлений:

• быстрая утомляемость глаз;
• падение остроты зрения;
• появление головных болей и т.д.

Обратите внимание! Все это, особенно быстрая утомляемость глаз, обуславливается наличием слишком яркого и заметного контраста между экраном телевизора и затемненным помещением. Кроме этого сама яркость экрана способна динамически меняться, что заставляет зрительную систему человека функционировать в экстремальных для себя условиях.

Яркий экран телевизора и темная комната — плохое сочетание для глаз

Длительный или еще хуже — постоянный просмотр телевизора, когда фоновая подсветка отсутствует, а все помещение находиться во мраке, приводит к развитию стресса, а также общей усталости. В конечном итоге наблюдается общее снижение здоровья человека, ухудшение защитных и адаптационных механизмов в его организме.

Решение проблемы: внешнее освещение

На сегодняшний день проблема просмотра телевидения ночью имеет достаточно простое решение, которое воплощается в жизнь своими руками. Решение это кроется в установке дополнительной подсветки для тех моделей, у которых отсутствует контурное освещение экрана, оборудованное производителем.
Но здесь имеются свои «подводные камни», без знания которых вред организму будет продолжать наноситься. В данной ситуации необходимо учитывать следующие нюансы:

• потолочная общая подсветка здесь не подойдет, так как ее световой поток будет засвечивать экран. В результате этого у телевизора начнет снижаться контраст;

Потолочное освещение комнаты

• несколько лучшим решением будет использование настенных бра, напольных торшеров и настольных светильников. Но в такой ситуации мы сталкиваемся с проблемой оптимального размещения осветительных приборов , ведь они не должны мешать просмотру телепередач. Если такие светильники будут находиться сзади зрителя, то они создадут на экране блики. А если их разместить вблизи телевизора, то они будут притягивать внимание, отвлекая;

Светильник рядом с телевизором

• фоновая подсветка. Создание фоновой подсветки вокруг телевизора лишено всех недостатков ранее перечисленных способов размещения осветительных приборов. К плюсам данного метода относится и то, что такое освещение с помощью современных технологий (светодиодные ленты и PaintPack) можно легко организовать своими руками.

Как видим, фоновая подсветка в данной ситуации является лучшим вариантом.

Особенности фоновой подсветки: что нужно учитывать

Фоновая подсветка, которая организуется своими руками позади телевизора, должна отвечать ряду требований:

• быть ненавязчивой, чтобы не привлекать к себе излишнее внимание;
• давать оптимальный уровень светового потока, чтобы предотвращать утомление глаз от длительного просмотра телепередач в темное время суток;

Фоновое освещение

• легко и быстро монтироваться своими руками;
• источники света, с помощью которых она формируется, не должны нагреваться. Этот фактор может привести к риску развития пожароопасной ситуации, так как сам телевизор, даже современные модели, нагревается в процессе своей работы;
• светильники, применяемые для фоновой подсветки, должны быть экологически чистыми и не содержать вредных веществ. Такие требования связаны с тем, что размещаясь за техникой подобного рода, они подвержены риску механического повреждения. Особенно, если в доме имеются малые дети, постоянно снующие вблизи техники.

Из всего разнообразия осветительных приборов, активно используемых в системе наружного и внутреннего освещения, в данной ситуации максимально полно под перечисленные выше требования подходит светодиодная продукция, а именно – светодиодные ленты.

Преимущества светодиодного освещения телевизора в фоновом режиме

Использование светодиодной ленты в качестве фоновой подсветки любой техники в доме несет в себе следующие преимущества:

• возможность выбрать подсветку любого цвета. Светодиодная продукция отличается довольно обширным спектром всех возможных цветов и оттенков;

Светодиодная подсветка

• простой монтаж своими руками. Благодаря наличию самоклеящейся основы такую продукцию можно наклеить на любую поверхность, даже заднюю крышку техники;
• отличный световой поток, который в разы превосходит все остальные источники света;
• отсутствие значительного нагрева во время работы;
• полностью экологически чистая продукция, которая не может разбиться и поранить ребенка;
• низкое потребление электроэнергии;
• длительный период службы.

Отдельно стоит отметить, что как декоративная и фоновая подсветка телевизора, светодиодная лента способна придать любому помещению атмосферы праздника, романтики или сказочности.
С такими достоинствами неудивительно, что именно светодиодная лента стала наиболее широко применяться в качестве фоновой подсветки не только телевизоров, но и различных декоративных элементов интерьера.

Варианты установки светодиодной подсветки за телевизор

Как мы уже выяснили, самым простым и доступным способом сделать своими руками фоновую подсветку является установка на заднюю крышку телевизора светодиодной ленты. Эта процедура не займет у вас много времени и потребует следующих действий:

• кладем телевизор на заранее подготовленный стол, который накрыт тканью. Делать это нужно аккуратно, чтобы не повредить экран;
• по периметру задней крышки клеем светодиодную ленту. Помните, что она может иметь любой цвет свечения;
• поскольку телевизор в процессе своей работы будет нагреваться, то ленту дополнительно следует сажать на клей каждые 5-10 см;

Установка ленты

• далее в углу припаиваем полоски ленты. Здесь можно купить специальные угловые соединители;
• затем подключаем к ним блок питания с нужной мощностью для используемой в подсветке ленты. В схему нужно будет включить реле или преобразователь 5→12 вольт. Это необходимо, если у прибора имеются USB-выходы;

Схема соединения

• выключатель подсветки можно прикрепить в углу.

Обратите внимание! Лента должна прочно держаться, чтобы не провоцировать появление короткого замыкания.

Система PaintPack

Кроме этого можно использовать системы подсветки PaintPack.

Система PaintPack представляет собой корпус небольшого размера. К нему с двух сторон подключаются светодиодные ленты съемного типа. PaintPack также оснащен индикатором, разъемом для питания и microUSB, через который возможно подключение в компьютеру. Также в состав PaintPack входит мастер-разъем. С его помощью можно последовательно подключать два устройства.

Обратите внимание! Данное приспособление отлично подходит для фонового освещения и монитора компьютера.

Корпус системы следует установить на задней панели телевизора. Далее по вышеописанному алгоритму монтируем и подключаем светодиодные ленты,.
если планируется подключать PaintPack через USB-разъем к компьютеру, нужно будет установить требуемые драйверы, а также провести настройку прибора в комплектной программе. Для этого вам понадобится пакет AmbiBox.

Заключение

Решаясь на создание фоновой подсветки телевизора лучшего источника света, чем светодиодная лента вам не найти. В данной ситуации все манипуляции довольно легко проводятся своими руками, что является еще одним плюсом. Более того, используя PaintPack, вы добьетесь большей технологичности фоновой подсветки, созданной своими руками.

Освещение на кухне малогабаритной квартиры

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.

Что такое LED телевизор?

С каждым годом появляется все больше новых терминов, успеть за всем этим и знать все невозможно. Техника развивается в наше время быстрыми темпами. А к нам на помощь всегда придет интернет и расскажет о любых новшествах. Особо трудная задача сейчас стоит перед покупателями при выборе телевизора.

Что такое LED телевизор

Логично будет начать с расшифровки аббревиатуры LED, что на английском звучит так: light-emitting diode. А перевод на русский гораздо проще - "светодиод". Но нельзя назвать LED телевизор светодиодным телевизором. Что бы все это могло значить?

Грубо говоря, LED телевизор является ЖК (LCD) телевизором. Чтобы понять, в чем состоит отличие одного от другого, обратимся к особенностям ЖК телевизоров. Основная их часть - это матрица с пикселями (светящимися точками). Кстати, количество этих самых пикселей и определяет разрешение экрана (например, 640х480 = 307 200 точек). Так вот в ЖК телевизорах матрица подсвечивается флуоресцентными лампами с холодным катодом. А в LED телевизорах источниками света служат светодиоды. Это считается большим плюсом современной техники, ведь использование светодиодов позволяет производить LED телевизоры очень тонкими. Их толщина равняется примерно 2,5 см. LED телевизоры практично впишутся в любой интерьер. Таким образом, мы получаем более низкое энергопотребление (на 40% ниже по сравнению с ЖК телевизорами такого же размера), более длительный срок службы и лучший уровень контрастности, что уже не так далеко от известного конкурента ЖК телевизоров - плазменных панелей. Вы только представьте себе, какой естественный и глубокий черный цвет будет в led телевизорах, если их уровень контрастности достигает значения 1000000:1.

А теперь вспомните большой минус LCD телевизоров - искажения, когда отображаются движущиеся объекты... В LED телевизорах такого недостатка уже не будет, благодаря частоте обновления кадров до 200 Гц. Вы, наверно, сразу поняли, что такое LED телевизор, и представили себе идеальную видео игру или долгожданный спортивный матч. Безусловно, данная технология использования светодиодной подсветки рано или поздно станет стандартом и вытеснит с рынка традиционную технологию. LED телевизоры не надо воспринимать, как новый их вид, это просто техническое развитие ЖК телевизоров.

Чтобы понять, что такое LED телевизор, рассмотрим подробнее его подсветку светодиодами. Различают два ее типа:

1. White LED - LED-элементы находятся по периметру матрицы, то есть свет распределяется равномерно, благодаря особой светопроводящей панели.

RGB LED - LED-элементы располагаются по всей площади подсветки, а световые элементы имеют разные цвета, то есть разные области экрана подсвечиваются разным цветом, а это повышает качество цветопередачи. Конечно, такой тип LED подсветки будет дороже, но свои плюсы можно найти везде. Из-за такой дороговизны, многим компаниям, например, тому же Samsung, приходится отказываться от этой RGB LED и продолжать работать с боковой подсветкой.

Судить о преимуществах подсветок стало сложнее, когда в 2009 году компания Toshiba заявила, что "белая" подсветка даже эффективнее, чем вторая RGB LED.

Хотим обратить внимание еще на одно достоинство LED телевизоров. Их можно считать более экологичными, нежели обычные ЖК. В CCFL лампах (которые используются для подсветки в LCD телевизорах) содержится ртуть, а в светодиодах она отсутствует. Не то, чтобы это прорыв в технике, но большой шаг вперед. Специалисты рекомендуют выбирать именно LED телевизоры, не смотря на то, что они вдвое дороже LCD телевизоров. Но вы теперь знаете, что такое led телевизор, и понимаете, что постепенно это станет стандартом в производстве телевизоров.

Время незаметно идет и казалось бы недавно купленная техника уже выходит из строя. Так, отработав свои 10000 часов, приказали долго жить лампы моего монитора (AOC 2216Sa). Вначале подсветка стала включаться не с первого раза (после включения монитора подсветка выключалась через несколько секунд), что решалось повторным включением/выключением монитора, со временем монитор приходилось выключать/выключать уже 3 раза, потом 5, потом 10 и в какой-то момент он не мог включить подсветку уже вне зависимости от числа попыток включения. Извлеченные на свет божий лампы оказались с почерневшими краями и законно отправились в утиль. Попытка поставить лампы на замену (были куплены новые лампы подходящего размера) успехом не увенчалась (несколько раз монитор смог включить подсветку, но быстро опять ушел в режим включился-выключился) и выяснение причин в чем может быть проблема уже в электронике монитора привели меня к мысли о том что проще будет собрать собственную подсветку монитора на светодиодах чем ремонтировать имеющуюся схему инвертора для CCFL ламп, тем более в сети уже попадались статьи показывающие принципиальную возможность такой замены.

Разбираем монитор

Подсветка светодиодной лентой

Vout = Vref * (R1+R2)/R1

Где Vref = 1.275V, R1 в формуле соответствует R1 на схеме, а R2 в формуле соответствует паре резисторов RV1+RV2 на схеме (введено два резистора для более плавной регулировки яркости и сокращения диапазона регулируемых переменным резистором RV1 напряжений).
В качестве R1 я взял 1кОм, а подбор R2 осуществляется по формуле:

R2=R1*(Vout/Vref-1)

Максимальное необходимое нам напряжение для ленты - 13В (я взял четь больше чем номинальные 12В чтобы не терять в яркости, а лента такой легкое перенапряжение переживет). Т.е. максимальное значение R2 = 1000*(13/1.275-1) = 9.91кОм. Минимальное напряжение при котором лента еще хоть как-то светится - около 7 вольт, т.е. минимальное значение R2 = 1000*(7/1.275-1) = 4.49кОм. R2 у нас состоит из переменного резистора RV1 и многооборотного подстроечного резистора RV2. Сопротивление RV1 получаем 9.91кОм - 4.49кОм = 5.42кОм (выбираем ближайшее значение RV1 - 5.1кОм), а RV2 выставляем примерно в 9.91-5.1 = 4.81кОм (на самом деле лучше всего вначале собрать схему, выставить максимальное сопротивление RV1 и измеряя напряжение на выходе LM2941 выставить сопротивление RV2 таким чтобы на выходе было нужное максимальное напряжение (в нашем случае около 13В).

Монтаж светодиодной ленты

Pd = (Vin-Vout)*Iout +Vin*Ignd

Для моего случая составляет Pd = (13.6-13)*0.7 +13.6*0.006 = 0.5 Ватт поэтому было решено обойтись самым маленьким радиатором для LM2941 (посажен через диэлектрическую прокладку т.к. от земли он в LM2941 не изолирован).
Окончательная сборка показала вполне себе работоспособность конструкции:


Из достоинств:

• Используется стандартная светодиодная лента
• Простая плата управления

• Недостаточная яркость подсветки при ярком дневном свете (монитор стоит напротив окна)
• Светодиоды в ленте расположены недостаточно часто, поэтому видны небольшие световые конусы от каждого отдельного светодиода возле верхней и нижней кромок монитора
• Баланс белого немного нарушен и уходит слегка в зеленоватые оттенки (скорее всего решается регулировками баланса белого либо самого монитора либо видеокарты)

Регулировка яркости с помощью ШИМ

Более плотная LED подсветка

• Достаточно большая яркость (возможно сравнимая, а возможно даже превосходящая яркость старой CCTL подсвтеки)
• Отсутствие световых конусов по краям монитора от индивидуальных светодиодов (светодиоды расположены достаточно часто и подсветка равномерная)
• Все еще простая и дешевая плата управления

• Никак не решился вопрос с балансом белого, уходящим в зеленоватые тона
• LM2941 хоть и с большим радиатором, но греется и греет все внутри корпуса

Плата управления на основе Step-down регулятора

Vout=Vref*(1+R2/R1)

Где Vref = 1.23V. При заданном R1 можно получить R2 по формуле:

R2=R1*(Vout/Vref-1)

В расчетах R1 эквивалентно R4 в схеме, а R2 эквивалентно RV1+RV2 в схеме. В нашем случае для регулировки напряжения в диапазоне от 7.25В до 10.5В возьмем R4=1.8кОм, переменный резистор RV1=4.7кОм а подстроечный резистор RV2 на 10кОм с начальным приближением в 8.8кОм (после сборки схемы лучше всего выставить его точное значение измеряя напряжение на выходе LM2576 при максимальном сопротивлении RV1).
Для этого регулятора решил сделать плату (размеры значения не имели, т.к. в мониторе достаточно место для монтажа даже габаритной платы):


Плата управления в сборе:


После монтажа в мониторе:


Все в сборе:


После сборки вроде все работает:


Итоговый вариант:


Достоинства:

• Достаточная яркость
• Step-down регулятор не греется и не греет монитор
• Нет ШИМ а значит ничего не моргает ни с какой частотой
• Аналоговая (ручная) регулировка яркости
• Нет ограничений на минимальную яркость (для тех кто любит работать по ночам)

• Немного смещен баланс белого в сторону зеленых тонов (но не сильно)
• При малой яркости (очень малой) видна неравномерность в свечении светодиодов разных сборок из-за разброса параметров

Варианты улучшения:

• Баланс белого регулируется как в настройках монитора, так и в настройках почти любой видеокарты
• Можно попробовать поставить другие светодиоды, которые не будут заметно сбивать баланс белого
• Для исключения неравномерного свечения светодиодов при малой яркости можно использовать: а) ШИМ (регулировать яркость с помощью ШИМ всегда подавая номинальное напряжение) или б) соединить все светодиоды последовательно и питать их регулируемым источником тока (если соединить последовательно все 180 светодиодов, то понадобится 630В и 20мА), тогда через все светодиоды должен проходить один и тот же ток, а на каждом будет падать свое напряжение, яркость регулируется изменением тока а не напряжения.
• Если хочется сделать схему на основе ШИМ для LM2576 можно использовать схему И-НЕ на входе On/Off этого Step-down регулятора (по аналогии с приведенной схемой для LM2941), но лучше поставить диммер в разрыв минусового провода светодиодов через logic-level mosfet