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.
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.
Когда уже все изобретено и, кажется, добавить в копилку телевизоинных технологий уже больше нечего, производителям не остается ничего нового, кроме как комбинировать старые наработки. Так называемые LED TV – новый взгляд на старые решения.
Что такое LED-телевизор?
Производители в массе своей лукавят, выдавая за таинственные LED TV вполне тривиальные LCD, в которых единственная замена – обычной флуоресцентной подсветки на LED. И, хотя изменение действительно довольно важное, не стоит вносить путаницу.
Зимой 2009 года британская Advertising Standards Authority забанила рекламу Samsung за использование термина «LED TV» – поскольку компания несколько искажает действительность и тем самым вводит потребителей в заблуждение. Позже организация все же позволила использовать его, потребовав однако, разъяснения в рекламе – что используется именно LED-подсветка, а не неизвестный LED-дисплей нового типа.
Впрочем, в других странах претензий к рекламе практически нет. Более того, новый термин использует не только Samsung, но и LG, Toshiba, Sharp и т. п.
 |
Какие бывают типы LED-подсветки?
Основных типов LED-подсветки два. Во-первых, это боковая подсветка. «Белые» LED-элементы (White LED) расположены по бокам либо по периметру LCD-матрицы, а за равномерное распределение света отвечает специальная панель.
Второй, более дорогой способ – размещение LED-элементов непосредственно за LCD-субстратом. Такой тип обычно использует элементы трех цветов – красного, зеленого и синего (RGB Led). Производить такие системы с использованием «белых» элементов нерентабельно, хотя возможно что встречаются (ну или встречались) и такие модели. Подсветка более умная – в зависимости от цвета оригинального изображения, фрагмент экрана подсвечивается тем или иным цветом. Однако, так и другая технология имеют как преимущества, так и недостатки.
Преимущества и недостатки LED
Во-первых, все типы LED-подсветки позволяют серьезно экономить электроэнергию – потребление электричества едва ли не вполовину меньше, чем у сопоставимых LCD-телевизоров. Особенно это касается моделей с боковой подсветкой.
Однако стоит помнить, что среднестатистический LED стоит вдвое дороже, чем LCD или «плазма» (иногда и больше), поэтому окупится такая экономия разве что к тому времени, когда никаких LED, плазмы и LCD уже, возможно, не будет вообще. Стоимость ремонта телевизоров с LED-подсветкой и LCD приблизительно одинаковы.
Во-вторых, в отличие от флуоресцентных ламп подсветки, LED не содержит ртути. Однако и здесь имеются подводные камни. Взамен она использует галлий и мышьяк – тоже не самые полезные для здоровья элементы таблицы Менделеева.
White LED (с боковой подсветкой). Такая система стоит намного дешевле, чем RGB-LED, однако по своим характеристикам она достаточно близка к обычным LCD (см. график). Главное ее достоинство – возможность выпуска действительно тонких дисплеев, в некоторых случаях менее 10 мм. Однако возможность регулировать подсветку на разных участках экрана отсутсвует, не говоря уже о многоцветной подсветке.
RGB LED. Действительно довольно интересный вариант, используемый в некоторых моделях (например, от Sony) уже несколько лет. Поскольку система обеспечивает цветную подсветку отдельных фрагментов дисплея, изображение получается чрезвычайно четким и невероятно контрастным, в современных моделях до 1000000:1 и даже выше. Гарантирован глубокий черный цвет – благодаря возможности вовсе отключать отдельные участки.
 |
Однако, проблемы есть и здесь. Число элементов подсветки ограничено примерно тысячей, причем контролировать каждый элемент слишком сложно и затратно. Поэтому они отключаются группами. В результате, исчезает подсветка и части сцены, которой следовало бы быть яркой.
Впрочем, RGB LED все же обеспечивает гораздо более богатую цветовую гамму, чем LCD или даже `белый` LED, однако и стоит при этом несоизмеримо дороже.
Это уже стало причиной того, что многие компании, включая Samsung, отказываются от RGB LED в пользу боковой подсветки – она попросту лучше продается из-за сравнительно невысокой цены телевизоров.
Выбор сделать не так просто. Дополнительную неразбериху на рынке внесла весной 2009 года компания Toshiba. По словам ее представителя Юджи Мотомуры (Yudji Motomura), на деле «белая» LED гораздо эффективнее, чем RGB и в скором времени именно она войдет в мэйнстрим. Впрочем, возможно Toshiba просто не умеет делать дешевые RGB LED элементы.
Принцип работы экрана монитора или телевизора на жидких кристаллах заключается в подаче напряжения на матрицу LCD, изменяющую способность проводить световые волны определенной длины. Появляется возможность получать четкое и высококачественное цветное изображение, но, поскольку сама матрица свет не вырабатывает, необходима равномерная подсветка экрана. В качестве источника света используются светодиоды (LED). Подсветка WLED — это усовершенствованный и наиболее актуальный вариант подсветки для LCD мониторов, который следует рассмотреть внимательнее.
Принцип работы подсветки WLED
Общий принцип работы подсветки WLED не отличается от базовой методики. Матрица из жидких кристаллов освещается плотным слоем светодиодов, в результате чего на лицевой части экрана появляется изображение. В идеале, на каждый пиксель должен приходиться один LED-элемент, но большой размер светодиодов пока не позволяет это выполнить. Уровень контрастности изображения зависит от площади экрана — чем она больше, тем качественнее будет картинка. Это происходит из-за того, что при большом размере каждый светодиод способен освещать только свой пиксель, а с уменьшением величины он начинает захватывать и соседние пиксели, что снижает четкость, делает изображение размытым.
Расшифровка обозначения
Аббревиатура WLED означает White Light Emitting Diode, т.е. «Белый светодиод». На самом деле он не белый, а синий, пропущенный через светофильтр желтого цвета. В результате возникает яркий белый свет, позволяющий получить динамичное и выразительное изображение при относительно малом расходе электроэнергии и небольшом нагреве элементов. Существуют и другие варианты. Каждый тип подсветки обозначается по названию светодиодов:
- RGB LED (трехцветная матрица из красного, зеленого и синего элементов);
- GB LED (матрица из зеленого и синего светодиодов, покрытых красным люминофором);
- OLED (матрица из органических светодиодов, обладающий очень малым размером и позволяющих увеличить четкость изображения).
Интересно! Разработка новых моделей светодиодов ведется постоянно, поэтому количество типов подсветки будет увеличиваться, а качество изображения на экране — улучшаться.
Концептуальные отличия
Светодиодная подсветка монитора представляет собой сплошную плоскость из плотно установленных LED-лампочек. Изначально использовались черно-белые элементы, но, со временем, появилась возможность передачи цветного изображения с помощью RGB-светодиодов (Red Green Blue, Красный Зеленый Синий). Это три базовых цвета, сочетания которых дают все необходимые оттенки и позволяют получить качественную цветопередачу.
Однако, такая подсветка быстро теряла свои качества из-за неравномерной нагрузки на отдельные элементы. Для исправления ситуации было решено применить WLED-светильники, размещенные либо по периметру панели (тип Edge LED), либо плотным слоем по всей площади экрана (тип Direct LED). Решено было отказаться от красного элемента, используя тип подсветки GB LED. В отличие от прежней технологии, он обеспечил более ровную и стабильную цветопередачу, практически не изменяющую свои параметры со временем.
Равномерность освещения достигается с помощью специальных световых диффузоров, которые выравнивают поток и распределяют его равномерно по всей поверхности. Преимущество синего цвета компенсируется с помощью желтого светофильтра, а проблемный красный светодиод заменен слоем красного люминофора, не теряющего своих качеств со временем и дающего более устойчивый и яркий цвет.
Преимущества
Преимуществами WLED-подсветки монитора стали более насыщенная цветопередача, позволяющая получить глубокий черный тон, и увеличенный срок службы панели без выгорания отдельных элементов. Несмотря на то, что по части цветопередачи пока еще лидирует RGB LED подсветка, технология WLED выделяется неизменностью качества картинки и снижением общей нагрузки на матрицу. Если учесть, что большая часть света отфильтровывается пикселями (а это значение доходит до 95%), любая экономия становится большим преимуществом.
Существуют и другие положительные моменты, которые следует рассмотреть внимательнее:
Потребление энергии
По сравнению с флуоресцентными лампами, использовавшимися ранее, светодиодную WLED подсветку можно назвать значительно более экономичной и долговечной. Несмотря на большое количество элементов, энергопотребление значительно снизилось, что способствует увеличению срока службы многих узлов аппарата и дает немалую общую экономию.
Увеличение цветового охвата
Общее понятие «цветовой охват» показывает, какое количество различаемых человеческим глазом цветов способен отобразить монитор. Если говорить об изменениях, которые смогла внести в цветопередачу WLED-подсветка, то изначально результат демонстрировал некоторое доминирование синего цвета. Спектральный анализ показывал значительный пик по синему участку, подобно тому, как в свое время преобладал зеленый участок на экранах с флуоресцентной подсветкой (CCFL). Решить проблему удалось с введением GB LED элементов, состоящих из зеленых и синих элементов с покрытием красным люминофором. Технология дала четкие пики на всех базовых участках — синем, зеленом и красном, что позволило получить цветовой охват, на 99 % приближенный к максимально возможному.
Интересно! У некоторых производителей есть варианты конструкции, где основными цветами являются красный и синий под слоем зеленого люминофора.
Стоимость
Использование подсветки WLED позволило существенно снизить себестоимость производства по сравнению с технологией RGB LED. Несмотря на большое количество элементов, цена монитора с WLED заметно ниже. Это позволяет увеличивать размеры экранов, повышать их возможности, не рискуя получить чрезмерно дорогие изделия, не пользующиеся спросом. Есть и еще одно важное преимущество — экологическая безопасность LED-элементов, не имеющих опасных компонентов в своей конструкции.
На что обратить внимание
Выбирая монитор, не следует руководствоваться только технологией подсветки. На качество изображения влияют многие факторы, среди которых можно выделить:
- размер и конструкция экрана;
- разрешение, размер пикселей;
- тип матрицы;
- углы обзора.
Неопытному человеку сложно разбираться в этих тонкостях, поэтому можно обратиться к продавцу-консультанту и обсудить с ним варианты оптимального выбора.
Основные выводы
Тип подсветки экрана — это особенность конструкции, определяющая возможности и качество цветопередачи. Использование технологии WLED позволяет получить вполне достойное качество картинки по невысокой цене и без временных изменений режима работы. Методика получила широкое распространение, большинство мониторов среднего ценового диапазона изготовлены именно с подсветкой WLED.
