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.
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.
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:
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:
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.
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:
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.
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
Хотя по написанию LED схожа с OLED, но обозначает она совсем другую технологию. Жидкокристаллический LED телевизор, что это значит – это аппарат с использованием другой системы подсветки по сравнению с обычными lcd моделями. И если OLED (Organic Light-Emitting Diode) это значит, что экран состоит из органических светоизлучающих диодов, то LED (Light Emitting Diode) – это использование диодов для подсветки матрицы жидкокристаллического телеприемника.
LED (Light Emitting Diode) – светоизлучающий диод, а в телевизионной технике эта аббревиатура означает экран на жидкокристаллической матрице (LCD) и с подсветкой от этих светоизлучающих диодов . После введения нового вида подсветки производители телевизоров в названиях моделей стали заменять "LCD" на "LED".
Это делалось скорее с маркетинговой точки зрения. На самом деле это была не новая технология экрана, а только другой вид подсветки. Но это название телевизоров сохранилось и применяется сегодня.
Если в обычных жк телевизорах используется лампа с холодным катодом, те же флуоресцентные (люминесцентные) лампы (Cold Cathode Fluorescent Lamps, CCFL) , то lcd led используют светоизлучающие диоды. Как известно жк (lcd) экраны в телевизорах состоят из ячеек (пикселей) с жидкими кристаллами и в зависимости от положения кристалла в ячейке пропускает или нет свет. Так создается свечение экрана.
От качества жк матрицы зависят такие параметры как статическая контрастность, уровень черного, углы обзора, частота обновления, время отклика. Различают такие технологии производства матрицы на жидких кристаллах для телевизоров: TN, IPS (S-IPS, IPS-Pro, P-IPS, AH-IPS), VA/MVA/PVA, PLS.
От подсветки зависят такие параметры как яркость, цветопередача, цветовой охват, динамическая контрастность. Хотя правильнее рассматривать именно систему матрица+подсветка в телевизоре и для нее измерять параметры.
Производители утверждают, что применение светодиодной подсветки может увеличить:
Еще снижается энергопотребление LED телевизора примерно на 40%. Так же в лед телевизорах не используется ртуть, которая применяется в лампах дневного света, что сказывается на экологии.
Действительно, современные сверхяркие светодиоды могут обеспечить высокую яркость изображения на дисплее.
Контрастность увеличивается и вводится понятие динамической контрастности, когда регулируется яркость свечения светодиодов локально для разных участков экрана, и засчет этого растет показатель динамической контрастности. При этом уровень статической контрастности телевизора остается одним и тем же, он зависит от матрицы дисплея.
Уровень черного так же улучшается за счет регулирования свечения диодов во время просмотра видео. На темной сцене уровень подсветки снижается и экран становится темнее, а отсюда и улучшается уровень черного.
А вот насчет увеличения цветовой гаммы телевизора, то здесь нужно рассматривать все подробнее.
Технологически подсветка дисплея в LCD телевизоре осуществляется от светодиодов. Для этого используют белые диоды, свет от которых попадает на светофильтры и получают синий, зеленый и красный цвета. Подобный вид называется WLED.
Для улучшения цветового охвата сначала стали использовать в качестве подсветки сразу три вида светодиодов: красные, зеленые, синие. Такая технология называется RGB LED.
Но получить с помощью таких технологий нужный спектр света не получалось. И цветовой охват был недостаточен для использования в телевизорах UHD. Для решения этой проблемы были изобретены новые виды светодиодов в телевизорах.
Сейчас в премиум моделях телевизоров используются составные диоды (GB-R LED, RB-G LED) или квантовые точки.
В составных светодиодах объединяют синий и зеленый в один и покрывают красным люминофором (GB-R), или в другом случае объединяют красный и синий и покрывают зеленым люминофором (RB-G).
Совсем другую технологию изменения подсветки WLED предложила компания Nanosys.
Квантовые точки в телевизоре заменяют часть диодов, в данном случае красные и зеленые. Остается только синий светодиод, который формирует поток света и для возбуждения квантовых точек и для работы синих суб-пикселей на экране. А поток света на красные и зеленые суб-пиксели формируют квантовые точки.
Для повышения качества изображения на экране телевизора появилась технология локального затемнения local dimming , по которой управление светодиодами происходит группами из нескольких диодов. Система local dimming имеет несколько недостатков:
Эти недостатки трудно определить по обычной видео картинке на экране телевизора, поэтому сегодня метод локального затемнения широко используется в моделях с led подсветкой.
Так же можно разделить LED телевизоры по способу расположения светодиодов: Direct и Edge.
Direct - это когда диоды располагаются сзади экрана равномерно, в виде матрицы.
Edge – это когда они располагаются по периметру экрана совместно с рассеивающей панелью. При подобном расположении нельзя сделать эффективное локальное затемнение по методу local dimming.
При прямом (Direct) методе можно получить более равномерную подсветку, по сравнению с методом Edge, но увеличится толщина телевизора и энергопотребление за счет увеличения количества светодиодов. Сверхтонкие телевизоры (толщина может быть меньше 3 сантиметров) можно получить, только применяя расположение диодов Edge.
Из-за своей экономичности и при этом показывающей достаточно хорошие результаты, наиболее часто используется боковая (Edge) подсветка с локальным затемнением.
На 2015 год LED телевизоры выиграли конкуренцию у плазменных телевизоров, а OLED панели пока по стоимости не могут сравняться с лед моделями. Поэтому в 2015 году у всех мировых производителей в модельном ряде телевизоров все места занимают LED аппараты. Только некоторые производители решились выпустить OLED телевизоры, особенно здесь лидерство держит LG. Так что покупая телевизор этого года, вы наверняка купите именно LED модель.
В последнее время кинескопные телевизоры практически канули в лету – их уже не встретишь в магазинах электроники, разве что в некоторых домах. А вот тонкие, узкие телевизоры совсем не считаются роскошью и используются повсюду, причем ежегодно выпускаются новые модели с усовершенствованными технологиями. Поэтому потенциальным покупателям нередко трудно решиться на окончательный выбор «голубого экрана» среди изобилия предложенных товаров. Мы же расскажем о том, что такое и его преимуществах.
Вообще LED – это аббревиатура на английском языке, которая расшифровывается как «light-emitting diode». Фраза переводится на русский язык просто – светодиод. И если говорить о том, что значит LED телевизор, то на самом деле его можно назвать продвинутым ЖК телевизором.
Известно, что ЖК - это технология, основанная на использовании жидкокристаллической матрицы. Последняя состоит из двух пластин, между которыми размещаются жидкие кристаллы. При воздействии электрического тока они начинают двигаться. А вот благодаря лампам подсветки на матричной поверхности появляются темные и светлые пятна. И цветные фильтры, располагающиеся позади матрицы, делают цветным изображение на экране.
Касательно того, что такое LED подсветка, то тут в качестве источника света используется большое количество светодиодов (в отличие от подсветки ЖК, где применяются флуоресцентные лампы с холодным катодом).
Таким образом, принцип работы LED телевизора основан на подсветке жидких кристаллов матрицы светодиодами.
Телевизоры с технологией LED обладают рядом преимуществ. Наверно, главным плюсом можно назвать сниженное использование электроэнергии: как считают специалисты, до 40% мониторами, в которых подсветка осуществляется флуоресцентными лампами.
Кроме того, LED монитор легко впишется в любой интерьер – светодиоды позволяют создавать мониторы толщиной до 3-3,5 см, ведь на самом деле светодиоды совсем крошечные. Причем, это не предел. Кстати, существует различие в расположении светодиодов в LED телевизорах, от чего и зависит толщина матрицы. В случае, когда они равномерно размещаются позади панели телевизора, говорят от Direct LED. Благодаря этому подсветка экрана осуществляется равномерно. Наверняка вы слышали и о чрезвычайно тонких телевизорах Edge LED. Что касается того, что такое Edge LED подсветка, то так называют расположение светодиодов по периметру экрана с одновременным использованием рассеивающей панели. За счет этого значительно утончается ширина панели – меньше 3 см! Кстати, в магазинах электроники нередко в обозначениях модели встречается Slim LED - что это такое? Это маркетинговое обозначение телевизоров с минимальной толщиной корпуса – 22,3 мм. Обычно у таких моделей зрительно отсутствует такая привычная рамка вкруг экрана, хотя в действительности она находится под экранным стеклом.
Значительным преимуществом LED телевизоров можно назвать и улучшение качества изображения. Благодаря осуществлению полного 
контроля над осветлением и затемнением локальных участков экрана черный цвет действительно получается глубоким. Качественней становится общая цветопередача, выше яркость изображения. Кстати, смотреть любимый сериал можно со всех уголков комнаты, не боясь затемнения изображения.
Основным недостатком LED телевизоров считается его дороговизна в соотношении телевизоров с другими типами подсветки. Однако считается, что по мере усовершенствования технологий, производство телевизоров с светодиодной подсветкой примет массовый характер, а потому цена будет постепенно снижаться.
Совсем недавно – в самый разгар лета, на нашем сайте был опубликован репортаж LED-телевизоры Samsung: из Калуги с любовью , посвящённый открытию российского завода Samsung по выпуску различной электроники и бытовой техники - Samsung Electronics Rus Kaluga (SERK). Напомню: ключевым моментом репортажа был рассказ о запуске производственных линий по выпуску наиболее современных и наиболее актуальных на сегодняшний день плоскопанельных телевизоров Samsung со светодиодной подсветкой – так называемых LED TV . С тех пор на редакционную почту не раз приходили письма, в которых наши читатели просят подробнее рассказать о технологии LED TV. Основные вопросы лежат в плоскости технических подробностей технологии, её преимуществах перед конкурирующими предложениями и так далее. Но почти всегда речь идёт о ценовом факторе: действительно ли стоит отдавать за LED TV сумму, порой более чем в два раза превышающую стоимость ЖК и плазменных телевизоров с аналогичными диагоналями и разрешением экрана, будет ли реальная отдача от таких затрат. Что характерно, по прошествии времени актуальность задаваемых вопросов не снижается. Плоскопанельные ТВ входят в моду, постоянно расширяется их ассортимент. За примером далеко ходить не надо: в планах Калужского завода Samsung Electronics выпуск до конца года порядка 75 тысяч телевизоров всех трёх LED TV серий - 6000, 7000 и 8000, с диагоналями 32, 37, 40, 46 и 55 дюймов и с особым упором на наиболее "ходовые" 32- и 40-дюймовые модели. Уже сейчас эти модели присутствуют на прилавках большинства российских розничных сетей, наряду с этим растёт выбор "светодиодных" моделей телевизоров от других компаний, так что рост интереса к этой технологии вполне понятен. Словом, сегодня мы публикуем краткий обзор особенностей технологии производства плоскопанельных дисплеев со светодиодной подсветкой.
Однако далее мы рассмотрим технологию LED TV на примере телевизоров Samsung Electronics – по той причине, что в настоящее время в России доля Samsung на рынке LED-телевизоров достигает 98%.
По своей сути ЖК экран - это многослойный "пирог", составленный из фильтров цвета, массивов жидких кристаллов, ламп подсветки и пр. Ячейки жидких кристаллов сами по себе не светятся, но, в зависимости от уровня поданного на них напряжения, открываются для пропускания света полностью, приоткрываются частично или просто закрыты в случае отображения тёмного участка картинки.
Роль ламп подсветки во всей это истории – просветить приоткрывшиеся ЖК ячейки, чтобы на экране получилась финальная картинка. Несмотря на столь упрощённый пересказ принципа работы ЖК-дисплея, этого вполне достаточно чтобы понять назначение его основных компонентов. Толщина слоёв "пирога" различных ЖК экранов разная. В случае использования традиционных флуоресцентных ламп слой подсветки оказывается настолько толстым, что занимает больший объём нежели все остальные слои вместе взятые.
Заменим люминесцентные лампы подсветки ЖК ячеек на светодиоды. Первый же очевидный эффект такой замены – значительное уменьшение общей толщины ЖК-панели. Более того, в LED-телевизорах Samsung светодиоды размещены не за матрицей, а по её краям, благодаря чему наличие такого торцевого слоя практически никак не отражается на общей толщине, зато значительно уменьшается общий вес.
Светонаправляющий слой LED BLU обеспечивает равномерную подсветку во всех участках экрана. Благодаря специальной отражающей решетке эффективность светопередачи LED-телевизоров Samsung заявлена на 20% выше, чем у моделей с прямой RGB LED подсветкой. К тому же, вместо привычных 10 и более сантиметров толщины получается менее 3 см – хочешь, ставь такой телевизор на полку, хочешь – вешай как картину на стену с помощью специально разработанной облегченной системы крепления. Толщина LED-телевизоров Samsung серии 8000 в тонкой части корпуса составляет 11 мм, в самой толстой – 29,9 мм. В рекламе Samsung всегда указывает величину, полученную в результате измерений самой толстой части корпуса.
Для справки: В LED-телевизорах Samsung серии 8000 для подсветки используется 324 светодиода. Благодаря полному отказу от люминесцентных ламп LED-телевизоры не содержат ни грамма ртути. В технологии Samsung вдобавок к этому удалось также полностью избавиться от пайки с помощью соединений свинца, и практически свести к нулю выбросы летучей органики и других вредных побочных продуктов при отказе от распыляемых порошковых красок – тонкий, прочный и симпатичный корпус новых телевизоров изготавливается по специальной технологии литья Crystal Design. Ещё одно значительное преимущество LED-телевизоров – высокий уровень контрастности изображения, значительно перекрывающий лучшие показатели традиционных ЖК матриц. Яркость свечения светодиодов настолько велика, что, например, в LED-телевизоах Samsung серий 6000, 7000 и 8000 коэффициент контрастности достигает 1000000:1. В дополнение цифровая обработка сигнала с технологией Mega Dynamic Contrast обеспечивает детальное изображение в слабоконтрастных "сумеречных" участках картинки.
Максимум возможностей новой системы подсветки выжимается с помощью многослойного светофильтра Ultra Clear Panel, пропускающего свет изнутри экрана и не отражающего его снаружи, так удаётся достигнуть лучшей яркости и контраста при минимуме бликов вне зависимости от того, как экран освещён снаружи – солнечным светом или искусственным электрическим освещением. Светодиодная подсветка позволяет добиться белой подсветки ЖК ячеек, в результате чего удаётся добиться отображения более широкой и натуральной гаммы цветовых оттенков. Цветовая палитра LED-телевизоров получается сочней и насыщенней, зелень и синева ярких участков по сравнению с обычными моделями уже не выглядят выцветшими и бледными. В LED-телевизорах Samsung за насыщенностью красок также дополнительно следит аппаратная технология Wide Color Enhancer Pro. Зачастую слабым местом ЖК экранов является смазанность картинки при большом времени отклика, от чего падает резкость изображения и снижается плавность движения объектов в динамичных сценах. В новых LED-телевизорах Samsung за этим следит система интерполяции Motion Plus: модели серий 6000 и 7000 обладают удвоенной 100-Гц развёрткой, а флагманская серия 8000 обладает учетверённой 200 Гц развёрткой.
Немаловажный фактор – расход электричества. Традиционные ЖК телевизоры, конечно же, экономнее былых моделей с электронно-лучевыми кинескопами, но не стоит забывать, что и диагонали нынче уже не те, так что с большими ЖК телевизорами электросчетчики и сейчас крутятся достаточно быстро. Что касается новых LED-моделей, светодиодная подсветка позволяет значительно сократить расход энергии без ущерба для яркости изображения.
Кроме ощутимой экономии электричества – до 40% по сравнению с традиционными ЖК моделями с той же диагональю, LED-телевизоры Samsung также могут похвастать сертификацией по одному из наиболее строгих экологических стандартов Energy Star 3.0.
Прежде всего, LED-телевизоры Samsung серий 6000, 7000 и 8000, наряду с приёмом традиционных аналоговых каналов готовы для работы с цифровым ТВ благодаря наличию встроенных тюнеров DVB-T/C. Когда бы не настала эра повсеместного цифрового телевидения в России, вы уже готовы к этому. Помимо этого, применяемый в этих моделях тюнер LNA plus создан специально с учетом российской специфики – помех, необъятных просторов и не первой свежести телевизионных ретрансляторов. В дополнение к этому благодаря наличию двух портов USB новые телевизоры можно использовать как фоторамку для просмотра фотографий с флэшки, просмотра мультимедийных видеороликов форматов DivX/Xvid, например, с внешнего USB-винчестера, а будет мало – есть встроенные 2 Гб флэш-памяти с заранее залитым контентом. Телевизор можно "прописать" в домашней сети с выходом на ноутбуки, десктопы и внешние хранилища данных, а пульт ДУ телевизора при этом превращается в беспроводную клавиатуру для перехода по папкам, вывода на дисплей контента из разных мест сети. Для выхода в интернет имеется разъём LAN и поддержка Internet@TV с доступом к YouTube. Система звука в ультратонких LED-телевизорах – на уровне лучших моделей Samsung. Специально для ультратонких LED-телевизоров телевизоров был создан уникальный плоский сабвуфер, плюс, используются хорошо зарекомендовавшие себя скрытые динамики.
Наконец, связь с бытовой электроникой DVD-плеером, Blu-ray-проигрывателем, AV-ресивером, кинотеатром, HD-видеокамерой, игровой приставкой, может осуществляться с помощью подключения по интерфейсу HDMI, коих в конструкции LED-моделей Samsung предусмотрено четыре штуки.
Разобрать монитор или телевизор. Сняв пластиковый корпус, аккуратно отсоедините провода от платы, снимите металлический каркас с ЖК модуля и достаньте матрицу. С матрицей нужно быть особо осторожным, чтобы не повредить хрупкие соединительные шлейфы. Если все сделано правильно, то полноценный доступ к электронной плате, инвертору питания и элементам подсветки будет открыт.
