Что значит светодиодная подсветка в телевизоре. Что такое LED телевизор

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.

LED TV или всё же LED LCD TV?

Для начала стоит определиться с терминологией, устоявшейся к настоящему времени. Термин LED TV, впервые введённый в обиход Samsung Electronics и используемый рядом компаний, и разные вариации этого термина вроде LED-backlit LCD, используемые другими компаниями, на практике означает что речь идёт о старом добром плоскопанельном ЖК экране, но оснащённом более современной и качественной подсветкой – светодиодной. Иными словами, говорить о том что LED TV – это именно телевизор со светодиодным экраном с технической точки зрения было бы не совсем корректно. Различные технологии, где светоизлучающие диоды формируют "картинку" – такие как OLED, OEL или AMOLED, относятся к несколько другому классу дисплеев. Настоящий светодиодный экран – где каждый пиксель отображается с помощью одного светодиода или группы светодиодов, можно встретить, например, на огромных рекламных щитах, глядя на которые издалека мы видим цельную картинку, а не отдельные светодиоды. Другой пример – дисплеи на органических светодиодах (Organic Light-Emitting Diode, OLED), где определённые виды органических полимерных материалов излучают свет при воздействии электрического тока. Технология OLED действительно перспективна как основа для выпуска высококачественных дисплеев для телевизоров и мониторов – такие дисплеи легче, не требуют подсветки, обладают более качественной цветопередачей, большим диапазоном яркости, меньшим расходом энергии, в некоторых версиях даже гибкостью. Более того, по мере совершенствования технологии ожидается, что со временем производство OLED-дисплеев станет даже выгоднее выпуска ЖК экранов. Однако в силу ряда технологических ограничений - например, срока жизни синих полимерных люминофоров, который заметно короче чем у красных и зелёных органических светодиодов, в настоящее время технология OLED применяется главным образом в производстве экранов с небольшой диагональю для различных мобильных устройств. Серийно выпускаемые OLED телевизоры в настоящее время обладают небольшой диагональю, скорее, это редкая экзотика с огромной ценой нежели массовый продукт. Хотя, повторюсь, перспективы у технологии многообещающие. Итак, остановимся на том, что применение термина LED TV на практике означает: речь идёт о ЖК телевизоре, оснащённом современной LED (светодиодной) подсветкой. Иными словами, такие телевизоры было бы уместно маркировать как LED LCD TV. Однако в обиходе "с лёгкой руки" Samsung всё же прижился более короткий и, видимо, более удобный в маркетинговом плане вариант - LED TV. Или LED-backlit LCD в других версиях.

LED TV против CCFL LCD TV

Всё познаётся в сравнении. До недавнего времени мы пользовались жидкокристаллическими телевизорами и мониторами, в большинстве своём оснащёнными традиционной подсветкой на основе так называемых флуоресцентных (люминесцентных) ламп с холодным катодом (Cold Cathode Fluorescent Lamps, CCFL), проще говоря, ламп дневного света. Производство экранов по технологии CCFL LCD "обкатано" на множестве поколений таких приборов и в настоящее время сравнительно недорого, а удобства по сравнению с предыдущим поколением дисплеев на электронно-лучевых трубках, главным образом такие как меньший вес и меньшее энергопотребление, привели к повсеместному (хотя и не окончательному) вытеснению последних из повседневного обихода. И всё бы хорошо, но подсветка с помощью флуоресцентных ламп имеет ряд недостатков, которые можно считать фундаментальными. Например, при CCFL подсветке достаточно сложно реализовать действительно глубокие чёрные тона – постоянно включенные лампы всё равно создают определённую "утечку" света даже на тех фрагментах изображения, которые по задумке в данный момент должны быть тёмными. Отсюда также логически вытекает субъективно воспринимаемое снижение чёткости картинки. Помимо этого, подсветка с помощью флуоресцентных ламп затрудняет передачу множества цветовых оттенков, в результате чего добиться хорошей цветовой насыщенности оказывается очень сложно. Среди других проблем технологии CCFL LCD также нельзя не отметить сложность с достижением высоких частот развёртки, ограниченный срок службы ламп, сравнительно высокое энергопотребление, и, наконец, экологический нюанс - необходимость использования ртути в составе ламп. Словом, так или иначе, но необходимость замены флуоресцентных ламп на что-то более эффективное созрела давно, и в результате многочисленных экспериментов выбор пал на светодиодную подсветку. С её помощью можно улучшить как минимум четыре ключевых фактора качества изображения: яркость, контрастность, чёткость изображения и цветовую гамму. Не говоря уж о более равномерном характере такой подсветки, что немаловажно при просмотре слабо освещённых сцен с изначально малым контрастом. В дополнение к этому также стоит упомянуть, что экономичность светодиодов и большее время работы без потери характеристик позволяют значительным образом снизить энергопотребление LED TV по сравнению с обычными ЖК телевизорами с технологией CCFL LCD.

LED-подсветка бывает разная

К настоящему времени разработан ряд различных технологий подсветки ЖК экранов с помощью светодиодов. Как правило для создания модулей подсветки (Back Light Unit, BLU), используют LED-массивы, составленные из белых (White) или разноцветных - RGB (Red, Green, Blue; красных, зелёных, голубых) светодиодов. Принцип подсветки также представлен двумя основными вариантами прямой (Direct) и торцевой (Edge). В первом случае это массив светодиодов, расположенный позади ЖК-панели. Другой способ, позволяющий создавать сверхтонкие дисплеи, получил название Edge-LED и предусматривает размещение светодиодов подсветки по периметру внутренней рамки панели, а равномерное распределение подсветки осуществляется с помощью специальной рассеивающей панели, расположенной за ЖК экраном – как это делается в мобильных устройствах. Сторонники прямой светодиодной подсветки обещают более качественный результат за счёт большего количества светодиодов и технологии локального затемнения для снижения цветовых разводов. Обратная сторона прямой подсветки – большее количество светодиодов и сопутствующее повышение расхода энергии и цены. К тому же о сверхтонком дизайне телевизора придётся забыть. Сторонники торцевой подсветки, кроме экономии энергии, обещают не худшее качество при более тонком дизайне. Сегодня выпуском ЖК телевизоров со светодиодной подсветкой занимается множество мировых компаний, в том числе Samsung Electronics, Toshiba, Philips, LG Electronics, Sony и другие. В своих ЖК телевизорах и мониторах со светодиодной подсветкой каждая компания использует вариации выше указанных технологий. Так, например, в телевизорах Sony используется технология Edge LED, что позволило значительно уменьшить толщину достаточно больших телевизоров.

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%.

LED-подсветка в исполнении Samsung: как это работает

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.

LED TV Samsung: это не только телевизор…

В телевизоре всё должно быть прекрасно – и характеристики, и внешний вид, и набор функций. Раз уж мы сегодня говорим о конкретных LED-телевизорах Samsung, выпускаемых нынче в Калуге, было бы упущением не упомянуть их основные характеристики. К теме сегодняшней статьи это имеет лишь косвенное отношение; тем не менее, полагаю, несколько строк подробностей о потенциальном предмете покупки не будут лишними.

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.

LED TV: есть ли минусы?

Есть, а как же: это цена. Пока что LED-телевизоры значительно дороже своих собратьев с традиционной подсветкой. Впрочем, выход из такой ценовой ситуации будет традиционным: снижение цен по мере роста спроса и роста массовости производства. Пока что объём рынка LED-телевизоров невелик, но интерес к таким моделям за счёт их выдающихся характеристик огромен во всём мире. По мнению аналитиков Display Search, уже в следующем году каждый пятый проданный телевизор будет изготовлен по технологии LED TV, а ещё через пару лет – каждый второй. К этому времени можно ожидать и снижения цен.

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.

Что такое технология LED?

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.

Преимущества и недостатки LED телевизоров

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.

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

На тему разборки монитора уже написано немало статей, все мониторы очень похожи между собой, поэтому вкратце:
1. Откручиваем крепление поставки монитора и единственный болтик внизу, который придерживает заднюю стенку корпуса

2. В низу корпуса есть два пазика между передней и задней частью корпуса, в один из которых засовываем плоскую отвертку и начинаем снимать крышку с защелок по всему периметру монитора (просто проворачивая аккуратно отвертку вокруг своей оси и приподнимая этим крышку корпуса). Излишних усилий прилагать не надо, но тяжело снимается с защелок корпус только первый раз (за время ремонта я его открывал много раз, поэтому защелки стали сниматься со временем гораздо легче).
3. Нам открывается вид на монтаж внутренней металлической рамы в передней части корпуса:

Вынимаем из защелок плату с кнопками, вынимаем (в моем случае) разъем динамиков и отогнув две защелки внизу вынимаем внутренний металлический корпус.
4. Слева виднеются 4 провода подключения ламп подсветки. Вынимаем их слегка сдавливая, т.к. для предотвращения выпадения разъем сделан в виде маленькой прищепки. Так же вынимаем широкий шлейф идущий к матрице (вверху монитора), сдавливая его разъем по бокам (т.к. в разъеме боковые защелки, хотя при первом взгляде на разъем это и не очевидно):

5. Теперь необходимо разобрать «сендвич» содержащий саму матрицу и подсветку:

По периметру находятся защелки, которые открываются легким поддеванием той же плоской отверткой. Вначале снимается металлическая рама придерживающая матрицу, после чего можно открутить три меленьких болтика (обычная крестиковая отвертка не подойдет ввиду их миниатюрного размера, понадобится особо мелкая) удерживающих плату управления матрицей и матрицу можно снять (лучше всего положить монитор на твердую поверхность, например стол, покрытую тканью матрицей вниз, открутив плату управления положить ее на стол развернув через торец монитора и просто внять корпус с подсветкой подняв его вертикально вверх, а матрица так и останется лежать на столе. Ее можно накрыть чем-то чтобы не пылилась, а собирать точно в обратном порядке - т.е. накрыть лежащую на столе матрицу собранным корпусом с подсветкой, обернуть через торец шлейф к плате управления и прикрутив плату управления аккуратно поднять блок в собранном виде).
Получается матрица отдельно:

И блок с подсветкой отдельно:

Блок с подсветкой разбирается аналогично, только вместо металлической рамы, подсветка удерживается пластмассовой рамкой, которая одновременно позиционирует оргстекло, используемое для рассеивания света подсветки. Большинство защелок находятся по бокам и похожи на те что удерживали металлическую раму матрицы (открываются поддеванием плоской отверткой), но по бокам есть несколько защелок открывающихся «вовнутрь» (на них отверткой нужно надавить, чтобы защелки ушли во внутрь корпуса).
Вначале я запоминал положение всех снимаемых частей, но потом выяснилось, что «неправильно» их собрать не получится и даже если детали выглядят абсолютно симметричными расстояния между защелками на разных сторонах металлической рамы и фиксирующие выступы по бокам пластиковой рамы удерживающей подсветку не дадут собрать их «неправильно».
Вот собственно и все - мы разобрали монитор.

Подсветка светодиодной лентой

Вначале решено было делать подсветку из светодиодной ленты с белыми светодиодами 3528 - 120 светодиодов на метр. Первое что оказалось - ширина ленты 9 мм, а ширина ламп подсветки (и посадочного места под ленту) - 7 мм (на самом деле бывают лампы подсветки двух стандартов - 9 мм и 7 мм, но в моем случае были 7 мм). Поэтому, после осмотра ленты, было принято решение обрезать по 1 мм с каждого края ленты, т.к. это не задевало токопроводящих дорожек на лицевой части ленты (а на обратной вдоль всей ленты идут две широкие жилы питания, которые от уменьшения на 1 мм своих свойств на длине подсветки 475 мм не потеряют, т.к. ток будет небольшой). Сказано - сделано:

Точно так же аккуратно светодиодная лента обрезается по всей длине (на фотографии пример того что было до и что стало после обрезки).
Нам понадобится две полоски ленты по 475 мм (19 сегментов по 3 светодиода в полоске).
Хотелось чтобы подсветка монитора работала так же как и штатная (т.е. включалась и выключалась контроллером монитора), а вот яркость я хотел регулировать «вручную», как на старых CRT мониторах, т.к. это часто используемая функция и лазить по экранным меню каждый раз нажимая несколько клавиш мне надоело (в моем мониторе клавиши вправо-влево регулируют не режимы монитора, а громкость встроенных динамиков, так что режимы каждый раз приходилось менять через меню). Для этого был найден в сети мануал на мой монитор (кому пригодится - прилагается в конце статьи) и на странице с Power Board по схеме найдены +12V, On, Dim и GND которые нас интересуют.

On - сигнал с платы управления на включение подсветки (+5V)
Dim - ШИМ управление яркостью подсветки
+12V оказались далеко не 12, а где-то 16V без нагрузки подсветкой и где-то 13.67V с под нагрузкой
Так же было решено никаких ШИМ регулировок яркости подсветки не делать, а запитывать подсветку постоянным током (заодно решается вопрос с тем, что у некоторых мониторов ШИМ подсветки работает на не очень высокой частоте и у некоторых от этого чуть больше устают глаза). В моем мониторе частота «родного» ШИМ была 240 Гц.
Дальше на плате были найдены контакты на которые подается сигнал On (помечен красным) и +12V на блок инвертора (перемычка которую необходимо выпаять чтобы обесточить блок инвертора помечена зеленым). (фотографию можно увеличить чтобы увидеть пометки):

В качестве основы схемы управления был взять линейный регулятор LM2941 в основном за то, что при токе до 1А он имел отдельный вывод управления On/Off, который предполагалось использовать для управления включением/выключением подсветки сигналом On с платы управления монитора. Правда в LM2941 этот сигнал инвертированный (т.е. на выходе есть напряжение когда на входе On/Off - нулевой потенциал), так что пришлось собрать инвертор на одном транзисторе для согласования прямого сигнала On с платы управления и инвертированного входа LM2941. Никаких других излишеств схема не содержит:

Расчет выходного напряжения для LM2941 производится по формуле:

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

Поскольку после обрезания ленты на 1 мм по торцам ленты оголились жилы питания, на корпус в месте где будет клеиться лента я наклеил изоленту (к сожалению не синюю а черную). Поверх клеится лента (хорошо прогревать поверхность феном, т.к. к теплой поверхности скотч клеится гораздо лучше):

Дальше монтируются задняя пленка, оргстекло и светофильтры которые лежали поверх оргстекла. По краям я подпер ленту кусочками стирательной резинки (чтобы края на скотче не отходили):

После чего блок подсветки собирается в обратном порядке, устанавливается на место матрица, провода подсветки выводятся наружу.
Схема собиралась на макетке (ввиду простоты решил плату не разводить), крепилась на болтиках через отверстия в задней стенке металлического корпуса монитора:

Питание и сигнал управления On заводились с платы блока питания:

Расчетная мощность, выделяемая на LM2941 рассчитывается по формуле:

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

Из недостатков:

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)

Вполне хороший, простой и бюджетный вариант ремонта подсветки. Вполне комфортно смотреть фильмы или использовать монитор в качестве кухонного телевизора, но для каждодневной работы наверное не подойдет.

Регулировка яркости с помощью ШИМ

Для тех хаброжителей, которые в отличие от меня не вспоминают с ностальгией аналоговые ручки управления яркостью и контрастностью на старых ЭЛТ мониторах можно сделать управление от штатного ШИМ генерируемого платой управления монитором без выведения каких-либо дополнительных органов управления наружу (без сверления корпуса монитора). Для этого достаточно собрать на двух транзисторах схему И-НЕ на входе On/Off регулятора и убрать регулировку яркости на выходе (выставить выходное напряжение постоянным в 12-13В). Модифицированная схема:

Сопротивление подстроечного резистора RV2 для напряжения 13В должно быть в районе 9.9кОм (но лучше выставить точно при включенном регуляторе)

Более плотная LED подсветка

Для решения проблемы недостаточной яркости (а заодно и равномерности) подсветки было решено поставить больше светодиодов и чаще. Поскольку оказалось что покупать светодиоды поштучно дороже чем купить 1.5 метра ленты и выпаять их оттуда был выбран более экономный вариант (выпаивать светодиоды из ленты).
Сами светодиоды 3528 разместились на 4-х полосках 6 мм шириной и 238 мм длиной по 3 светодиода последовательно в 15 параллельных сборках на каждой из 4-х полосок (разводка плат для светодиодов прилагается). После припайки светодиодов и проводов получается следующее:

Полоски закладывается по две вверху и внизу проводами к краю монитора в стык в центре:

Номинальное напряжение на светодиодах 3.5В (диапазон от 3.2 до 3.8 В), так что сборка из 3-х последовательных светодиодов должна питаться напряжением порядка 10.5В. Так что параметры регулятора нужно пересчитать:

Максимальное необходимое нам напряжение для ленты - 10.5В. Т.е. максимальное значение R2 = 1000*(10.5/1.275-1) = 7.23кОм. Минимальное напряжение при котором сборка из светодиодов еще хоть как-то светится - около 4.5 вольт, т.е. минимальное значение R2 = 1000*(4.5/1.275-1) = 2.53кОм. R2 у нас состоит из переменного резистора RV1 и многооборотного подстроечного резистора RV2. Сопротивление RV1 получаем 7.23кОм - 2.53кОм = 4.7кОм, а RV2 выставляем примерно в 7.23-4.7 = 2.53 кОм и регулируем в собранной схеме для получения 10.5В на выходе LM2941 при максимальном сопротивлении RV1.
В полтора раза больше светодиодов потребляют 1.2А тока (номинально), поэтому рассеиваемая мощность на LM2941 будет равна Pd = (13.6-10.5)*1.2 +13.6*0.006 = 3.8 Ватт, что уже требует более солидного радиатора для отвода тепла:

Собираем, подключаем, получаем гораздо лучше:

Достоинства:

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

Недостатки:

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

Для устранения проблемы нагрева решено было собрать регулятор яркости на базе Step-down регулятора напряжения (в моем случае был выбран LM2576 с током до 3А). Он так же имеет инвертированный вход управления On/Off, поэтому для согласования присутствует такой же инвертор на одном транзисторе:

Катушка L1 влияет на КПД преобразователя и должна быть 100-220 мкГ для тока в нагрузке около 1.2-3А. Напряжение на выходе рассчитывается по формуле:

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)

Недостатки:

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

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 .

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:

яркость,
контрастность,
четкость изображения,
цветовую гамму.

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.

Белые или составные светодиоды

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).

Квантовые точки в LED телевизоре

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.

Методы лед подсветки

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:

Плохая однородность цвета на изображении, то есть заметны яркие и темные пятна на участках где ярко включена и выключена подсветка.
На контрастных переходах появляются цветные ореолы.
На темных участках пропадают детали изображения.

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.