Как устроен LEDэкран

 

1. Что такое LED панель?

 LED панель / экран / дисплей – это состоящий из нескольких корпусов видеодисплей с плоским экраном, в основе технологии изготовления которого лежат светодиоды. Светодиоды образуют пиксели, из пикселей состоят модули, модули помещаются в корпусы, из которых и сделана LED панель.

 Схема «пиксель-модуль-корпус»:

shema

 2. От чего зависит стоимость светодиодного экрана?

 Конечная стоимость светодиодного экрана зависит от двух главных факторов:

 а) разрешения (или общего количества светодиодов на один квадратный метр экрана);

 б) размера экрана (т.е. его площади).

 Поскольку данные факторы зависят от желания потребителя, заранее определить стоимость светодиодного экрана не представляется возможным.

3. Что такое LED?

 LED (Light Emitting Diode) – это светоизлучающий диод или, другими словами, полупроводник, который излучает видимый свет, когда через него проходит электричество. Светоизлучение зависит от электронов, циркулирующих между анодами и катодами, а получаемый цвет (который может быть красным, зеленым, синим, янтарным, белым…) зависит от использованного материала.

4. Что такое пиксель?

 По определению, пиксель – это светящаяся точка, присутствующая на любом светодиодном устройстве, начиная с простейшего текстового однострочного дисплея до полноцветного экрана. Такая светящаяся точка может быть образована при помощи одного или нескольких светодиодов в зависимости от размеров и характеристик устройства. Чаще всего, их три – красный (обычно обозначаемый R), зеленый (G) и синий (B). Для больших пикселей используются от 4 светодиодов (2 красных, один зеленый и один синий) и более. В светодиодных экранах с расстоянием между пикселями более 20 мм используются кластеры – конструктивно объединенные группы диодов (например, 8 красных, 6 зеленых, 2 синих). Количество светодиодов каждого цвета обычно выбирают с учетом максимального приближения к балансу белого цвета.

5. Чем отличается пиксельная конфигурация SMD и DIP?

 Существует два основных вида пиксельной конфигурации – DIP, при которой светодиоды имплантируются в монтажную плату по отдельности, и SMD, когда светодиоды имплантируются не по отдельности, а в виде единого целого (одного пикселя). На рисунках 1, 2, 3 изображена технология DIP, на рисунке 4 – технология SMD. Остановимся на ней подробнее. Итак, SMD (Surface Mounting Device) расшифровывается как устройство внешнего закрепления и представляет собой новое направление в области визуальных электронных технологий: революция, совершенная технологией SMD, заключается в миниатюризации всех электронных компонентов, в т.ч. светодиодов. Компоненты SMD монтируются на поверхность электронной панели без проникновения внутрь (в отличие от технологии DIP, иногда называемой PHT (Plating Through Holes), что означает «установка через отверстия»). Таким образом, SMD светодиоды – это светодиоды, установленные на внешнюю поверхность монтажной платы, когда аноды и катоды не проходят сквозь отверстия в ней. Использование технологии SMD придает светодиодам еще одну важную особенность: благодаря миниатюризации стало возможным поместить три светодиода разных цветов в одну оболочку, образующую трехцветный светодиод. Возможность визуализировать сразу три цвета одновременно (красный, зеленый и синий) в одном светодиоде позволяет создавать экраны с еще меньшим пиксельным шагом, что, в свою очередь, ведет к более высокому разрешению и повышению качества изображения.

pixel

smd

6. Что такое пиксельный шаг (или шаг пикселя)?

 Пиксельный шаг светодиодного экрана – это расстояние между пикселями (от центра одного пикселя до центра соседнего пикселя), выраженное в миллиметрах. Этот важнейший параметр определяет расстояния для просмотра:

 а) чем меньше пиксельный шаг, тем короче минимальная дистанция для просмотра и тем выше общее число пикселей на экране (и, следовательно, выше стоимость за квадратный метр);

 б) чем шире пиксельный шаг, тем больше будет минимальная дистанция для просмотра и тем меньше пикселей поместится на экране (что, соответственно, снизит стоимость дисплея).

 Таким образом, шаг пикселя определяет плотность светодиодов, которую часто называют разрешением. Важно помнить, что сокращение пиксельного шага уменьшает плотность в геометрической прогрессии: например, уменьшение пиксельного шага на 50 % поведет к увеличению количества пикселей в 4 раза.

 Шаг пикселя принято обозначать английской буквой P. Например, название модели Dostex-P16 говорит о том, что пиксельный шаг у данного экрана – 16 мм.

shag pixel 

7. Что такое разрешение (или разрешающая способность) экрана?

 Разрешение – это не что иное, как количество пикселей на каждый квадратный метр экрана. Следовательно, разрешение обратно пропорционально пиксельному шагу: чем меньше расстояние между двумя пикселями, тем выше разрешение (поскольку в этом случае на экране находится большее число светодиодов). Например, экран с пиксельным шагом 20 мм имеет разрешение 2034 пикселей: данный показатель получен путем

 1) деления длины одного модуля (975 мм) на длину пиксельного шага (20 мм). Полученная величина показывает количество пикселей в одной линии – 975:20 = 48 пикселей.

 2) умножения количества пикселей в одной линии на общее число линий, в нашем примере – 48х48 = 2304 пикселя.

 Пользуясь данной формулой, мы можем определить, что экран с пиксельным шагом в 30 мм имеет разрешение 1024 пикселя на модуль, в то время для экрана с шагом пикселя 10 мм этот показатель будет равен 9216 пикселей на модуль. Важно отметить, что уменьшение пиксельного шага всего лишь на несколько миллиметров, увеличивает плотность светодиодов (а значит и разрешающую способность экрана) в геометрической прогрессии.

 Помните: чем меньше пиксельный шаг, тем короче минимальная дистанция для просмотра. Чем выше общее количество пикселей на экране, тем лучше качество изображения.

 shag pixel

8. Что такое резкость экрана?

 «Резкость» - это количество пикселей по всей вертикали и по всей горизонтали экрана. Например, 96х96 пикселей – это низкая резкость, 256х192 – средняя, 640х480 – высокая. Уровень резкости, таким образом, соотносится с понятием пиксельного шага. Чтобы упростить и прояснить терминологию, можно сказать, что РАЗРЕШЕНИЕ относится к одному модулю, в то время как РЕЗКОСТЬ относится ко всему экрану, когда все модули уже соединены между собой.

 shag pixel

9. В чем состоит разница между экранами одного размера, но с разным пиксельным шагом?

 Разница состоит в оптимальной дистанции для просмотра. Светодиодный экран с более высоким разрешением (а значит с меньшим пиксельным шагом и с большим количеством светодиодов на квадратный метр) имеет лучшее качество изображения, подходящее даже для просмотра с короткой дистанции. Экран с меньшим разрешением (и, следовательно, с более крупным пиксельным шагом и меньшим количеством светодиодов на квадратный метр) демонстрирует изображение более низкого качества, подходящее для просмотра с больших расстояний. Важно прояснить, что уровень разрешения выбирается с учетом той дистанции, с которой будет происходить обзор, когда экран будет установлен: если на экран будут смотреть с расстояния 300 м, то нет необходимости выбирать модель с высокой резкостью: человеческий глаз просто не в состоянии различить мелкие детали с далекого расстояния. С другой стороны, экран, на который будут смотреть с расстояния в 30 м, нуждается в более высоком уровне резкости, поскольку с такого расстояния человеческий глаз способен различить довольно мелкие детали. Для сравнения мы приводим таблицу, на которой представлены два гипотетических экрана одного размера, но с разной резкостью: первый (рис. 1) имеет более высокую резкость и, следовательно, подходит для просмотра с небольших дистанций; второй (рис. 2) имеет не такую высокую резкость и подходит для просмотра с больших дистанций. Чтобы лучше понять концепт дистанции для просмотра, пожалуйста, посмотрите на картинки сперва с расстояния в несколько сантиметров, а затем с трех метров: даже с учетом того, что изображения имеют разные уровни резкости, если смотреть на них с расстояния в три метра, качество изображения кажется одинаковым.

picture

 10. Что такое минимальное и максимальное расстояние для просмотра?

 Минимальное и максимальное расстояние для просмотра определяется в зависимости от двух основных характеристик экрана: пиксельный шаг и размер экрана. а) минимальное расстояние для просмотра подсчитывается путем перевода пиксельного шага в метры. Например, большой экран с пиксельным шагом 10 мм имеет минимальное расстояние для просмотра 10 м, в то время как экран с пиксельным шагом 20 мм имеет минимальное расстояние для просмотра 20 м. б) максимальное расстояние для просмотра зависит от размеров экрана и может быть подсчитано путем умножения на 10 и перевода в метры количества квадратных метров в экране. Например, площадь 4х3 метра (=12 кв. м) обеспечивает максимальную дистанцию в 120 метров.

 Говоря о максимальном расстоянии для просмотра, следует уточнить два понятия: «разборчивость» и «видимость». «Разборчивость» показывает дистанцию, с которой изображение различимо. «Видимость» определяет то расстояние, с которого изображение привлекает внимание, даже если картинка не совсем различима. Обычно показатель видимости в два раза больше показателя разборчивости (в нашем примере разборчивость 120 м = видимость 240 м). В отношении транслируемого текста, разборчивость зависит от размера шрифта. Считается, что каждый сантиметр может быть прочитан с расстояния в 5 метров. Например, 10 см текста читабельны с расстояния в 50 м.

11. Можно ли транслировать видео на светодиодном экране?

 Конечно же можно. Главной областью применения светодиодных экранов является прямая трансляция видео во время концертов, спортивных соревнований и телевизионных программ. При трансляции видео следует помнить, что для того, чтобы достичь качественного изображения, минимальный уровень разрешения должен быть 192х128 пикселей. Светодиодные панели функционируют как огромные мониторы, они способны транслировать в реальном времени все, что транслируется через монитор ПК, будь то DVD или живой концерт.

12. Что такое 16 битная технология?

 При использовании 8 битной технологии, которая ухудшает изображение в процессе обработки видео, экраны способны визуализировать 256 цветовых уровней для каждого из трех основных цветов – т.е. 16.8 миллионов цветов в сумме. При использовании 16 битной технологии для каждого цвета можно управлять видео без какого-либо ощутимого (заметного) изменения качества (человеческий глаз не способен заметить эти изменения). После данной обработки (называемой Гамма-коррекцией) становится возможным визуализировать 65 000 уровней цвета для каждого из трех основных цветов, т.е. 280 триллионов цветов в сумме.

 cveta

13. Что такое цветовая температура и чем она важна?

 В соответствии с международной конвенцией CIE (Международная комиссия по освещению) при оценке свойств любого источника света следует использовать единицу измерения, которая берет во внимание его цветовую характеристику. Такой единицей является «цветовая температура», которая выражается в градусах Кельвина. Низкие уровни цветовой температуры соотносятся с цветовыми тонами красного, в то время как высокие уровни температуры соотносятся с цветовыми тонами синего. При производстве светодиодных экранов чрезвычайно важно поддерживать этот параметр для визуализации высококачественного изображения. Наши экраны снабжены электронной системой выравнивания цветов, которая управляет данными параметрами автоматически согласно уровню внешней освещенности, что помогает получить постоянную цветовую температуру днем и ночью.

14. Как три светодиода различных цветов создают чистый белый?

 Это объясняется тем, что глаз человека снабжен тремя типами зрительных рецепторов (для каждого из базовых цветов), которые способны воспринимать цвет в дневное время суток. Любой другой цвет является результатом одновременной стимуляции этих трех рецепторов. Таким образом, смесь трех базовых цветов в разных процентах способна произвести любой цвет. Для создания чистого белого цвета базовые цвета смешиваются в следующих пропорциях: 50% зеленого, 30% красного и 20% синего. Наши технологии позволяют достичь 280 триллионов цветов. Такая богатая палитра является гарантией превосходного качества изображения и безупречной способности воспроизведения.

15. Что такое угол обзора / видимости?

 Углом обзора экрана принято считать тот угол, внутри которого уровень яркости дисплея составляет 50 % от его фронтальной (непосредственной) яркости. Например, экран с фронтальной яркостью 5000 нит обладает углом обзора равном углу, при котором этот уровень яркости сокращен до 2500 нит. Такой угол обзора может варьироваться в зависимости от светодиодов и технических особенностей дисплея.

ugol

 

16. Что такое технология виртуальных пикселей?

 Технология виртуальных пикселей является технологией управления изображением, которая позволяет добиться изображения с более высокой резкостью, чем ее физический показатель. Это возможно благодаря технике, называемой «пиксельная интерполяция». Технология виртуальных пикселей способна контролировать каждый светодиод, она позволяет каждому пикселю покрывать соседний, создавая так называемый «виртуальный пиксель» (пиксель, которого не существует, но который воспринимается человеческим глазом). Уровень резкости изображения отвечает за качество и естественность картинки. Технология виртуальных пикселей способна увеличить физический показатель уровня резкости в четыре раза, благодаря чему изображение становится более детальным и реалистичным.

17. Что такое частота регенерации (обновления) изображения и в чем ее значимость?

 Частота регенерации изображения показывает, сколько раз в секунду изображение обновляется. К примеру, для компьютерного монитора этот показатель составляет 72 Гц, что означает обновление всех пикселей на экране снизу доверху 72 раза в секунду. Частота обновления изображения очень важна, так как определяет качество картинки: если она низкая, то глаз человека может видеть мерцание экрана, что вызывает головную боль и ухудшение зрения. Для сравнения приведем показатели для экранов телевизоров – частота обновления изображения большинства – 50 Гц и только некоторые модели последнего поколения достигают 100 Гц. Данный показатель для наших экранов – от 300 Гц, что почти в три раза выше наиболее современных технологий. Это достижение является результатом долгих лет исследований и экспериментов.

18. Что такое уровень контрастности изображения?

 Существует разница между светом, излучаемым дисплеем, и светом окружающей среды, который отражается от поверхности экрана. Чем меньше отражается света, тем выше контрастность, и, следовательно, четче и естественнее изображение.

19. Что такое модульная система?

 Монтажные платы с имплантированными светодиодами образуют модуль. Модульная система позволяет конструировать светодиодные экраны больших размеров путем скрепления между собой нескольких модулей в зависимости от потребностей покупателя. Наши модули могут быть разного размера. Модули соединяются между собой системой двойных замков, при этом ровное расположение пикселей обеспечивается системой автоцентрирования, которая позволяет избегать ужасных стыковочных линий. Модульная система имеет много плюсов: экран легко перевозить и собирать; его просто обслуживать и ремонтировать; нет ограничений в форме, размере и разрешении; доступно усовершенствование экранов в будущем.

 gotoviy modul

 

20. Чем отличаются наружные светодиодные экраны от экранов для использования в помещениях?

 Наружные светодиодные экраны имеют следующие отличия.

 1. Более низкий уровень разрешения изображения. Поскольку на наружные экраны смотрят в основном с большего расстояния, им не требуется такое высокое разрешение (с большого расстояния человеческий глаз не в силах различить мелкие детали). Поэтому стоимость за крупные размеры наружных экранов компенсируется более низким уровнем разрешения, достаточным для хорошего качества изображения.

 2. Уровень IP и охлаждающая система. Герметизация и уровень IP 65 гарантирует отличную защиту от попадания воды, соленого воздуха и стойкость к коррозиям, типичным для конструкций на открытом воздухе. Экран является полностью пыленепроницаемым и водостойким (его можно поливать водой). Более того, специальная система принудительной вентиляции обеспечивает стабильный уровень температуры внутри корпуса, никогда не переходящий критическую отметку.

 3. Система защиты от солнца и повреждений. Наружные светодиодные экраны снабжены специальной защитной системой, имеющей двойную функцию: во-первых, защита экрана от воздействия солнечных лучей (путем увеличения уровня контрастности изображения и достижения, тем самым, лучшего качества), а во-вторых, защита от повреждений.

 4. Яркость. Использование светодиодного экрана на открытом воздухе предполагает высокий уровень яркости, необходимый, чтобы обеспечить лучшую видимость изображения с больших расстояний и, что еще важней, противостоять прямым солнечным лучам.

21. Что собой представляет система управления LED панелью?

 Система управления светодиодными экранами схематично выглядит следующим образом.

upravlenie