Общие сведения
Само название "светодиодный экран" (LED-screen) говорит о технологии воспроизведения информации экранами данного типа. В экранах используются светодиоды - небольшие полупроводниковые приборы, излучающие свет при прохождении электрического тока. Каждый светодиод излучает монохромный цвет определённой длины волны - красный, синий, зелёный. Для получения полноцветного экрана используются светодиоды всех указанных цветов. Основное преимущество светодиодных экранов, обеспечивающее их всё более широкое распространение - исключительно высокая яркость и всепогодность, что позволяет использовать их в уличных условиях при солнечном свете.
RGB светодиоды, При размещении в одном светодиоде кристаллов красного, зеленого и синего цвета получают полноцветные или RGB светодиоды, которые потенциально могут синтезировать любой оттенок. На практике, поддерживаемая RGB контроллерами градация тока не позволит получить больше 16 777 216 оттенков в "цифре", а первоначальный дисбаланс цветности RGB светодиодов, вызванный невозможностью абсолютно точно подобрать кристаллы так, чтобы при прохождении через них одинакового тока результирующий цвет свечения был белым без оттенков, и требующий корректировки управлением, может снизить число реально синтезируемых оттенков вплоть до 65 536. Но основная проблема при использовании как полноцветных светодиодов, так и RGB сборок из дискретных светодиодов, заключается в поддержании неизменности выбранного оттенка в процессе эксплуатации. Возникает эта проблема из-за различий в скорости деградации кристаллов обусловленных как различиями в свойствах кристаллов так и различиями в условиях отвода тепла от различных участков общей теплоотводящей подложки. Применение качественных светодиодов отчасти решает данную проблему, но остается необходимость периодической коррекции управления. Полностью решить задачу можно только использовав схему автоматического баланса белого., По этой же причине не снискали популярности матричные или белые RGB светодиоды, представляющие собой матрицу из красных, зеленых и синих (или желтых и синих) светодиодов, с интегрированной пассивной балансной схемой. Если в начале эксплуатации они и показывают довольно хорошие результаты, то, по прошествии небольшого количества времени, из-за относительно более высокой скорости деградации синих кристаллов, баланс белого нарушается и цвет свечения сначала "теплеет", а ближе к середине срока службы становится практически желтым., Проблема плавающего баланса белого, хотя и не в такой степени, свойствена всем типам источников, и ее в любом случае предстоит решать тем или иным способом. Тем не менее, в декоративной подсветке и сувенирной продукции, RGB светодиоды имеют неоспоримые преимущества – малые размеры, большое количество синтезируемых цветов, низкие потребление и температура, высокий ресурс, все это выгодно отличает RGB светодиоды от других типов источников декоративного света.
Пиксель (pixel). Наименьшим элементом изображения в светодиодном экране является пиксель. Каждый пиксель состоит из одного или нескольких светодиодов (см. рисунок). В полноцветных экранах каждый пиксель состоит из синих, зеленых и красных светодиодов, общим количеством до 8. Благодаря встроенному процессору получают все основные цвета и белый цвет с оттенками Пиксели могут иметь размеры (диаметр) от 5 до 50 мм
Модуль. Пиксели объединяются в стандартные конструкционные элементы - модули, имеющие у разных производителей различные размеры, например: 130 х 65 см, 50 х 50 см, 88х88 см, 100 х 100 см и др. Модуль включает в себя определённое количество пикселей, зависящее от их диаметра. Модульное построение позволяет создавать экраны любых размеров, при этом сохраняя их мобильность и ремонтопригодность.
Шаг (pitch). Физическое расстояние между центрами двух соседних пикселей. Чем меньше шаг, тем выше разрешение, тем, соответственно, выше качество изображения.
Светодиодов на пиксель (LEDs per pixel): количество и расположение красных, зеленых и синих светодиодов в одном пикселе
Угол светодиода (LED angle): номинальная характеристика светодиода, устанавливаемая его производителем, показывающая максимальное боковое отклонение, при котором светодиод виден с достаточной яркостью. При расположении наблюдателя перпендикулярно экрану яркость изображения максимальна, при взгляде со стороны яркость падает. Угол замеряется при уменьшении яркости изображения в два раза относительно яркости при перпендикулярном взгляде. Угол светодиода может быть в диапазоне от 70 до 120 градусов
Угол обзора (viewing angle): показывает реальный угол обзора, при котором яркость изображения падает в два раза относительно яркости при перпендикулярном взгляде. Угол обзора может быть в диапазоне от 100 до 160 градусов
Графическое разрешение (graphic definition): количество пикселей, имеющихся на экране. Указывается так: горизонтальное разрешение Х вертикальное разрешение
Разрешение (resolution): количество пикселей в одном квадратном метре.
Стандартная яркость (standard brightness): яркость излучаемого модулем света, измеренная в канделах на квадратный метр (NIT)
Однако данные технологии все же не позволяют добиться большого разрешения изображения, из-за относительно больших элементов изображения (пикселей). Поэтому имеет смысл использовать экраны больших размеров, предназначенные для обзора на значительном расстоянии (десятки и сотни м). При большом шаге необходимо увеличивать дистанцию просмотра для сохранения качества изображения, т.к. светодиод является практически точечным источником света, из-за чего проявляется дробление изображения. В первом приближении можно считать, что дистанция обзора экрана связана с размером (шагом) пикселя следующим соотношением:
- минимальная дистанция (м) = шаг (мм)
- максимальная дистанция (м) = 10 х шаг (мм)
Минимально допустимое разрешение, обеспечивающее приемлемое воспроизведение видеосигнала 192 х 256 пикселей.
При изготовлении светодиодных экранов используются разные методы компоновки светодиодов.
Светодиодные кластеры - излучающие приборы с некоторым количеством светодиодов, помещенных в общий влагозащищенный и светоизолированный корпус. Один кластер соответствует одному пикселю изображения. Технология используется для изготовления больших уличных экранов
Светодиодные матрицы - совокупность диодов на поверхности экрана. Здесь пиксель конструктивно не оформлен, но каждый светодиод принадлежит строго определенному пикселю, и управление осуществляется пикселем как единым целым. Данная технология используется при изготовлении экранов для работы в помещениях.
Виртуальные пиксели. Здесь светодиоды не закреплены за конкретными пикселями, программным образом оперативно создаются пиксели из нескольких соседних светодиодов. Это позволяет искусственным образом существенно увеличить разрешение экрана. При объединении пикселей как вертикально, так и горизонтально количество видимых пикселей удваивается. Получается очень качественное изображение, как будто на экране в четыре раза больше пикселей
Технология поверхностного монтажа (SMT). Светодиоды микроскопического размера помещаются в единый корпус, который припаивается прямо к печатным проводникам. Это позволяет достичь очень высокого разрешения, что уменьшает дистанцию обзора. Такие экраны обычно используются в помещении, т.к. светодиоды влагопроницаемы. Однако, при использовании очень ярких светодиодов и специального влагозащитного полотна экраны данного типа можно устанавливать и на улице.
Светодиодные матрицы - совокупность диодов на поверхности экрана. Здесь пиксель конструктивно не оформлен, но каждый светодиод принадлежит строго определенному пикселю, и управление осуществляется пикселем как единым целым. Данная технология используется при изготовлении экранов для работы в помещениях.
Виртуальные пиксели. Здесь светодиоды не закреплены за конкретными пикселями, программным образом оперативно создаются пиксели из нескольких соседних светодиодов. Это позволяет искусственным образом существенно увеличить разрешение экрана. При объединении пикселей как вертикально, так и горизонтально количество видимых пикселей удваивается. Получается очень качественное изображение, как будто на экране в четыре раза больше пикселей
Технология поверхностного монтажа (SMT). Светодиоды микроскопического размера помещаются в единый корпус, который припаивается прямо к печатным проводникам. Это позволяет достичь очень высокого разрешения, что уменьшает дистанцию обзора. Такие экраны обычно используются в помещении, т.к. светодиоды влагопроницаемы. Однако, при использовании очень ярких светодиодов и специального влагозащитного полотна экраны данного типа можно устанавливать и на улице.
Источники изображения
Светодиодные экраны способны воспроизводить видеоизображение с различных источников:
- Компьютеры
- Компьютерные сети (в том числе Интернет и Интранет)
- Системы видеоконференцсвязи
- DVD-проигрыватели
- Видеомагнитофоны
- Видеокамеры
- Приемники спутникового и кабельного телевидения
- Системы промышленного видеонаблюдения
Управление светодиодным экраном
Управление экраном осуществляется с помощью обычного персонального компьютера через контроллер. В компьютере должно быть установлено специальное программное обеспечение. В зависимости от предназначения экрана система управления может быть как встроена, так удалена от экрана. Поддерживается передача данных по протоколу TCP/IP, что позволяет передавать данные и управлять экраном по сетям или радиоканалам. Единственным ограничением является пропускная способность канала (для передачи графической информации она должна быть очень большой).
Области применения
Высокая яркость и большой размер изображения позволяют использовать светодиодные экраны в различных мероприятиях с привлечением большого количества зрителей. Основными областями использования светодиодных экранов являются:
- наружная реклама
- шоу-бизнес
- сферы развлечения
Существует возможность аренды светодиодных экранов на кратковременный срок. Экраны собираются на месте аренды, закрепляются на специальных подвесках, стойках. Особого внимания заслуживают автономные мобильные экраны, смонтированные на грузовиках, не требующих подвода электропитания.
Преимущества светодиодных экранов:
- Светодиодные экраны относятся к классу активных экранов, т.е. его поверхность является как модулятором, так и источником света, в отличие от проекторов, видеостен и других устройств, в которых источник света отделен от экрана. При прямом попадании солнечного света изображение светодиодного экрана не теряет контрастность, особенно при использовании серых фильтров, ослабляющих внешний свет
- Светодиодные экраны не требуют внутреннего охлаждения (вентиляторов), поэтому их можно использовать в помещениях с загрязненным воздухом, в помещениях, где предъявляются повышенные требования к малошумности
- Контроллеры и программное обеспечение экрана позволяют работать ему без участия оператора по заданным установкам, управление может осуществляться дистанционно.
