Полезная информация

Важная информация о светодиодных бегущих строках, видеовывесках, светодиодных экранах и аптечных крестах. Устройство, принцип функционирования и особенности продукции, а также другие полезные статьи.

 

Изучаем устройство светодиодного LED экрана: основные понятия

Изучаем устройство светодиодного LED экрана: основные понятия

В сети интернет достаточно много информации про устройство светодиодного экрана, однако, на наш взгляд, она подается не всегда целостно и это создает неудобства для читателя. Чтобы исправить эту ситуацию, мы подготовили несколько статей и разбили их следующим образом: в данном материале Вы познакомитесь с основными используемыми понятиями, в статье «Светодиодные модули и кабинеты» с составляющими светодиодного экрана, а в статье «Управление светодиодным экраном» соответственно, с видами управления.

Итак, светодиодный экран (также называемый LED экран, видеоэкран, светодиодная панель и пр.) — это высокотехнологичное изделие, содержащее большое количество компонентов со сложным принципом работы, в основе которого лежат светодиоды. Светодиоды образуют пиксели, пиксели встроены в модули, модули помещаются в кабинеты, из которых и сделан светодиодный экран.

Светодиод (светоизлучающий диод, LED) является полупроводниковым прибором, который загорается, когда электричество проходит через него. Светодиоды не содержат нити, как обычные лампочки, и они не имеют тонких деталей, которые ломаются или сгорают, служат в течение долгого времени. В зависимости от того, какой тип полупроводникового кристалла используется зависит цвет светодиода: красный, белый, зеленый и пр. Если немного поменять химический состав кристалла, то изменится получаемый цвет. Часто оболочку (корпус) светодиода окрашивают, это делается для того, чтобы без включения светодиода можно было определить какого он цвета.

Устройство светодиодного экрана

Светодиод является самым маленьким элементом по размерам, но не по важности. Во многом, именно от его стоимости складывается стоимость и самого светодиодного экрана. Модели светодиодов, зарекомендовавшие себя как более качественные, могут стоить дороже аналогичных по техническим характеристикам аналогов в несколько раз. На сегодняшний день, самыми качественными признаны модели японского производителя Nichia, немного ниже по рейтингу стоят светодиоды американского производства Cree. Дальше Samsung и Epistar (Тайвань) — их стоимость примерно одинакова, еще ниже китайские Absen, Silan multicolor и некоторые другие. Чаще всего при производстве светодиодных экранов сегодня используют китайские светодиоды Silan. Они относительно демократичны по цене и обладают большим сроком эксплуатации.

Стандартные светодиоды рассчитаны на 100 000 часов (11+ лет) непрерывного использования и на их жизненный цикл не влияет количество включений/выключений, которых происходит очень много. Яркость светодиода получившая название — техника широтно-импульсной модуляции, регулируется следующим образом — напряжение на светодиод подается не постоянно, а попеременно. И в зависимости от того, какая яркость необходима определяется время подачи тока, т.е. если нужна половина яркости, то напряжение подается половину времени от частоты рефреша.

Частота рефреша (частота обновления, Refresh)- это количество обновлений кадров за определенное время (измеряется в Гц). Например, если частота рефреша компьютерного монитора 100 Гц, то это говорит о том, что обновление картинки происходит 100 раз за 1 секунду. Этот показатель очень важен, поскольку от него во многом зависит качество изображения. Если частота рефреша будет не достаточной, то будет видно «биение» изображения — мерцание, это объясняется тем, как человек визуально воспринимает источник света. Если мерцание происходит быстро, то происходит суммирование вспышек и свет воспринимается горящим постоянно. На сегодняшний день частота рефреша в светодиодных экранах составляет не менее 600 Гц, чаще всего этого достаточно.

Светодиоды являются настоящими незамеченными героями в мире электроники. Они делают десятки различных работ и встречаются во всех видах устройств. Среди прочего они формируют числа на электронных часах и говорят, когда наши приборы включены. В принципе, светодиоды — просто крошечные лампочки, которые легко вписываются в электрические цепи. Один или несколько объединенных светодиодов образуют пиксель.

Пиксель — светящаяся точка, это самая маленькая единица изображения. Для создания всего многообразия цветов передаваемых пикселем, используют, чаще всего, всего три разных по цвету светодиода: красный, зеленый и синий (обозначаемые R, G и B, соответственно). Для создания больших пикселей, диаметр которых может достигать 80 мм (применяемые в светодиодных экранах для медиафасадов), количество светодиодов увеличивают, например: 2R1G1B — т.е. 2 красных, 1 зеленый и 1 синий. То, сколько и какого цвета светодиодов использовать определяют с учетом наилучшего приближения к балансу белого цвета. Качественный белый цвет будет только тогда, когда красный, зеленый и синий цвета будут в соотношении 1 : 4,6 : 0,16. В случае отклонения от этого соотношения, белый цвет будет иметь отклонения, например: голубовато-белый или желтовато-зеленый.

Разрешение светодиодного экрана — количество пикселей на 1 м2 LED экрана. Оптимальным разрешением для экрана шириной 4м. и высотой 3м. считается разрешение не менее 256х192, т.е. 256 пикселей по горизонтали и 192 по вертикали. Это значение достигается при шаге пикселя 15,6 мм.

Шаг пикселя – расстояние от центральной точки одного пикселя до центральной точки соседнего пикселя. Соответственно, чем больше шаг, тем ниже разрешение экрана. Шаг пикселя получил обозначение латинской буквой «Р», например, P6 – означает LED экран с шагом пикселя 6 мм.

Устройство светодиодного экрана

Рассматривая устройство светодиодного экрана: выбор шага пикселя является очень важным моментом при покупке: уменьшение шага всего на пару миллиметров, значительно увеличивает плотность светодиодов, а следовательно и разрешающую способность экрана. Оценить необходимый шаг пикселя можно следующим образом: он прямо пропорционален рекомендуемому расстоянию просмотра, т.е. на экран с шагом пикселя 10 мм. рекомендуется смотреть на расстоянии 10 метров, для экрана с шагом пикселя 16 мм – 16 метров, для 25 мм – 25 метров. Если расстояние будет меньше, то зритель сможет различать отдельные пиксели, если больше то наоборот, не будет видно мелких деталей. Соответственно, для определения шага пикселя необходимо знать на каком расстоянии от светодиодного экрана будет находится преобладающая часть зрителей.

Существует несколько способов объединения светодиодов в пиксели, называемые пиксельной конфигурацией. На сегодняшний день, используется два основных: DIP и SMD.

Конфигурация DIP — это принцип имплантирования каждого диода в монтажную плату в своем собственном корпусе. Благодаря тому, что один пиксель формируется из ряда светодиодов, увеличивается надежность и общий уровень яркости экрана.

Модули конфигурации DIP чаще всего используются в уличных светодиодных экранах, они обладают повышенной яркостью, усиленной маской защиты от механических повреждений, устойчивы к отрицательным температурам, влаго- и пылезащищены. Кроме того, имеют хорошую стабильность цвета и работают по технологии виртуальных пикселей, которая позволяет образовывать, так называемый, «виртуальный пиксель» — физически его нет, но для человеческого глаза создается иллюзия его присутствия. Благодаря этому, появляется возможность улучшить резкость в несколько раз, и сделать изображение более детальным и реалистичным. К недостаткам DIP модулей можно отнести малый угол обзора.

Угол обзора — это угол, в пределах которого зритель наблюдает яркость изображения от 50% до 100%. Максимальное значение яркости будет в том случае, если на плоскость экрана смотреть перпендикулярно. Для экранов конфигурации DIP угол обзора составляет 120 градусов по горизонтали и 60 градусов по вертикали, для SMD конфигурации 120 градусов по горизонтали и 120 градусов по вертикали.

Устройство светодиодного экрана

Конфигурация SMD. Это последняя разработка значительно повлиявшая на устройство светодиодного экрана. Её отличительная особенность заключается в том, что три разных по цвету светодиода объединяются в один корпус, иногда их обозначают RGB (3 в 1). Технология SMD обеспечивает более качественную и четкую цветопередачу. Они применяются обычно для светодиодных экранов с небольшим шагом пикселя внутри помещений — концертных и спортивных залах, телестудиях, вокзалах и аэропортах. Пиксели конфигурации SMD, как правило, имеют меньшую яркость, она составляет примерно 1200-3000 кд/м2, в отличии от яркости пикселей конфигурации DIP (6000-10000 кд/м2), но этого для использования внутри помещений достаточно, иначе зрителей будет слепить. Они обладают более низким электропотреблением, они тоньше, и соответственно легче, обладают хорошей стабильностью цвета, большим углом обзора, насыщенной палитрой цветов. В последнее время данная технология получила распространение и на светодиодные экраны уличного применения.

Устройство светодиодного экрана

Светодиоды имплантированные в монтажную плату по технологии DIP и SMD образуют светодиодный модуль, но об этом в следующей статье рассматривающей устройство светодиодного экрана: «Светодиодные модули и кабинеты».

 

Изучаем устройство светодиодного LED экрана: модули и кабинеты

Светодиодные модули и кабинеты

В предыдущей статье «Устройство светодиодного экрана: основные понятия» мы рассмотрели основные используемые понятия, а сейчас давайте узнаем, что такое светодиодные модули и кабинеты.

Светодиодные модули — это плата, с лицевой стороны которой размещены светодиоды, а с обратной — электронные элементы. Разные производители выпускают модули разных размеров: 130х65мм, 160х160 мм, 256х256 мм и др. В состав модуля входит: светодиодная маска, светодиоды и монтажная плата.

Светодиодные модули

Кабинет — представляет собой герметичный корпус, с лицевой стороны которого находится несколько светодиодных модулей, а внутри составляющие элементы: блоки питания, охлаждение, принимающая карта. Такая конфигурация кабинета может позволить ему быть самостоятельной единицей светодиодного экрана и работать независимо от всего экрана.

Светодиодные модули

Габариты кабинета определяются размерами входящих в него модулей и их количеством. Например, 36 модулей размером 160х160 мм составляют самый распространенный по размерам кабинет 960х960 мм.

Светодиодные модули и кабинеты

Для состыковки кабинетов между собой, они оснащаются специальными замками. Конструкция современных замков позволяет стыковать между собой кабинеты практически идеально без потери даже небольшого шага пикселя. Использование таких замков позволяет сделать экран мобильным и достаточно быстрым по сборке.

Крепления светодиодных экранов

Светодиодные экраны устанавливаются в различных местах и для того чтобы обеспечить экрану отличную работоспособность и защитить его от внешних повреждений, светодиодные кабинеты имеют специальную защиту IP, которая разделена на классы.

Защита IP – это классификация степеней защиты электрооборудования от попадания в него каких-либо предметов и воды в соответствии с международным стандартом IEC 60529 разработанным Европейским комитетом по электротехнической стандартизации (CENELEC).

Рейтинг IP обычно имеет два цифры:

Защита от твердых предметов или материалов;

Защита от жидкостей (воды).

Например, рейтинг IP 54: 5 — описывает уровень защиты от твердых предметов, а 4 описывает уровень защиты от жидкостей.

Также для одной из цифр может использоваться символ «X», который говорит о том, что у изделия имеется только один класс защиты. Например, IP X1: защита только от вертикально падающих капель воды, конденсата.

Классификация защиты от твердых предметов:

0

нет защиты

1

от твердых предметов более 50 мм, нет защиты от сознательного контакта

2

от твердых предметов более 12 мм, например, пальцы человека

3

от твердых предметов размером более 2,5 мм (инструменты и провода)

4

от твердых предметов размером более 1 мм (инструменты, провода, и маленькие провода)

5

от пыли ограниченного количества. Полная защита от контакта

6

полностью защищен от пыли и контакта

Классификация защиты от жидкостей:

0

нет защиты

1

от вертикально падающих капель воды, например, конденсата

2

от прямых струй воды до 15° от вертикали

3

от прямых струй воды до 60° от вертикали

4

от распыляемой воды падающих в любом направлении

5

от низконапорных струй воды со всех направлений

6

от временного затопления водой, например, для использования на корабельных палубах.

7

от кратковременного погружения в воду на глубину до 1м

8

от длительного погружения в воду на глубину более 1м

9

от длительного погружения под давлением

Важным моментом является обслуживание кабинета, он может быть с передним или задним доступом. Светодиодные модули с доступом с лицевой стороны сложнее и дороже, однако позволяет установить экран на конструкции небольшой толщины ближе к стене. Экраны с доступом с оборотной стороны обычно устанавливаются на конструкциях, имеющих свободный доступ к задней части экрана.

Светодиодные модули и кабинеты

Состыкованные светодиодные кабинеты в единую конструкцию образуют светодиодный экран. В зависимости от того в каких целях он используется, применяется та или иная система управления. Об этом подробнее в статье «Управление светодиодным экраном».

 

Системы управления светодиодным LED экраном

Эфир недоступен на светодиодном экране

В предыдущих статьях мы уже познакомились с основными используемыми понятиями и составляющими светодиодного экрана, а в этой статье рассмотрим как происходит управление светодиодным экраном.

Первоначальное изображение, предназначенное для демонстрации на LED экране, подготавливается в виде видеоролика в формате (*.avi, *.mpg). Затем он переводится видеоконтроллером или компьютером, который управляет экраном, в цифровой поток, идущий на микросхемы драйверов постоянного тока, которые уже подают напряжение в определенной последовательности на светодиоды экрана.

Качество изображения в немалой степени зависит от возможностей системы управления светодиодным экраном, которая может быть синхронной или асинхронной.

 

Схема управления светодиодным LED экраном

Схема управления светодиодным LED экраном

При синхронной системе управления LED экран показывает то же самое изображение что и компьютер, можно сказать, отображает видео информацию “в прямом эфире”. Например, можно вести трансляцию с видеокамеры, установленной на каком-нибудь мероприятии. Данная система управления состоит из карты передающей сигнал и нескольких карт принимающих сигнал. В компьютер управляющий экраном устанавливается передающая карта, а в кабинеты экрана — принимающие карты, все они соединяются между собой UTP-кабелем. Синхронная система управления позволяет вводить информацию с внешних устройств: видеокамеры, ТВ-тюнера и т.д. и хранить видеофайлы в памяти управляющего компьютера.

При асинхронной системе контент на экран заносится посредством выгрузки в память контроллера. Обычно для этого используют флэш-карту или сетевой кабель. Асинхронная система состоит из контроллеров, количество которых определяется размерами экрана. Такая система управления позволяет экрану работать автономно без использования управляющего компьютера по заданной программе.

 

Важные характеристики светодиодного экрана при покупке

Уличный светодиодный LED экран

1. Плоскость поверхности экрана.

К равномерности лицевой части светодиодного экрана предъявляются высокие требования: поверхность должна быть идеально ровной, отклонения по всей поверхности экрана допускаются не более ±1 мм, иначе могут возникнуть искажения изображения и “мертвые зоны”, наиболее заметные при просмотре изображения под углом с наибольшим отклонением. Равномерность плоскости зависит от точности геометрии как самого кабинета так и модулей.

Не работающие пиксели - характеристики светодиодного экрана

2. Яркость

люксметр, яркость - характеристики светодиодного экрана Яркость для измерения яркости светодиодных экранов, используют понятие — выход кандел на квадратный метр (кд/м2). Чем выше число, тем выше яркость экрана. Обычно, для внутренних экранов яркость составляет ≥ 800 кд/м2, для уличных ≥ 4000 кд/м2, если уличный экран находится под прямой солнечной засветкой, то ≥ 6500 кд/м2, иначе изображение может быть тусклым. Яркость светодиодного экрана, в основном, зависит от применяемых светодиодов. Её можно измерить специальным приспособлением — люксметром. Этот прибор переводит световую энергию в энергию электрического тока, и измеряет этот фототок микроамперметром.

Эксплуатация светодиодного экрана на максимальной яркости значительно снижает срок службы оборудования — это необходимо учитывать заранее, когда вы хотите купить светодиодный экран. Практичнее подбирать параметры яркости превышающие требования, а затем при использовании, уменьшать лишнюю яркость изменением настроек — это увеличит срок эксплуатации Вашего экрана.

3. Угол обзора

Угол обзора — напрямую влияет на количество зрителей, и, конечно, нужно стремиться к увеличению этого показателя. Он, в основном, зависит от устройства светодиодного чипа. Как правило, для конфигурации SMD - угол 120°/120° (горизонталь/вертикаль), для конфигурации DIP - 120°/60° (горизонталь/вертикаль).

угол обзора - характеристики светодиодного экрана

4. Баланс белого

Баланс белого – от этой характеристики светодиодного экрана зависит качество белого цвета. Идеально белый цвет будет только тогда, когда красный, зеленый и синий цвета будут в соотношении 1:4,6:0,16. В случае отклонения от этого соотношения, белый цвет будет иметь отклонения. Например, он может быть голубовато-белым или желтовато-зеленым.

Баланс белого - характеристики светодиодного экрана

5. Частота обновления

Частота обновления — еще одна важнейшая характеристика, особенно для телестудии. Если светодиодный экран будет иметь низкие показатели частоты обновления, то при видеосъемке изображения на экране будут видны мерцания и “биение” изображения разделенные поперечными линиями. В основном, эта характеристика составляет ≥1000 Гц, а иногда требуется 3000 Гц или более.

Частота обновления - характеристики светодиодного экрана

6. Глубина цвета

Глубина цвета: богатая цветовая гамма современных светодиодных экранов реализуется за счет комбинирования светодиодов основных цветов — красный, зеленый, синий (RGB) и достигает 16,5 миллионов цветов. От этой характеристики светодиодного экрана зависит насколько точно и достоверно отображается реальное изображение на дисплее.

Глубина цвета - характеристики светодиодного экрана

7. Защита от внешней среды.

Уличный светодиодный экран прежде всего должен иметь хорошую гидроизоляционную защиту. Корпус, кабели и разъемы должны противостоять любой погоде на улице. Обязательно обратите внимание на IP-уровень экрана.

IP — это международный стандарт защиты электрооборудования от внешних воздействий, действующий и на территории России. Маркировочный код выглядит так: IPXX, где ХХ две цифры. Первая цифра дает представление о защите от прикосновения человеком к токоведущим частям и о защите от механических повреждений (проникновения твердых предметов). Вторая цифра определяет степень защиты от проникновения влаги.

Уличный светодиодный LED экран

8. Не работающие пиксели.

Чаще всего это происходит из-за не исправного кабеля или плохого контакта в разъеме. Если вы столкнулись с такой проблемой, позвоните нашему техническому специалисту, мы проконсультируем Вас по этому вопросу.

 

Не работающие пиксели.

9. Разница в цвете между модулями.

Это вызвано в основном из-за некачественных соединений и коннекторов между модулями, либо в виду несовершенства системы управления.

Характеристики светодиодного экрана. Подводим итоги:

Таким образом, перечисленные технические характеристики светодиодного экрана являются важными моментами, на которые стоит обратить особое внимание, если вы планируете купить светодиодный экран.