Подсветка led – виды led лампочек, что нужно знать для самостоятельного монтажа и какой инструмент потребуется?

Что такое светодиодная (LED) подсветка? Ответ эксперта

LED-подсветка дисплеев – это один из многочисленных способов применения светодиодов. В промышленных масштабах её стали использовать начиная с 2008 года. На сегодняшний день светодиоды монтируют в подавляющее большинство жидкокристаллических (LCD) экранов: телевизоров, мониторов, мобильных устройств.

С 2008 года подсветка на светодиодах активно совершенствовалась и улучшалась. В данной статье поговорим о том, что такое led подсветка, какой она бывает и насколько оправдано ее внедрение в электронику.

Немного теории

Ещё 10 лет назад основным источником света в LCD-экранах были люминесцентные лампы типа CCFL, HCFL, которые проигрывали плазменным телевизорам по качеству изображения. Появление белых SMD светоизлучающих диодов с большой светоотдачей, малым энергопотреблением и габаритами в корне изменило ситуацию, благодаря чему появилось новое поколение мониторов.

В магазинах стали активно предлагать LED TV, не объясняя при этом, что на светодиодах выполнена только подсветка, а экран по-прежнему остаётся жидкокристаллическим. Масштабные рекламные акции и красивые рассказы консультантов о преимуществах светодиодного варианта способствовали резкому росту продаж LED TV и мониторов, благодаря чему на сегодняшний день они имеют полное превосходство над другими видами подсветки.

Типы светодиодной подсветки

С изобретением компактных ультраярких светодиодов, перед производителями стал вопрос: «Как их разместить, чтобы одновременно получить изображение высокого качества и сэкономить?» В поисках ответа появилось несколько типов светодиодной подсветки, среди которых выделяют два основных:

• торцевая (Edge), именуемая также боковой или краевой;
• матричная (Direct), собранная на wled или rgb led.

По способу управления свечением также существует два типа подсветки: статическая и динамическая. В первом случае яркость всех светодиодов меняется одинаково независимо от изображения. Во втором случае каждый светодиод или группа индивидуально взаимодействуют с соответствующим участком LCD-матрицы.

Edge

Светодиоды в боковой подсветке располагают одним из способов:

• по бокам;
• сверху и снизу;
• по периметру.

Выбор того или иного способа размещения зависит от размера экрана и технологии производства. В этот тип подсветки устанавливают только белые светодиоды (white LED). Излучаемый ими световой поток проходит через рассеиватель и систему из световодов, освещая, таким образом, весь экран.

Данный метод имеет три важных преимущества, которые обеспечили ему популярность. Низкая себестоимость, достигаемая за счет минимального количества используемых светодиодов и простоты системы управления. Возможность создания ультратонких моделей мониторов с выносным блоком питания, которые за счет рекламы приобрели высокую популярность у покупателей. Малое потребление энергии, что невозможно реализовать в остальных вариациях. По световым характеристикам edge подсветка занимает средние позиции и сильно зависит от качества сборки и применяемой элементной базы. Но в целом цветопередача сравнима с CCFL технологией.

В моделях телевизоров с боковой подсветкой нельзя достичь изображения высокой контрастности по двум причинам. Все светодиоды светят с одной яркостью, одинаково засвечивая тёмные и светлые участки экрана. Световоды, несмотря на свою продуманную конструкцию, не способны обеспечить равномерное распределение света по всей рабочей поверхности.

Direct

Тыльная (матричная) подсветка представляет собой матрицу, собранную из нескольких линеек со светодиодами, распределёнными по всей площади. Такой способ обеспечивает равномерный засвет всей LCD-панели, а главное позволяет реализовать динамическое управление. В результате разработчикам удалось достичь высокой контрастности изображения и насыщенности чёрного цвета.

Direct подсветку реализуют двумя способами. Первый, наиболее распространённый, собирают на белых LED или WLED, что в принципе одно и то же. Она может быть как статической, так и динамической, что зависит от модели телевизора.

Второй предполагает использовать вместо белых – RGB светодиоды. С их помощью удаётся регулировать не только яркость, но и задавать любой цвет из всего видимого спектра. За счёт высокой скорости переключения светодиоды прекрасно отрабатывают подаваемый сигнал и успевают за быстро меняющейся картинкой на экране. RGB-подсветку строят только по динамическому принципу.

Дисплеи с матричной подсветкой выделяются отличной контрастностью и цветопередачей по всей площади экрана. Это главный их плюс, который перекрывают сразу несколько недостатков, а именно:

• высокая стоимость;
• большое энергопотребление, сравнимое с CCFL технологией;
• толщина корпуса более одного дюйма.

При выходе из строя одного из светодиодов гаснет вся линейка. На экране это явление отразится в виде затемнения некоторой области. Самостоятельно заменить перегоревший элемент на аналогичный не получится, так как найти точную копию с такой же линзой практически невозможно. В итоге замене подлежит вся линейка.

О недостатках для здоровья

Сама по себе LED-подсветка независимо от способа реализации имеет несколько весомых недостатков, которые оказывают влияние не на качество изображения, а на зрение. В первую очередь – это функция широтно-импульсного модулирования. С её помощью пользователь регулирует яркость и, тем самым, ухудшает своё здоровье. Суть проблемы заключается в мерцании светодиодов с частотой выше 80 Гц, что проявляется во время снижения яркости. Зрительно такое мерцание человеческим глазом не фиксируется, но оно непрерывно раздражает нервные окончания, вызывая головную боль и усталость в глазах.

Во время просмотра телевизионных передач данный недостаток не доставляет особого дискомфорта из-за большого расстояния между зрителем и экраном, а также низкой концентрации внимания. А вот пользователи ПК и ноутбуков с LED-подсветкой оказались в тупиковой ситуации. С одной стороны, когда яркость монитора 100%, функция широтно-импульсной модуляции (ШИМ) отключена, но сильно страдает сетчатка глаза. С другой стороны, длительная работа с документами на пониженной яркости комфортнее воспринимается глазами, но теперь негатива добавляет ШИМ.

Кроме этого существуют и другие недостатки, ухудшающие зрение, проявление которых в той или иной степени зависит от технологии производства дисплеев. Например, завышенное излучение светодиодов в области близкой к ультрафиолетовому спектру.

Тем, кому дорого зрение, следует остановить свой выбор на профессиональной серии мониторов с CCFL лампами, которые по-прежнему выпускают для работы с изображениями. Они имеют высокий коэффициент цветопередачи и стоят меньше, чем продукция, собранная на RGB LED.

Несмотря на наличие недостатков, производители электронной техники не перестанут использовать led подсветку в своих устройствах, а крупные компании по-прежнему будут рекламировать так называемые LED TV. Потому что маркетинговые цели по-прежнему имеют высокий приоритет. Остаётся надеяться, что в ближайшем будущем массовое производство мониторов оснастят подсветкой более высокого качества, работающей на частоте безопасной для глаз.

Читайте так же

LED подсветка монитора своими руками / Habr

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

По ссылке можно скачать:

• AOC2216Sa Service Manual
• LM2941 и LM2576 datasheets
• Схемы регулятора на LM2941 в формате Proteus 7 и PDF
• Разводка платы для светодиодов в формате Sprint Layout 5.0
• Схема и разводка платы регулятора на LM2576 в формате Proteus 7 и PDF

Тип подсветки Direct LED или Edge LED? Выбираем лучшее

Принцип работы LCD и LED телевизоров отличается способом подсветки цветной жидкокристаллической матрицы, которая пришла на смену кинескопу традиционного телевизора. В устаревших LCD телевизионных приемниках подсветка выполнялась с помощью флуоресцентных ламп, на смену которым пришли модели со светодиодным способом формирования светового фона. Тип подсветки Edge LED и Direct LED связан с технологией размещения светодиодов: в моделях Direct LED светодиодные блоки расположены на задней поверхности ЖК матрицы, а название Edge LED выбрано для торцевого или бокового размещения светодиодных источников света.

Подсветка Direct LED

Принцип работы телевизионного приемника с ЖК экраном и технологией Direct LED заключается в установке светодиодов прямо за задней поверхностью ЖК матрицы. Такая технология обеспечивает равномерное распределение светового потока и его однородность по всей поверхности экрана. Для увеличения равномерности между ЖК экраном и светодиодами расположен рассеиватель света. Количество и форму расположения светодиодов выбирает производитель телевизоров, но общим свойством заднего типа подсветки выступает увеличенная толщина корпуса, что определяется дополнительным местом для расположения светодиодного блока.

Подсветка Edge LED

Технология подсветки Edge LED основана на торцевом расположении светодиодного блока — чаще всего на левой и правой стороне телевизора. Планка со светодиодами этого типа подсветки закрепляется на боковых поверхностях матового рассеивателя, что обеспечивает равномерность светового фона. Торцевое расположение светодиодов в моделях с технологией Edge LED снижает общую толщину корпуса телевизора, но предъявляет повышенные требования к механической точности расположения светодиодных блоков. В случае нарушения точности на экране телевизора возникают так называемые засветы — неравномерности свечения в виде световых пятен.

Плюсы и минус каждого вида

Особенности, преимущества и недостатки технологий Edge LED или Direct LED напрямую связаны с конструкцией телевизора и особенностями формирования светового поля для ЖК матрицы телевизора.

К преимуществам типа подсветки Direct LED относятся несколько основных факторов:

• равномерное световое поле для всей площади жидкокристаллической матрицы, которое определяется распределенным характером расположения светодиодов;
• равномерность свечения предполагает полное отсутствие засветов;
• расположение светодиодных блоков на задней поверхности корпуса телевизора повышает его ремонтопригодность;
  прямой характер излучения светодиодов определяет меньшее потребление энергии, чем у вариантов с торцевым расположением источников света.

Из недостатков телевизоров с технологией Direct LED необходимо отметить увеличенную толщину корпуса телевизионного приемника и меньшую яркость, чем у моделей с Edge LED.

Из плюсов телевизоров с типом подсветки Edge LED стоит отметить следующие факторы:

• общий световой поток светодиодного блока определяет повышенную яркость жидкокристаллической матрицы, что положительно сказывается на зрительном восприятии;
• боковая установка светодиодов подсветки формирует более тонкую матрицу экрана и корпуса телевизора (стандартной величиной снижения толщины принято считать 200 мм).

Из минусов тонких телевизионных приемников с технологией бокового расположения светодиодов стоит отметить высокую вероятность появления засветов и более высокое потребление энергии, по сравнению с Direct LED.

Что лучше выбрать

Выбор в пользу конкретной модели предполагает учет ряда факторов, которые определяют персональные предпочтения будущего владельца и условия эксплуатации телевизионного приемника:

1. Тонкий корпус телевизоров с боковым расположением светодиодов хорошо смотрится на ровных стенах.
2. При эксплуатации телевизора с подвесным или наклонным расположением экрана, лучше выбирать приемники Direct LED, так как со временем в таком положении появляется вероятность деформации рассеивателя света жидкокристаллической матрицы.
3. При выборе способа подсветки стоит помнить, что при всех остальных равных условиях, телевизионные приемники с технологией Edge LED обладают более высокой яркостью, чем их конкуренты с задним расположением светодиодов.

Качество выполнения Edge LED на предмет наличия засветов стоит определять прямо в магазине на картинке однотонного цвета. Лучше всего такие засветы видно на равномерном синем фоне, так при равномерном черном подсветка может быть автоматически выключена.

При выборе телевизора с тем или иным способом подсветки ЖК матрицы следует помнить одно простое, но определяющее правило — недобросовестный производитель может нивелировать все достоинства любой технологии.

Читайте так же

Типы подсветок: Edge LED и Direct LED — что это и какую выбрать — Мир телевизоров

Что такое подсветка Edge LED и Direct LED, в чём отличие? Этими надписями стали пестрить рекламные вывески новых телевизоров и, естественно, нам кажется, что это что-то свежее и крутое, ну а как иначе, раньше же таких не было!!! Раньше были какие-то неинтересные: торцевая (боковая) и задняя, о которых я несколько лет назад писал в статье: Устройство и принцип работы LED телевизора, там, правда, ещё несколько типов описаны, но речь не об этом.
Итак, представляем вашему вниманию очередное изобретение велосипеда: Edge LED и Direct LED!!!. Вы уже поняли? Так и есть, Edge LED — новое модное название боковой или торцевой подсветки, а Direct LED — ни что иное как обычная задняя подсветка То есть имеем те же яйца, только в профиль, зато с новыми непонятными иностранными названиями. В принципе на этом статью можно заканчивать, но раз уж вы тут собрались, расскажу немного нового, того, чего нет в прошлой статье, которую всё же рекомендую к прочтению.

Тип подсветки Direct LED
Direct LED — задняя подсветка, при которой светодиоды располагаются по периметру матрицы, только в отличии от рекламных картинок, их там не так уж и много. Интересно как она устроена? Тогда смотрим картинки

Перед вами фрагмент пластины подсветки. Сами светодиоды расположены внутри своеобразных «пуговок», которые являются рассеивателем, для более равномерного распределения светового потока, излучаемого светодиодом. На пластину нанесён проводник и изолятор, как правило — светодиоды подключены последовательно в приделах одной планки и выход из строя хотя бы одного приводит к тому, что вся планка перестаёт светиться. Можно ли их легко заменить обычными светодиодами из ленты? Нет, нельзя.

светодиодные лампы, их проверка и замена

ЖК мониторы и телевизоры давно вошли в повседневную жизнь людей. Первые модели в качестве источника освещения использовали люминесцентные лампы.

Яркость таких ламп была недостаточно высокого качества, поэтому им на смену пришла Led подсветка для телевизора. На сегодняшний день, это самый распространенный тип подсветки ЖК телевизоров и мониторов.

Они обеспечивают наилучшую яркость и контрастность изображения, затрачивают меньше электроэнергии, а также намного меньше по размерам. Разумеется, что данная технология имеет свои особенности, а иногда выходит из строя. Поэтому в этой статье мы расскажем вам о том, как устроена Led подсветка телевизора и перечислим наиболее распространенные типы поломок.

Зачем необходима подсветка телевизора

При просмотре телевизора или работе за монитором возникает утомление глаз, которое со временем может привести к ухудшению остроты зрения, головным болям и другим недугам. Поэтому, компании, занимающиеся разработкой телевизионных устройств, уделяют особое внимание подсветке телевизоров.

Грамотное распределение света позволяет глазам долго наблюдать за происходящим на экране и при этом не утомляться. С учетом того, что во многих фильмах и телепередачах цветовая гамма часто меняется, важно иметь телевизор со светодиодной подсветкой высокого качества.

На сегодняшний день существует три типа систем освещения для телевизоров с технологией led:

• одноцветная;
• разноцветная;
• смешанная.

Одноцветная система свечения (White Led) была изобретена давно и сегодня уже считается устаревшей. Не уступает по качеству LCD экранам, поэтому очень популярна и используется во множестве устройств.
Разноцветная система свечения (RGB) дает огромный спектр цветов, но требует наличия мощного процессора. Это сказывается на стоимости телевизора, и не каждый производитель имеет в наличии мониторы с такой системой свечения.
Смешанный вариант под названием QD Vision подразумевает использование специальной пленки и синих светодиодов. На пленке находятся точки красного и синего цветов, которые при взаимодействии со светодиодами дают нужный цвет для подсветки матрицы телевизора.
Для создания правильного освещения, следует правильно разместить лампы.

Существуют две разновидности технологии Led, подразумевающие различное размещение светодиодов:

Технология Edge применяется в мониторах с одноцветной системой свечения. В зависимости от размеров экрана, лампы расположены по бокам, по всему периметру или по нижней части.

Данная технология нашла широкое применение в экранах малой толщины, но имеет один недостаток – в некоторых моделях видны просветы, то есть более яркие участки. Устранить это можно, если поставить рамку со светорассеивателем, но это отразится на стоимости, поэтому не все производители устанавливают ее в бюджетные модели.

В случае использования технологии Direct, лампы размещают за всей поверхностью экрана, не на матрице, а за ней. Возможно применение разноцветных диодов. Свет в этом случае получается однородным, что хорошо благоприятно сказывается на просмотре – глаза не устают.
Помимо света, излучаемого телевизором, важно наличие у устройства такой функции, как фоновая подсветка. Она размещается за телевизором и отображает вокруг него дополнительные участки света.

Это снижает нагрузку на глаза, поэтому многие производители внедряют такую технологию в свои устройства. Так, компания Philips выпускает телевизоры с подсветкой Ambilight.

Главная особенность эмбилайт – умная динамическая подсветка, которая меняет яркость и цвет освещения в зависимости от происходящего на экране.
Но что делать тем, у кого нет телевизора с запатентованной подсветкой Philips? На современных телевизорах LG, Sony, Samsung и других известных производителей есть аналогичные фоновые подсветки. Кроме того, можно сделать фоновую подсветку телевизора своими руками с помощью светодиодной ленты. клея и блока питания.

Готовые наборы также можно приобрести в специализированных магазинах. Светодиодная лента для подсветки клеится сзади телевизора по всему периметру. Питание осуществляется через специальный блок напряжением 5-12 В.

Основные причины поломок Led подсветки телевизоров

Для просмотра изображений на мониторах и телевизорах с LED матрицей, панель должна хорошо освещаться. Это осуществляется с помощью схемы инвертора подсветки или LED драйвера. На поверхности должен быть стабильный свет определенной яркости, который будет меняться в зависимости от происходящего на экране.
Порой случаются ситуации, когда не работает подсветка, например, слышен звук, но не отображается картинка. Давайте разберем наиболее распространенные причины выхода из строя led освещения экрана и способы их устранения.

Причина № 1. Заводской брак.

В некоторых случаях, разработчики могут совершить ошибку при настройке драйвера устройства. Это может привести к тому, что питание led подсветки телевизора будет превышать допустимую норму, что приведет к чрезмерному нагреву, а затем выходу из строя светодиодов.

Причина № 2. Некачественные лампы.

В том случае, если питание идет в допустимых пределах, поможет проверка ламп подсветки. Вполне вероятно, что одна из них может оказаться неисправной.

Причина № 3. Перегрев.

Случится это может, как и из-за неправильной настройки драйвера, так и по вине пользователя. Дело в том, что многие владельцы устанавливают яркость экрана на полную мощность.

Это со временем приводит к тому, то светодиоды начинают перегреваться и выходят из строя. Предотвратить это можно снижением яркости экрана (рекомендованное значение 70%).
Итак, мы выяснили, что проблемы со светодиодной подсветкой возникают из-за неисправности ламп. Дело в том, что в телевизорах применяется последовательное соединение светодиодов. Это значит, что выход из строя одного, приведет к отключению остальных.

В том случае, когда есть звук, но экран остается черным, убедиться в неисправности led можно с помощью фонарика. Достаточно навести его на экран и увидеть, что изображение есть, но освещения для полноценной картинки не хватает.
Разберем пример разбора и замены подсветки телевизора lg на примере модели телевизора lg 42lb677v.

Порядок действий таков:

1. Положить устройство экраном вниз на ровную мягкую поверхность.
2. Отсоединить шлейфы матрицы.
3. Снять плату управления (T-coin).
4. Открутить крепежные болты по бокам.
5. Открутить крепежные болты в телевизоре lg по контуру.
6. Снять переднюю рамку.
7. Перевернуть экран.
8. Проверить каждый светодиод на наличие подгорания.
9. Снять неисправные диоды при помощи строительного фена.
10. Установить новые диоды.
11. Выполнить проверку работы освещения.

О том, как проверить лампы подсветки на наличие нужного напряжения. Для этого необходимо входящее напряжение на линейку поделить на количество диодов в ней. Полученное значение должно быть больше, чем у нового диода.
Определить подгоревший светодиод можно визуально, так как он отличается от остальных. Если видимых изменений нет, придется проверить каждый диод на наличие напряжения.

Основная трудность при самостоятельной замене led подсветки возникает в поиске новой светодиодной ленты. Не всегда есть возможность заказать лампы с нужными характеристиками в кратчайший срок, а в магазинах нужный товар может отсутствовать.

Поэтому перед началом разборки телевизора стоит ознакомиться с тем, какие светодиоды в нем установлены.
Некоторые типы светодиодов могут иметь минусовую площадку, которая больше, чем плюсовая. В таком случае потребуется немного подрезать место контакта, чтобы было можно впаять диод.
Еще одним распространенным видом неполадок, с которым встречаются владельцы жк мониторов является то, что мигает подсветка.

Причиной этому чаще всего служит изменение напряжения, которое приводит к тому, что светодиоды мерцают с определенной частотой.

Исправить ситуацию можно заменой линейки светодиодов, как было описано выше. Однако стоит учесть, что в некоторых случаях причиной мерцания является некачественный телевизионный сигнал.
На сегодняшний день технология LED самый распространенный тип подсветки для телевизоров и мониторов. Небольшие размеры светодиодных панелей позволяют использовать их в экранах малой толщины, а простая конструкция позволяет выполнять ремонт и замену самостоятельно.

Разная технология светодиодной подсветки

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.

Светодиодная подсветка своими руками — различные варианты изготовления

Все прочнее укрепляются позиции диодного освещения на рынке электротехники. И это не случайно, ведь на сегодняшний день это самый энергосберегающий и экологически чистый вид освещения. К тому же подобные элементы на кристаллах дают большой размах фантазии в оформлении интерьера за счет ассортимента, представленного на прилавках, как в разновидностях светодиодных приборов, так и в цветовой гамме.

А как сделать светодиодную подсветку своими руками? Или все же придется обратиться за помощью к специалисту для решения данного вопроса? В этом нужно попробовать разобраться.

Основная экономия при производстве ремонта как раз и состоит в том, чтобы не переплачивать наемным рабочим, а постараться сделать ту работу, которую возможно, самому.

Итак, перед тем как сделать подсветку, требуется понять, как же разделяются светодиодные приборы освещения и какие их виды бывают.

Разновидности светодиодных осветительных приборов

Приборы, изготовленные на основе светодиодов, могут быть как в форме привычного настольного светильника или обычной лампочки, так и в виде светящейся гибкой ленты или прозрачной цветной трубки, внутри которой находится цепь элементов. Такая трубка называется «дюралайт» и имеет мало отличий от светодиодной полосы. Целесообразным будет остановиться на каждом из вариантов их исполнения.

Разновидности светодиодов

• Обычные светодиоды – имеют вытянутую цилиндрическую форму и маркируются как DIP. Это первый появившийся в продаже элемент, в основе которого лежит полупроводник. Закругленный край эпоксидного корпуса выступает в роли линзы, служащей в качестве направляющей свет детали. Кристаллов в таком приборе может быть от одного до трех, при этом подобный светодиод, равно как и другие его виды, может светиться как одним цветом, так и двумя или тремя соответственно.
• Светодиодная лента – более высокотехнологичный продукт, в основе которого лежат элементы поверхностного монтажа – SMD. Они имеют меньший размер, и в отличие от DIP-компонентов, монтирующихся на ножках, крепятся снаружи печатной платы, что дает возможность сборки двухсторонних схем. При помощи прослойки люминофора светодиоду можно придать нужный цвет.
• Дюралайт – гибкая трубка, внутри которой параллельно подключены последовательные цепочки светодиодов. Чаще всего такая подсветка используется при освещении витрин, в роли гирлянд, но возможно ее применение и в оформлении многоуровневых потолков.

Также основой для кристаллов может служить алюминиевая основа. Такие светодиоды маркируются как СОВ (Chip-On-Board) и являются новейшим достижением в этой сфере. По причине конструктивной особенности подобных чипов свет распределяется более равномерно.

Существующие конструкции светодиодов

Основа работы всех светодиодов, независимо от их вида, – это принцип излучения, вырабатываемого элементом. Электроэнергия, проходя через состоящий из разных типов полупроводников кристалл, преобразовывается в видимый световой поток. Свечение, по сути, создается за счет разницы в направленности проводимости полупроводников.

По этой же причине светодиод работает лишь в одном положении полярностей подаваемого напряжения. И если лампу накаливания можно подключить, подав питание «фаза-ноль» в любом положении, то при подаче плюсового заряда на «-» чипа не будет никакого свечения. LED- компонент просто не будет работать.

Монтаж подсветки на светодиодах

Разобравшись с видами светодиодов и определившись с тем, какой из них наиболее подходит для подсветки, можно приступать непосредственно к выполнению установки. Для обычных квартир и собственных домов оптимальным будет выбор светодиодной ленты, т. к. она достаточно проста в установке и в то же время отвечает всем требованиям, предъявляемым многоуровневому освещению.

Если помещение имеет большую площадь, то длина одного отрезка ленты не должна превышать 15 м. При большем размере основание может не выдержать температуры нагрева соединяющих проводов в результате превышения потребляемой мощности. Вообще наилучшим вариантом будет подготовка частей LED-ленты по 10 метров, которые в последующем будут соединены с диммером или контроллером (при использовании многоцветного варианта) параллельно.

Маркировка места возможной резки светодиодной ленты

Главное – световую полосу нельзя резать там, где придется. На ее полотне промаркированы места, где можно произвести подобное действие.

Светодиодная лента может быть с клеевой поверхностью, тогда для монтажа требуется лишь отклеить защитную пленку и прижать полосу к нужной поверхности. Если приобретено изделие без подобного элемента крепления, то необходимо использовать двухсторонний скотч.

Также подобные полосы могут быть разными по степени влагозащищенности (с силиконовым покрытием и без), по силе светового потока (оно зависит от температуры цвета и мощности), а также по плотности (30, 60, или 120 единиц на один метр).

Наиболее часто светодиодное освещение, сделанное своими руками, выполняется в виде контурной подсветки, хотя каких-либо ограничений в ее использовании нет. С помощью подобного продукта возможно не только выгодное разграничение помещений на световые зоны, но и подчеркивание цветовой гаммы комнаты.

Возможно нанесение световых рисунков на потолке или создание звездного неба над головой. К тому же, когда в одной комнате живут двое детей, интересным будет выполнить разграничение детской на две зоны в разных тонах, по цветам, которые нравятся одному или другому ребенку.

Многоцветная светодиодная лента требует для работы наличия не только стабилизирующего устройства, но и RGB-контроллера, который выполняет функцию «мозга», управляющего цветом свечения.

Подключение RGB-ленты

При подключении светодиодной ленты не имеет значения, будет она однотонной или многоцветной, оно происходит по одинаковому принципу. Единственное отличие RGB-полосы – наличие в ее схеме питания контроллера и иногда усилителя. Вот на этих приспособлениях стоит остановиться подробнее.

При соединении блока питания с контроллером разницы в действиях с одноцветными лентами не наблюдается – контакты соединяются по маркировке полярности. Немного сложнее коннект контроллера и полосы. Три провода здесь отвечают за цвета, а четвертый – за питание:

1. В – синие оттенки;
2. R – красные;
3. G – зеленые;
4. V+ – подача питания.

В целом подключение будет выглядеть так:

Подключение RGB-контроллера

Так же, как и при монтаже однотонной LED-полосы, при выполнении такой работы, как установка светодиодной подсветки своими руками, потребуется разделение ленты на отрезки. Только в случае с RGB-лентой нужно понимать, что светодиоды в ней с большим потреблением электроэнергии, а потому необходимо включение в схему усилителя сигнала, регулирующего силу светового потока и позволяющего равномерно светиться чипам.

Подключается этот прибор к каждому дополнительному отрезку полосы, а питание подается с блока, причем стабилизирующий трансформатор на усилитель лучше установить отдельный, т. к. мощностного запаса основного блока питания может не хватить.

Преимущества и недостатки подсветки

Конечно, плюсов у подобной подсветки много. Она более экономична в плане расхода электроэнергии, чем другие существующие виды освещения, обладает намного большим сроком службы, хорошим теплообменом и коэффициентом полезного действия. К тому же довольно проста в монтаже, не требующем специальных навыков и больших знаний, и при этом подлежит ремонту при сгорании одного или нескольких чипов.

Но все же некоторые сетуют на высокую стоимость, которую имеют светодиоды для освещения и оборудование к ним. Хотя, если вдуматься, то сумма, уплаченная при приобретении, вполне окупится за небольшой срок использования, а сама подсветка будет радовать глаз, привнесет уют в помещение и сделает его неординарным.