Светодиодная подсветка

Компьютерные технологии сменяют одна другую, если каких-то десять лет назад ЖК-дисплеи были в новинку, сегодня именно они диктуют моду. Новая технология светодиодной подсветки, вошедшая в эту нишу, с ближайшие годы окончательно ее завоюет. И на то есть весомые причины - начиная с пресловутой экологичности, заканчивая новизной, модой, в конце концов - экономическими реалиями.

Но, как и у любой технологии, эта обладает собственными достоинствами и недостатками, в которых мы и разберемся. Обычно любой пользователь, знакомый с реалиями IT с радостью обменяет свой ЖК-монитор на аналогичный, обладающий LED-подсветкой, однако едва ли человек сможет четко и подробно расписать преимущества новой технологии. Ответ затруднят и множество мифов, часть из которых мы и рассмотрим.

Сама технология LED backlight довольно проста для понимания, ореол ее таинственности легко может быть развеян, пока окончательно пользователи не запутались под потоком маркетинговых лозунгов и исследований.

ЖК-мониторы в принципе хуже LED-дисплеев

Этот миф появился благодаря тому, что путаница возникла уже на уровне фундаментальных понятий. Дело в том, что некоторые производители пытаются выделить свои устройства в особый класс, называя их LED-дисплеями. Что же, такой подход понятен с маркетинговых позиций, но безграмотен с точки зрения технических терминов. LED дисплеями, или светодиодными дисплеями именуют узкоспециализированный класс устройств визуализации, который не имеет вообще никакого отношения к настольным мониторам компьютеров. К ним можно отнести рекламные и информационные дисплеи, которые расположены на улицах крупных городов. В таких дисплеях пиксель формируется с помощью одного или нескольких светодиодов, поэтому и образовалось название LED-мониторы. Эти устройства обладают высокой яркостью, но низким разрешением. Те устройства, которые рассматриваем мы, являющиеся компьютерными ЖК-дисплеями со светодиодной подсветкой, с ними ничего общего не имеют. Ведь в них пиксель по-прежнему формируется с помощью матрицы, в ячейках которой жидкие кристаллы меняют плоскость. Ч приходом в эти устройства светодиодов поменялся источник света, пропусканием которого управляет матрица. В обычных ЖК-дисплеях используются люминесцентные лампы с холодным катодом (ССFL). По своему устройству они напоминают трубчатые лампы дневного света, только гораздо меньше их. Чтобы они устойчиво работали, требуется источник высокого напряжения, а вот современные яркие светодиоды могут светиться практически так же, только им для этого не требуется высокий ток и много энергии. Как только технология стала отработанной и экономически оправданной, она, естественно, приобрела промышленные масштабы, появившись и в компьютерных дисплеях. Возвращаясь к мифу, можно сказать, что настоящие LED-дисплеи нельзя воспринимать худшими или лучшими, нежели ЖК, так как это абсолютно разные классы устройств. Рассматриваемые же нами ЖК-мониторы с разными типами подсветки, не имеют принципиально выгодных отличий. Впрочем, об этом ниже.

LED-подсветка всюду одинакова, как и CCFL

Это утверждение неверно даже по отношению к подсветке CCFL, так как используемые в ней разновидности ламп серьезно отличают характеристики выпускаемых устройств. К примеру, применение ламп с усовершенствованным люминофором позволило выпустить дисплеи с расширенным охватом цветов. В светодиодной подсветке тоже не все просто, дело в том, что есть несколько типов ее, значительно разнящихся по принципу действия. Эти два подхода радикально отличаются друг от друга, ключевым является цвет используемых светодиодов. Самая простая технология для понимания заключается в элементарной замене CCF ламп аналогичными по форме и размеру белыми светодиодами. Конечно, требуется калибровка матрицы, тщательный отбор кристаллов для светодиодов, однако такие мониторы практически не отличаются от своих собратьев с CCFL. Применение же цветных светодиодов позволяет в комбинации получить белый свет, преимуществом является возможность получения любого оттенка цвета подсветки, что позволяет значительно увеличить цветовой охват и улучшить цветопередачу. Такие возможности стали весьма востребованными в среде профессионалов. Однако применения цветных светодиодов значительно осложняет и удорожает конструкцию.

Тыльная и торцевая подсветка

Конструкция блока подсветки может быть любой вне зависимости от вышеуказанных технологий. Обычно в большинстве мониторов с CCFL и во многих светодиодных (чаще с белым LED) используется торцевая подсветка. Источники света находятся в торцах панели, под матрицей или над ней. Такой подход позволяет создавать панели малой толщины, а сложностью является достижение равномерности подсветки, ее вообще нельзя управлять динамически на зонном уровне, она любо включается, либо выключается целиком для всего экрана. Увидев монитор или дисплей с толщиной корпуса менее 2 см, можно с уверенностью сказать, что применяется данный тип подсветки. При тыльной подсветке используются не линейки, а группы светодиодов или отдельные модули, расположенные в определенной порядке сзади матрицы по всему экрану. Основным преимуществом является возможность зонного управления яркостью подсветки, что особенно востребовано, к примеру, в телевизорах. Такая технология позволяет создать великолепную динамическую контрастность, однако приводит к значительному утолщению панели в целом, особенно для RGB LED. Сегодня применяются разные сочетания технологий - в ноутбуках это торцевая подсветка на белых LED, в дорогих профессиональных дисплеях - тыльная RGB, возможны и экзотические подвиды. В любом случае нельзя судить о преимуществах или недостатках монитора со светодиодами не зная точных его характеристик и используемых технологий.

LED подсветка позволяет расширить цветовой охват и улучшить цветопередачу

Ознакомившись с вышесказанным уже можно догадаться, в чем кроется причина мифа. Изначально подсветка светодиодами появилась в профессиональных дисплеях, где была востребована ее технология RGB. С помощью разноцветных светодиодов стало возможно получить широчайший охват цвета, более точно отобразить оттенки. Но данная технология довольно дорога, поэтому для массового рынка используется более дешевая торцевая белая подсветка. Но у белых светодиодов спектр излучения ниже, чем у триад RGB LED, поэтому и охват цвета на таких мониторах уже. В этом плане можно провести сравнение с традиционными CCFL. А вот точность цветопередачи зависит уже не только от свойств подсветки, сколько от характеристик и типа ЖК-матрицы - *VA и IPS разновидности в любом случае более выигрышны по сравнению с TN. Поэтому, говорят о цветопередаче и цветовом охвате, все же следует уточнять о каком типе подсветки и ЖК-матрицы идет речь.

При LED подсветке мониторы обладают большей контрастностью

Сначала давайте уточним, что в данном случае речь идет все же о динамической контрастности, так как статическая контрастность не зависит в принципе от источника света. Динамическая контрастность является весьма неоднозначной величиной, которая зависит от алгоритма работы блока управления и от характера воспроизводимого содержания. Но в случае с LED подсветкой добавляется еще и влияние тыльной подсветки с зонным управлением или же Local dimming. Если в кадре видео есть и светлые, и темные области, то обычный алгоритм динамической контрастности практически не работает, реальная контрастность будет равна статическому показателю. Использование local dimming позволяет выборочно гасить подсветку в затемненных областях и увеличивать в темных. Это позволит в пределах одного кадра использовать перепад яркостей, что обеспечить высокий контраст. Понятно, что применение такой технологии требует специального управляющего блока и особой логики, такие возможности реализуются в ЖК-телевизорах премиум класса. Для мониторов с обычной торцевой подсветкой производители заявляют порой величины динамической контрастности до 5 000 000:1. Надо понимать, что светодиоды можно выключать и включать практически мгновенно, не тратя время на стабилизацию. Для измерения динамической контрастности соотносят яркость белого и черного цвета, но если при отображении черного цвета подсветку вообще выключить, то делением на ноль можно получить сколь угодно большую цифру, которая с успехом и используется маркетологами. Реально же без Local dimming при просмотре кинофильмов глубокий черный цвет увидеть будет проблематично. Таким образом, можно согласиться с утверждением о том, что LED подсветка дает большую динамическую контрастность, только вот для пользователей компьютеров намного важнее статическая контрастность, а для нее наличие или отсутствие светодиодов не является определяющей.

LED подсветка гарантируют высокую равномерность

ЖК-панелям присуща неравномерность освещения. Причин для этого может быть большое множество. Это могут быть неравномерности в излучении источников света, а именно перепады яркости по длине лампы CCF или же линейки светодиодов, может быть разная яркость и цветность триад RGB, другим источником неравномерности могут стать световоды, рассеиватели, поляризаторы… Как видно подсветка является не единственной возможной проблемой. Хотя эту-то задачу решить как раз таки и возможно. Можно компенсировать яркостную и цветовую неравномерность ЖК-панели путем зонной калибровки на заводе, а по всей площади экрана ввести поправочные коэффициенты для матрицы. Однако для этого требуется дорогостоящее оборудование и большие временные затраты, ведь придется калибровать каждый монитор. Такая процедура действительно проводится компаниями NEC и EIZO, но только для профессиональных мониторов наивысшей ценовой категории. Казалось бы, почему производители не могут предоставить программное обеспечение для калибровки, с тем, чтобы каждый пользователь сам смогу бы выполнить данную процедуру самостоятельно? Очевидно, что не каждый дисплей допускает введение поправочных коэффициентов на уровне отдельных зон по площади матрицы. Так что проблема неравномерности ЖК-панели не исчерпывается одной лишь подсветкой, будучи довольно сложным вопросом. Измерения равномерности подсветки на белом фоне показали сравнимые с CCFL результаты, а вот снимки белого и особенно черного поля все же говорят о том, что полностью проблема с неравномерностью светодиодной подсветки так и не решена.

LED подсветка, в отличие от CCFL не мерцает, поэтому глазам легче с ней работать

Стоит отметить, что многие пользователи даже не подозревают, что их ЖК-мониторы мерцают, считая, что данное явление присуще лишь ЭЛТ-мониторам. На самом же деле большинство ЖК-дисплеев действительно мерцает, только вот частота мерцания слишком велика, чтобы заметить ее невооруженным взглядом. Но убедиться в этом довольно просто. Для этого следует взять карандаш или любой вытянутый предмет и поднести его к монитору с белой заливкой. Держа предмет за один из концов, следует пошатать его стороны в сторону с частотой несколько раз в секунду и с такой амплитудой, чтобы размытое изображение напомнило веер. Если монитор имеет яркость ниже среднего, что обычно и комфортно для глаз, то вместо гладкого визуального следа карандаш будет оставлять дискретный, состоящий из череды относительно четких образов. А вот с максимальной яркостью экрана образ будет таким же, как и на фоне любого источника непрерывного света - лампы или окна. Этот стробоскопический эффект, который возникает при снижении яркости подсветки ЖК экрана, свидетельствует о том, что она гаснет и зажигается с определенной частотой, достаточно высокой, чтобы видеть это зрением. Такой способ регуляции яркости называется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Интересно, что влияние на зрение перепадов яркости с частотой до 400 Гц еще толком не изучено, возможно, оно и небезопасно. Но выкручивание яркости на максимум в условиях офисного или домашнего освещения однозначно принесет зрению гораздо больший вред. Устанавливать же перед монитором с максимальной яркостью дополнительной фильтра будет явно избыточным средством для обычного применения компьютеров. До недавнего времени производители не знали, как бороться с этим явлением, так как непрерывно управлять яркостью свечения CCFL можно лишь в небольших границах. А вот у светодиодов диапазон изменения яркости свечения куда шире, в теории, изменяя ток потребления, можно управлять яркостью и без ШИМ. Но на практике такой способ значительно дороже, а дает он лишь отсутствие мерцания, которое и так потребители не ощущают. В результате большинство LED-мониторов, как и их CCFL предки, регулируют яркость все так же с помощью ШИМ, то есть так же и мерцают.

CCFL подсветка невыгодна по сравнению с LED

Скажем сразу, это утверждение - верно. И доказать это можно простым обзором характеристик мониторов. Именно у светодиодов из всех искусственных источников света максимальное число люменов на 1 Вт. Конечно, эффективность светодиодов это не все, ведь еще необходимо учитывать КПД их блока питания и другие, пусть и не столь важные, факторы. Проведенные исследования показали любопытный факт, у профессиональных мониторов с RGB LED энергопотребление все еще довольно велико, а вот устройства с торцевой белой подсветкой оно ниже почти в два раза, чем у аналогичных моделей с CCFL.

Мониторы с LED гораздо более экологичны, чем их CCFL собратья

Известный факт - для экологии наибольший вред приносят продукты IT на этапе их производства и утилизации. На первом этапе сегодня уже внедрены довольно серьезные экологические стандарты на корпоративном уровне. А вот с утилизацией не все так просто, особенно в наших реалиях. Известно, что люминесцентные лампы дневного света содержат ртуть, но часто их просто выкидывают в контейнеры для бытового мусора. Потом все это сжигается, а пары поступают в атмосферу. На фоне этого утилизация ЖК-мониторов не представляется серьезной проблемой, хотя лампы подсветки CCF тоже содержат ртуть. А вот применение светодиодов в принципе снижает эти риски. Так что применение LED мониторов, во-первых, является энергосберегающим фактором, а во-вторых, еще и шагом в борьбе за экологии. Тем самым утверждение об экологичности LED-панелей мифом не является.

LED-подсветка заметно дороже CCFL

Еще несколько лет назад данное утверждение было бесспорным. Системы RGB LED до сих пор требуют значительных затрат на разработку, а продажи их крайне невелики. Неудивительно, что пользователи зачастую выбирают качественные IPS матрицы с подсветкой CCFL с расширенным спектром, ведь такой набор гораздо дешевле. Касательно же белых светодиодов можно констатировать, что скорость их проникновения в данный сегмент рынка свидетельствует об агрессивной политике вендоров. Ведь рынок телевизоров и ЖК-дисплеев практически безграничный, поэтому на борьбу с CCFL изделиями могут быть брошены значительные средства. Поэтому низкие цены на потребительские ЖК-дисплеи со светодиодной подсветкой возможно и являются следствием такой войны. Сегодня прогресс LED налицо, весомых козырей у CCFL уже практически нет. Полностью подтвердить или опровергнуть данный миф нельзя, ведь мы не знаем об истинной себестоимости торцевой LED-подсветки для производителей. Логика подсказывает, что едва ли она будет значительно превышать стоимость CCFL систем. А вот более высокие розничные цены на мониторы со светодиодной подсветкой объясняются банальной маркетинговой политикой. Новая технология естественно привлекает к себе потребителей, создавая ажиотаж. Пока люди еще не до конца узнали обо всех нюансах - почему бы этим не воспользоваться?