Особенности построения

Современные видеоэкраны включают в себя средства ввода (персональные компьютеры, видеомагнитофоны, видеомикшеры и другие специализированные устройства, которые используются для подготовки и трансляции видеофайлов), устройство управления (обеспечивает согласование интерфейсов устройств ввода с индикаторными модулями видеоэкрана) и, собственно, экран с подсистемой электропитания. На устройство управления возлагаются и некоторые задачи по обработке данных, поступающих в память индикаторных модулей. Экран набирается из индикаторных модулей, каждый из которых представляет собой функционально и конструктивно законченное устройство, состоящее из светодиодных панелей, контроллера и блока электропитания.

Особенностью видеоэкранов является их <разветвляющаяся> структура, что предполагает значительные аппаратные затраты, которые в выходной части видеоэкрана минимизировать традиционным методом (применением высокоинтегрированных полупроводниковых приборов) невозможно в принципе.

Основными параметрами, в значительной степени определяющими качество видеоэкранов, являются следующие:

яркость;
чистота передачи цветов;
количество воспроизводимых цветовых оттенков;
угол обзора;
срок службы.

Яркость определяет возможность использования видеоэкрана в условиях высоких уровней внешней освещенности, например при прямом попадании солнечных лучей, и количество воспроизводимых цветовых оттенков. При незначительных яркостях формирование большого количества градаций яркости теряет смысл, т.к. младшие из них не будут видны из-за адаптации глаза на уровень фоновой освещенности. Яркость обеспечивается, в первую очередь, выбором светодиодов. При этом само собой разумеется, что способ управления светодиодами не должен приводить к ее потерям.

Чистота передачи цветов зависит от спектральных характеристик выбранных светодиодов. Также от типа светодиодов зависит и угол обзора.

Срок службы видеоэкрана в первую очередь определяется скоростью деградации оптических характеристик светодиодов - за сколько времени индикаторы потеряют яркость на столько, что качество изображения станет ниже допустимого. Долговечность светодиодов зависит от применяемых при их изготовлении материалов и условий их эксплуатации. Поэтому при выборе светодиода, особенно для наружного видеоэкрана, следует учитывать, что на него воздействуют такие, определяющие его время жизни, факторы, как ультрафиолетовое излучение, повышенная влажность (приводят к помутнению линзы) и высокая температура (например, нагревание лучами солнца). Высокая температура кристалла приводит к быстрой потере его светоэмиссионных свойств. Кроме этого, на долговечность светодиодов влияет величина проходящего через кристалл прямого тока. Ведущие производители светодиодов декларируют срок службы своих изделий на протяжении 100 тыс. часов при номинальном токе (как правило, 20 мА) и при температуре 20 С.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что важнейшими задачами изготовителей видеоэкранов являются обеспечение высокой яркости рабочего поля видеоэкрана (определяет качество изображения) и длительного срока службы светодиодов.

Во-первых, решение этих двух задач обеспечивается выбором качественных светодиодов. Общепринято считать лидером в производстве высококачественных светодиодов, пригодных для использования в видеоэкранах фирмы , (новое название - ), дальше - фирма . Следует отметить, что в последнее время появились светодиоды и некоторых других фирм с достаточно хорошими силой света и углами половинной яркости, в принципе позволяющими их применять для построения видеоэкранов. Однако отсутствие на данное время достоверных сведений о других параметрах и характеристиках этих приборов делают их использование проблематичным.

А во-вторых, для решения этих задач при разработке схем управления светодиодами необходимо позаботиться об их использовании при рабочих значениях тока не превышающих допустимые.

На практике применяются два способа управления светодиодами - динамический и статический. Наиболее распространенным является динамический способ, который базируется на свойстве зрения человека запоминать кратковременно представленные изображения на более длительное время. При реализации этого способа в матрице светодиодов осуществляется поочередная подача питающего напряжения на строки с одновременной подачей на каждый столбец своих данных - выполняется развертка. В соответствии с законом Тальбота, в пределах периода, соответствующего критической частоте мельканий, яркость изображения будет ниже в число раз, равное кратности развертки. Иными словами, для получения номинальной яркости нужно заставить светодиод светиться в несколько раз сильнее (но в течение короткого времени), чем он светится при непрерывном горении. Для этого есть единственный путь - увеличение тока через него. Из приведенного графика зависимости силы света от тока (Рис.3 - из сайта фирмы ) видно, что если принять силу света, излучаемую при токе 20 мА за единичную, то при возрастании тока в 4 раза (до 80 мА) сила света увеличивается всего в 2,5 раза и характеристика имеет тенденцию к насыщению. Подобный характер имеют и графики приведенные на сайтах фирм и (Рис.1 и Рис.2). Из-за этого для достижения номинальной силы света, ток через светодиод приходится увеличивать в большее количество раз, чем кратность развертки. Поэтому использование динамических режимов управления светодиодами часто приводит либо к заметному снижению яркости, либо к ускоренной деградации яркости (приводящей в конце концов к выходу из строя светодиодов) из-за перегрузки светодиодов по току. На сегодняшний день видеоэкраны с использованием динамического способа управления светодиодами следует относить к категории устройств не вполне соответствующих современному уровню требований.

Сравнительные характеристики светодиодов от ведущих производителей

Рисунок 1. КОТКО	Рисунок 2 Ажилент	Рисунок 3. Ничия

Статический способ управления светодиодами предполагает постоянное свечение светодиодов без их поочередного включения. Ток при этом стабилизируется на уровне не превышающем номинальный. При этом значительно увеличиваются аппаратные затраты на реализацию схемы управления, но на это приходится идти ради обеспечения яркости и долговечности.

В настоящее время видеоэкраны, которые производятся нашим предприятием используют именно статический способ управления светодиодами.