Чей, чей LED-свет, говорите?!
Ещё история техники здесь, здесь и здесь, в т.ч. Сделано русскими
Светодиодные истории. «Холодный свет» Лосева
История создания светодиодных LED-экранов / Цикл «Сделано русскими»
Сначала были объявления на дверях придорожной корчмы. Затем большие «рекламные» рисунки на стенах домов. Уже к середине XIX века вывески на магазинах достигали настолько внушительных размеров, что могли считаться чем-то вроде бигбордов. Сами бигборды, или, как из правильнее называть, билборды, появились в США в 1891 году. Затем понадобилось еще 100 лет, чтобы биллборды стали электронными.Ещё история рекламы здесь, здесь и здесь, в т.ч. История бегущих строк
___
Огромные яркие цветные светодиодные экраны, прямоугольные и самых разнообразных форм, стали уже привычными на улицах больших городов и в помещениях различного назначения. И в роли средств отображения рекламных роликов, и как элементы сценического оформления на различных концертах, фестивалях, конференциях и других мероприятиях. Откуда взялись эти экраны и как развивались?Любая вещь, даже самая незаметная и небольшая, имеет увлекательную историю создания. Ведь когда-то кто-то ее придумал и подарил миру. Это касается и светодиодных экранов, к которым мы все уже так привыкли и которые украшают наши здания и помещения. Сегодня они стали неотъемлемой частью нашей жизни. А ведь эта технология очень и очень молода. Да и сами экраны со сменной информацией - достаточно новое историческое явление. Светодиодные экраны появились на улицах наших городов относительно недавно, но сама история этого эффективного средства наружной и интерьерной рекламы насчитывает несколько десятков лет. Между изобретением самого светодиода и рекламной панели на его основе прошло более восьми десятилетий.
Кому же мир обязан таким потрясающим изобретением, как светодиодный экран? Его история напрямую связана с возникновением технологии светодиодной техники и ее развитием, происходившем в 20-м веке. В открытии и совершенствовании данной продукции поучаствовало огромное количество ученых со всего мира. В разное время они делали успехи и терпели неудачи, пытаясь освоить светодиод и найти ему достойное применение в жизни людей. В данной статье мы расскажем: - кто и когда впервые задумался над созданием такого экрана; - какими были первые LED-вывески; - что собой представляют медиа дисплеи сегодня.
Светодиодные носители - современные инновационные устройства, которые используют для обработки и передачи цифровой информации. Слово «led» (LED - light-emitting diode) - аббревиатура, которая читается, как «светоизлучающий диод». Свойства и отличная работа цветных светодиодов привели к развитию инновационные технологии. Цвет свечения зависит от применяемого при производстве светодиода полупроводника и сегодня охватывает весь видимый спектр, захватывая инфракрасный, а в последних разработках даже ультрафиолетовый. Если яркость первых светодиодов позволяла использовать их только в качестве индикаторов, то сегодня уже говорят о светодиодном «законе Мура» - удвоении их яркости каждые 18 месяцев. Сегодня, к примеру, во всех американских светофорах вместо ламп накаливания уже используются светодиодные технологии, а автопроизводители удалили из машин все лампочки, даже из фар ближнего-дальнего света!
___
Светодиод - изобретение века
Стоит отметить, что диодные экраны на наших улицах появились совершенно недавно. Однако сам диод был известен уже давно. То, что кристаллы карбида могут светиться, было доказано учеными еще в 1907 году. Первооткрывателем уникального явления считают Генри Раунда. Это он впервые увидел ауру света вокруг кристаллов карбида кремния.
После него О.В. Лосев также провел ряд экспериментов, благодаря которым была создана электролюминесценция, имеющая второе название «Эффект Лосева» . С того времени и началась эра светодиодов. В 1923 году советским учёным было установлено, что если сквозь некоторые вещества пропустить электрический ток, то появится свет. Огромный вклад на старте этого кропотливого труда внес и впервые описал это явление в 20-е годы прошлого века наш соотечественник, радиофизик Олег Владимирович Лосев, упорно работавший над этой темой в Нижегородской радиолаборатории (НРЛ). Он проводил опытные исследования электролюминесценции полупроводникового перехода. Само открытие испускания света полупроводниками получило название «свечение Лосева». Олег Лосев был энтузиастом одиночкой, работавшим по данному направлению только лишь из собственного любопытства и жажды открытий. К сожалению, сегодня имя ученого известно даже не всякому техническому специалисту, в то время как о его открытии написано множество научных статей. Лишь спустя четверть века ученые начали более активно изучать его труды и искать применение данному свечению. Практически эти знания стали использоваться в конце пятидесятых годов. Поэтому уделим личности нашего таланта, его открытию и значению такового в современных мировых инновационных технологиях особое внимание:
_______
Имя Олега Владимировича Лосева сегодня известно разве что узкому кругу специалистов. А жаль: его вклад в науку, в развитие радиотехники таков, что дает право этому ученому-подвижнику на благодарную память потомков.
Ученик пятого класса реального училища дореволюционной Твери Олег Лосев что ни вечер тихо копошился в своей полутайной домашней радиолаборатории, которую оборудовал на средства, сэкономленные от школьных завтраков, и мастерил очередную электрическую "пищалку". И никто подумать не мог, что в скромном вежливом мальчике, выделявшемся среди одноклассников глубиной понимания физики, любовью к экспериментированию, формируется личность целеустремленного исследователя.
А началось все с публичной лекции о беспроволочной телеграфии, как в то время называли радио, с которой выступил начальник Тверской радиоприемной станции Б. М. Лещинский. В четырнадцать лет Олег Лосев делает окончательный выбор: его призвание - радиотехника.
Большой жизненной удачей оказалась для Лосева случайная дорожная встреча с крупнейшим радиоспециалистом того времени профессором В. К. Лебединским. В вагоне пригородного поезда познакомились и навсегда сдружились маститый ученый и увлеченный юноша. Олег зачастил на Тверскую радиоприемную станцию международных сношений, куда Лебединский приезжает из Москвы для научных консультаций.
Идет мировая война - станция занимается перехватом радиосообщений противника. Ученик В. К. Лебединского поручик М. А. Бонч-Бруевич, страстный пропагандист радиодела, всячески опекает юного радиолюбителя. В домашней лаборатории Олега кипит работа: испытываются когереры, изготавливаются кристаллические детекторы.
Наступил революционный 1917 год. Лосев в это время заканчивает среднюю школу. Он мечтает стать радиотехником. Но для этого необходимо получить специальное образование, и он подает документы в Московский институт связи.
В 1918 году инициативная группа во главе с Бонч-Бруевичем переезжает в Нижний Новгород, где создается первый в Советской России радиотехнический научно-исследовательский институт - Нижегородская радиолаборатория (НРЛ). В. К. Лебединский становится председателем Совета НРЛ и редактором первого отечественного научного радиожурнала «Телеграфия и телефония без проводов» («ТиТбп»). НРЛ сыграла крупную роль в развитии отечественной радиотехники.
Лосев проучился в институте связи всего один месяц и вскоре оказался в Нижнем Новгороде - в кругу своих учителей и покровителей. Не обошлось, конечно, без активной агитации со стороны В. К. Лебединского. Бескорыстный, внимательный педагог взял на себя ответственность за образование молодого человека. Лосев включился в исследовательскую деятельность лабораторий, занятых разработкой новейших для того времени радиотехнических средств.
Увлечение беспроволочной телеграфией в те годы охватывало весь мир. Уже отошла в историю стеклянная трубка с железными опилками - когерер, и давно освоенный кристаллический детектор переставал удовлетворять растущие запросы радистов. Наступала эра электронной лампы. Однако их было крайне мало, по существу, единственный тип радиолампы Р-5, да и та оставалась пределом мечтаний всех одержимых радиотехникой. Поэтому актуальной задачей тех лет было усовершенствование кристаллического детектора. Эти приборы работали весьма неустойчиво.
Лосев проверяет чистоту поверхности и внешнее строение кристаллов, в различных режимах изучает вольт-амперные характеристики детекторов и оценивает влияющие на них факторы.
Молодой исследователь не покидает Нижегородскую лабораторию сутками: днем проводит эксперименты, ночью занимает "свое место" на площадке третьего этажа, перед выходом на чердак, где стоит его кровать, а одеялом служит пальто. Таким был "комфорт" начала 20-х годов.
Исследуя вольт-амперные характеристики детекторов, Лосев подметил, что некоторые образцы имеют довольно странную кривую, включающую падающий участок. Детектируют они столь же неустойчиво, но что-то подсказывает Олегу, что он на пути к разгадке. В конце 1921 года, во время короткого отпуска в Твери Лосева продолжает опыты в своей юношеской лаборатории. Снова берет цинкит и угольный волосок от старой лампы, начинает испытывать детектор. Что это? В наушниках какая-то далекая станция чисто и громко ведет передачу азбуки Морсе. Такого еще не бывало... Значит - прием не детекторный!
Это был первый гетеродинный прием на основе полупроводникового прибора. Полученный эффект, по существу, являйся прообразом транзисторного эффекта. Лосеву удалось выявить короткий падающий участок характеристики, способный приводить к самовозбуждению колебательный контур. Так, 13 января 1922 года 19-летний исследователь сделал выдающееся открытие. Поймут и теоретически опишут его много позже, а пока - практический результат: радисты всего мира получают в руки простой детекторный приемник, работающий не хуже дорогого лампового гетеродина, при том без громоздких батарей питания, без дефицитнейших электронных ламп и сложной наладки.
Множество материалов испробовал Лосев в качестве рабочего кристалла. Лучшим оказался облагороженный цинкит, получаемый сплавлением в электрической дуге естественных цинкитных кристаллов или чистой окиси цинка. Контактным волоском служила стальная игла.
Описание полупроводникового приемника с генерирующим кристаллом появилось в печати - это было последнее слово радиотехники. Вскоре Олег разработал целый ряд радиосхем с кристаллами и написал для радиолюбителей брошюру с подробными характеристиками приемников и рекомендациями по изготовлению кристаллов.
Сразу после первой публикации открытие Лосева привлекло пристальное внимание зарубежных специалистов. Американский журнал «Рэйдио ньюс» восклицал: «Молодой русский изобретатель О. В. Лосев передал свое изобретение миру, не взяв на него патента!» Один из французских журналов писал тактичнее: «...Лосев обнародовал свое открытие, думая прежде всего о своих друзьях - радиолюбителях всего мира». Приемник Лосева получил название «Кристадин», что означало кристаллический гетеродин. Кристадин принимал слабые сигналы далеких передающих станций, повышал избирательность приема, ослаблял уровень помех.
Волна радиолюбительства охватила молодежь страны, началась «кристадинная лихорадка». Цинкит было трудно достать, пробовали, что попадалось под руку, - любой кристалл. Массовые исследования принесли еще одну находку - галенит (искусственный свинцовый блеск), он неплохо работал, и его было много. Позже ученые будут спорить: почему же в 20-е годы не был открыт транзистор? Почему одаренный исследователь, не исчерпав всех возможностей своего открытия, вдруг оставил его? Что заставило повернуть работу в иное русло? Ответ есть...
Олег Лосев - изобретатель первых светодиодов
В 1923 году, экспериментируя с детектирующим контактом на основе пары «карборунд - стальная проволока», Олег Лосев обнаружил на стыке двух разнородных материалов слабое свечение. Раньше такого явления он не наблюдал, но прежде и использовались другие материалы. Карборунд (карбид кремния) был испробован впервые. Лосев повторил опыт - и снова полупрозрачный кристалл под тонким стальным острием засветился. Так, немного менее 100 лет назад было сделано одно из перспективнейших открытий электроники - электролюминесценция полупроводникового перехода. Обнаружил Лосев явление случайно или тому были научные предпосылки, сейчас судить трудно. Так или иначе, но молодой талантливый исследователь не прошел мимо необычного явления, не отнес его в разряд случайных помех, напротив, обратил самое пристальное внимание, угадал, что оно базируется на еще неизвестном экспериментальной физике принципе.
Свечение многократно изучалось на различных материалах, в разных температурных условиях и электрических режимах, рассматривалось под микроскопом. Лосеву становилось все более очевидным, что он имеет дело с открытием. «Вероятнее, что здесь происходит совершенно своеобразный электронный разряд, не имеющий, как показывает опыт, накаленных электродов», пишет он в очередной статье. Итак, новизна, неизвестность науке открытого свечения для Лосева бесспорна, но понимания физической сущности явления еще нет.
Формулировалось несколько версий по поводу физических причин открытого свечения. Одну из них он высказывает в той же статье: «Вероятнее всего, кристалл светится от электронной бомбардировки аналогично свечению различных минералов в круксовых трубках». Позже, проверяя это объяснение, Лосев помещает различные кристаллы в катодо-люминесцентную трубку и при облучении их сравнивает спектры и силу излучаемого света с аналогичными характеристиками детекторного свечения. Обнаруживается значительное сходство, но вопрос о четком понимании физики явления, по словам Лосева, остается открытым.
Все усилия ученый сосредоточивает на глубоком и детальном изучении светящегося карборундового детектора.
В № 5 журнала «ТиТбп» за 1927 год появляется большая статья «Светящийся карборундовый детектор и детектирование с кристаллами», в которой экспериментатор пишет: «Можно различать два вида свечения... свечение I - зеленовато-голубая, яркая маленькая точка и свечение II, когда ярко флуоресцирует значительная поверхность кристалла». Только через несколько десятилетий выяснится, что в кристаллической решетке карборунда в результате случайного внедрения атомов других элементов создавались активные центры, в которых происходила интенсивная рекомбинация носителей тока, вследствие чего наружу выбрасывались кванты световой энергии.
Экспериментируя с различными сортами кристаллов и разными контактными проволоками, О. В. Лосев делает два важнейших вывода: свечение происходит без выделения тепла, то есть является «холодным», инерция возникновения и потухания свечения чрезвычайно мала, то есть оно практически безынерционно. Теперь мы знаем: эти характеристики свечения, отмеченные Лосевым в 20-е годы, являются важнейшими для сегодняшних светодиодов, индикаторов, оптронов, излучателей инфракрасного света.
Физическая сущность свечения по-прежнему неясна, и О. В. Лосев настойчиво ищет объяснение физики явления. Вскоре он делает одно важное наблюдение, приближающее к пониманию сути процесса: «Под микроскопом можно хорошо видеть, что свечение возникает тогда, когда контактная проволочка касается острых ребер или изломов кристалла...», то есть генерация света происходит на кристаллических дефектах. Технические отчеты за 1927 год, хранящиеся в архивах НРЛ имени В. И. Ленина, подтверждают, насколько обстоятельно велось исследование светящегося карборундового детектора. Изучалось влияние сильного магнитного поля, ультрафиолетового излучения и рентгеновских лучей; поведение в различных средах - испытывалась ионизация воздуха, окружающего свечение, исследовалась термоэмиссия различных минералов. Одна за другой отпадают ошибочные версии, шаг за шагом идет накопление ценных знаний. Лосев сам готовит для экспериментов различные сорта карборунда, монтирует испытательные установки, пилит и точит металл, занимается измерениями, ведет рабочие журналы - все сам, от идеи до конечных результатов.
Исследования Лосева по электролюминесценции получили широкий отклик и признание за рубежом. Его работы перепечатывали иностранные журналы, а открытие получило официальное название - «свечение Лосева». И за границей и у нас делались попытки его практического использования. Сам Лосев получил патент на устройство «световое реле», однако слабая разработка в тот период теории твердого тела и почти полное отсутствие полупроводниковой технологии не позволили при жизни ученого найти работам по электролюминесценции практическое применение. По существу, они относились к проблемам будущего, и до них дошла очередь лишь через 20- 30 лет.
Ученый опередил своих современников. Его заслуга не только в открытии детекторного свечения, но, главным образом, в том, что своими исследованиями он столь остро поставил проблему, что продолжение работ в этой области стало неизбежным. Так, интуиции и настойчивости О. В. Лосева обязано зарождение нового направления электроники - полупроводниковой оптоэлектроники, которое имеет огромное будущее.
_______
Практическое использование эффекта свечения Лосева началось в конце пятидесятых годов. Этому способствовало освоение полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов, тиристоров. Не полупроводниковыми оставались только элементы отображения информации - громоздкие и ненадежные. Поэтому во всех развитых в научно-техническом отношении странах велась интенсивная разработка полупроводниковых светоизлучающих приборов.
Настоящий бум светодиоды пережили в 60-х, когда были открыты возможности испускания ими света разных оттенков. Первым из них стал серийно выпускаться фосфидо-галлиевый светодиод красного свечения - его в 1962 году изобрёл Ник Холоньяк, в Иллинойском Университете. Кстати, этого ученого признают отцом LED-технологий. В том же университете появились первые промышленные образцы светодиодов. Их серийный выпуск начался примерно в эти же годы. Позже появились карбидокремниевые диоды со свечением жёлтого цвета. Следом, в шестидесятые же годы, физики и технологи создали зеленый и оранжевый светодиоды. Однако, хотя изобретение Холоньяка завоевало интерес и внедрялось с 1968 года, но, учитывая небольшую яркость, все равно проигрывало ярким лампам накаливания.
Изобретение синей светодиодной лампочки
В 1971 году ученый Жак Панков изобрел излучение в синем цвете. Но только в восьмидесятых годах, на антимониде, был получен светодиод со свечением синего цвета. Важность последнего события становится очевидной, если вспомнить, как формируется полноцветное изображение на телевидении - триадами красного, зелёного и синего цветов (RGB-триада). Смешивая в необходимых пропорциях эти три цвета, можно получить полную цветовую палитру со всеми оттенками - более 16 миллионов цветов для современных светодиодных дисплеев.
Параллельно шел поиск новых технологических методов, полупроводниковых материалов и прозрачных пластмасс. В итоге интенсивной работы была значительно увеличена яркость свечения приборов, разработаны различные типы сегментных цифробуквенных индикаторов, матричных индикаторов и линейных шкал. Приборы с изменяющимся цветом свечения, а также различные типы светодиодных мнемонических излучателей, которые высвечивают разнообразные геометрические фигуры: прямоугольник, треугольник, круг и т. д. В последнее время возник новый класс приборов - модули плоских твердотелых экранов, из которых можно собирать мозаичные экраны и табло нового поколения.
Появление первого светодиодного экрана
Между открытием свечения, изобретением диода и появлением первой светящейся панели прошло, наверное, лет восемьдесят. К этому моменту панели могли уже выводить на экран цветную картинку. Цветовая палитра ограничивалась уже известным красным, а также желтым, зеленым и оранжевым.
В 1968 году родился светодиодный дисплей. Компания Hewlett-Packard создала первый в мире рекламный светодиодный дисплей. Впрочем, в то время он еще не представлял интереса для рекламодателей ввиду своей малой мощности и скромных размеров. Вся мощь рекламы того времени зиждилась на тысячах и тысячах электрических лампочках накаливания.
Считается, что первым светодиодным экраном было изобретение Митчелла, представленное в 1977 году. Но так оно было монохромным, особого ажиотажа оно не вызвало. Как рекламный носитель, его не использовали, так как не могло конкурировать с яркими вывесками на основе ламп накаливания.
Первые точечные светодиоды заменили собой всевозможные лампочки накаливания в информационных панелях и табло. Затем светодиоды стали собирать в группы и появились знаковые индикаторы. Сначала это были семисегментные индикаторы, позволяющие отображать цифры от нуля до девяти, затем группы семисегментных индикаторов, применяемые в калькуляторах и электронных часах. После этого они превратились в линейные шкалы и буквенные индикаторы - все, наверное, помнят появившиеся повсеместно в конце восьмидесятых годов электронные бегущие строки.
Собирать большие экраны из точечных светодиодов - дело хлопотное, и вот появились матрицы. Сначала были матрицы 8х8 (64 светодиода красного или зелёного цвета), затем 16х16, 64х64. Используя их как модули, можно было собирать экраны произвольных размеров. Однако, одноцветность (реже двухцветность) получаемых экранов ограничивала область их применения.
ЭЛИН - первый светодиодный экран в СССР
Современные LED-экраны - вершина технического прогресса
Поворотным пунктом в истории развития диодных панелей стал 1990 год, когда в Японии представили синюю светодиодную лампочку. В тандеме с красным и зеленым можно создавать огромное количество цветов, тонов и оттенков, что позволило создать полноцветный, яркий и точный экран. Увеличение яркости свечения светодиодов, а также появление синих светодиодов дали толчок к бурному развитию полноцветных светодиодных экранов. Подобно телевизорам на электронно-лучевых трубках (где все цвета получаются путём смешения яркостей свечения фосфора: красного, зелёного и синего цветов для каждого пикселя), в светодиодных экранах смешиваются цвета соответствующих светодиодов.
Вначале использовались триады светодиодов для каждого пикселя. Но от этого впоследствии пришлось отказаться. Увеличение линейных размеров необходимого экрана при неизменном разрешении (те же 720х576 пикселов для стандартного сигнала PAL) привело бы к тому, что для получения требуемой яркости пришлось бы использовать очень крупные светодиоды. На границах цветовых переходов стало бы заметно некоторое смещение цветов, и могли бы проявиться различные цветовые артефакты. Поэтому была предложена идея использовать светодиодные пиксели. Пиксел такого экрана - это небольшой модуль, размерами от 4 до 50 мм, который состоит из трёх или четырёх светодиодов основных цветов (RGB). В самых крупных экранах каждый пиксел может содержать десятки перемешанных между собой красных, зелёных и синих светодиодов. Основное преимущество - вместо трёх монохромных элементов мы получаем один модуль, генерирующий все необходимые цвета.
Общий недостаток перечисленных подходов - жёсткая зависимость минимального расстояния между зрителями и экраном от размеров самого экрана. Для того чтобы изображение выглядело цельным, а не состоящим из отдельных пикселей, необходимо чтобы размер пикселя не превышал одной тысячной расстояния до этого изображения. Так, если нам необходим экран, размером по горизонтали около 10 метров, потребуются пиксели величиной в 10000 / 720 = 14 мм, а значит комфортно смотреть такой экран можно с расстояния не менее 14 метров.
Здесь необходимо рассмотреть, хотя бы упрощенно, системы управления светодиодными экранами. Электронная система анализировала видеосигнал и по информации, полученной о каждом пикселе видеоизображения, на входе «решала», какой светодиод экрана и насколько ярко включить. Развитие компьютерных технологий и тут помогло найти выход из ситуации. Теперь система управления успевает в реальном времени не только оценить, какой пиксел изображения на входе в какой цвет окрашен, но и интерполировать исходное разрешение сигнала в требуемое. И всё это в режиме реального времени. Теперь мы не привязаны к разрешению в 720х576 пикселов, даже если источником видеосигнала является телевизионный, обычной чёткости. И тот же экран, с размером по горизонтали около 10 метров, изготовленный из пикселей величиной 7 мм и с разрешением уже в 1440х1152, можно очень комфортно смотреть с расстояния от 7 метров.
Возросшие вычислительные мощности систем управления привели к тому, что появились экраны, использующие последние разработки в этой области - технологию «виртуального пикселя» - V-tech (у некоторых производителей Square Pixel - «квадратный пиксел»), позволяющую зрительно вдвое увеличить разрешение матричных конструкций. Происходит это следующим образом: в формировании картинки участвуют, кроме физических пикселей, еще и виртуальные. Виртуальный пиксель использует для получения цвета светодиоды, не только свои, но и из соседних физических ячеек. Наряду с возможностями современных систем по интерполяции, эта технология приводит к тому, что дисплеи можно делать из отдельных маленьких светодиодов основных цветов, равномерно «засеяв» ими весь экран. Кстати, технология «виртуального пикселя», применяемая в светодиодных экранах, используется уже давно. Она ведет свое происхождение от ламповых экранов, где называлась «режим лампочек» (bulb-режим). Разрешение ламповых экранов было значительно меньше разрешения современных светодиодных экранов, а размер световых элементов и пикселей - значительно больше, поэтому предпринимались попытки сгладить выводимое на экран изображение.
Новое применение нашлось и технологии отдельных пикселей. Теперь на специальных подложках ими можно самостоятельно (но не в условиях завода-изготовителя) набирать экраны произвольных форм. Причём не обязательно плоских. Пока это всякого рода ромбы и трапеции, но ничто уже сегодня не мешает делать их в виде всевозможных листочков-цветочков (если можно применять уменьшительно-ласкательные суффиксы к экранам размерами в метры, а то и в десятки метров!).
___
LED монитор произведен из огромного количества светодиодов, другими словами - пикселей, главной задача которых является воспроизведение на мониторе 16,7 млн. оттенков таких цветов как зеленый, синий и красный. Достигается это при излучении диодами волн разной длины, в результате чего изображение станет ярким, насыщенным и четким. Плюсы современных дисплеев: - изображение яркое и четкое; - возможность подбирать размер монитора; - продукция доступна в ремонте. Минусами считается: - сложность в сборке; - большая цена.
Всепогодность и неприхотливость, исключительная яркость, позволяющая смотреть экран даже при солнечном освещении, возможность получить огромные размеры и произвольные формы, причем не только плоские (интересно, а появятся театральные тумбы в Hi-Tech реинкарнации?) - всё это выводит светодиодные экраны в лидеры наружной рекламы.
Всё больше появляется в последнее время светодиодных экранов и для использования внутри зданий (в качестве примера, светодиодные экраны для помещений от компании «1-РК»). Если Вам кажется, что внутренний и наружный led-экран - это одно и то же, вынуждены Вас огорчить, это совсем разные установки. К внутренним светодиодным экранам значительно меньшие требования по пылевлагозащите, так как они не окажутся под дождем или прямыми солнечными лучами. Следовательно и более низкие требования по яркости и температурным нагрузкам. Если наружным экранам нельзя быть тусклее солнца (6000-6500 кд/м²), то для внутренних лед экранов достаточно диапазона 1500-3000 кд/м². За счет этих отличий, светодиодные экраны для помещений значительно компатнее и легче своих уличных аналогов.
Led-экраны для внутреннего применения принято называть Led-дисплей или Светодиодный дисплей, так как шаг между пикселями значительно меньше, чем у наружных рекламных экранов, соответственно и качество изображения выше. Еще один момент, почему в помещениях используют именно лед-дисплей - это значительно меньшее расстояние между экраном и объектом информирования. Если, например поставить в помещении уличный экран с шагом пикселя 10 мм (P10) или 8 мм (P8), то с расстояния 2-4 метров изображение будет не четким и плохо читаемым для людей. Единственным исключением, когда уличные светодиодные экраны используют в помещении - это концертные залы. В обычных помещениях принято использовать рекламные светодиодные дисплеи с шагом пикселя от 5 мм (P5) до 2 мм (P2).
Уменьшение стоимости сверхярких светодиодов будет способствовать ещё более широкому распространению технологии. Такие мониторы могут транслировать красочные ролики и изображения, работая непрерывно 24 часа в сутки и 7 дней в неделю. Современные девайсы не боятся влияния окружающей среды, высоких и низких температур. Они используют гораздо меньше энергии, чем лампы накаливания, но света и яркости такие экраны излучают в разы больше.
Ламповые экраны безраздельно царствовали до середины 1990-х, когда на рынке появились недорогие светодиоды всех цветов RGB-триады. С тех пор звезда гигантских ламповых уличных «телевизоров» устремилась к закату. Первые светодиодные спортивные табло появились на стадионах США и Японии в конце 1990-х. Тогда же в наружной рекламе начали широко использоваться светодиодные вывески.
Первый уличный светодиодный видеоэкран был установлен в 2001 году компанией Lamar Digital в Батон-Руж, Луизиана, США. Затем компания установила несколько экранов в Питсбурге. Параллельно на рынке появилось еще несколько компаний, установивших свои видеоэкраны в разных городах США. Напомним, что первые биллборды, или, как у нас привыкли их называть, бигборды, появились в США еще в 1891 году. И вот понадобилось более 100 лет, чтобы бигборды стали электронными. Пионерам в этом сегменте бизнеса поначалу приходилось несладко - сложно было «отбить» инвестиции в дорогие устройства, приходилось уговаривать рекламодателей дать рекламу на это новое чудо - электронные видео-бигборды. При общем числе свыше 450 тысяч рекламных плоскостей, видеоэкранов в США даже в 2006 году насчитывалось всего 200. Но уже к 2007 году их число удвоилось. И в последующие годы динамика внедрения LED-экранов только нарастала.
Себестоимость диодов из года в год падает, так как их производство растет. Вывески и экраны на их основе тоже получаются не очень дорогими. Так как технологии не стоят на месте, возможно, и среди таких экранов скоро появится что-то новое и необычное. Сегодня число светодиодных экранов в мире измеряется тысячами, если не десятками тысяч. А ведь процесс установки все новых и новых LED-экранов никак не замедляется...
_______
По материалам: «Электрик Инфо» | «Hi-fi News» | «ГК Лед Экраны» | «Смарт Технологии-М» | «Стимул» | «КСМ России» | «LED-Fact»
Светодиодные истории. «Холодный свет» Лосева
История создания светодиодных LED-экранов / Цикл «Сделано русскими»
Сначала были объявления на дверях придорожной корчмы. Затем большие «рекламные» рисунки на стенах домов. Уже к середине XIX века вывески на магазинах достигали настолько внушительных размеров, что могли считаться чем-то вроде бигбордов. Сами бигборды, или, как из правильнее называть, билборды, появились в США в 1891 году. Затем понадобилось еще 100 лет, чтобы биллборды стали электронными.Ещё история рекламы здесь, здесь и здесь, в т.ч. История бегущих строк
___
Огромные яркие цветные светодиодные экраны, прямоугольные и самых разнообразных форм, стали уже привычными на улицах больших городов и в помещениях различного назначения. И в роли средств отображения рекламных роликов, и как элементы сценического оформления на различных концертах, фестивалях, конференциях и других мероприятиях. Откуда взялись эти экраны и как развивались?Любая вещь, даже самая незаметная и небольшая, имеет увлекательную историю создания. Ведь когда-то кто-то ее придумал и подарил миру. Это касается и светодиодных экранов, к которым мы все уже так привыкли и которые украшают наши здания и помещения. Сегодня они стали неотъемлемой частью нашей жизни. А ведь эта технология очень и очень молода. Да и сами экраны со сменной информацией - достаточно новое историческое явление. Светодиодные экраны появились на улицах наших городов относительно недавно, но сама история этого эффективного средства наружной и интерьерной рекламы насчитывает несколько десятков лет. Между изобретением самого светодиода и рекламной панели на его основе прошло более восьми десятилетий.
Кому же мир обязан таким потрясающим изобретением, как светодиодный экран? Его история напрямую связана с возникновением технологии светодиодной техники и ее развитием, происходившем в 20-м веке. В открытии и совершенствовании данной продукции поучаствовало огромное количество ученых со всего мира. В разное время они делали успехи и терпели неудачи, пытаясь освоить светодиод и найти ему достойное применение в жизни людей. В данной статье мы расскажем: - кто и когда впервые задумался над созданием такого экрана; - какими были первые LED-вывески; - что собой представляют медиа дисплеи сегодня.
Светодиодные носители - современные инновационные устройства, которые используют для обработки и передачи цифровой информации. Слово «led» (LED - light-emitting diode) - аббревиатура, которая читается, как «светоизлучающий диод». Свойства и отличная работа цветных светодиодов привели к развитию инновационные технологии. Цвет свечения зависит от применяемого при производстве светодиода полупроводника и сегодня охватывает весь видимый спектр, захватывая инфракрасный, а в последних разработках даже ультрафиолетовый. Если яркость первых светодиодов позволяла использовать их только в качестве индикаторов, то сегодня уже говорят о светодиодном «законе Мура» - удвоении их яркости каждые 18 месяцев. Сегодня, к примеру, во всех американских светофорах вместо ламп накаливания уже используются светодиодные технологии, а автопроизводители удалили из машин все лампочки, даже из фар ближнего-дальнего света!
___
Светодиод - изобретение века
Стоит отметить, что диодные экраны на наших улицах появились совершенно недавно. Однако сам диод был известен уже давно. То, что кристаллы карбида могут светиться, было доказано учеными еще в 1907 году. Первооткрывателем уникального явления считают Генри Раунда. Это он впервые увидел ауру света вокруг кристаллов карбида кремния.
После него О.В. Лосев также провел ряд экспериментов, благодаря которым была создана электролюминесценция, имеющая второе название «Эффект Лосева» . С того времени и началась эра светодиодов. В 1923 году советским учёным было установлено, что если сквозь некоторые вещества пропустить электрический ток, то появится свет. Огромный вклад на старте этого кропотливого труда внес и впервые описал это явление в 20-е годы прошлого века наш соотечественник, радиофизик Олег Владимирович Лосев, упорно работавший над этой темой в Нижегородской радиолаборатории (НРЛ). Он проводил опытные исследования электролюминесценции полупроводникового перехода. Само открытие испускания света полупроводниками получило название «свечение Лосева». Олег Лосев был энтузиастом одиночкой, работавшим по данному направлению только лишь из собственного любопытства и жажды открытий. К сожалению, сегодня имя ученого известно даже не всякому техническому специалисту, в то время как о его открытии написано множество научных статей. Лишь спустя четверть века ученые начали более активно изучать его труды и искать применение данному свечению. Практически эти знания стали использоваться в конце пятидесятых годов. Поэтому уделим личности нашего таланта, его открытию и значению такового в современных мировых инновационных технологиях особое внимание:
_______
Имя Олега Владимировича Лосева сегодня известно разве что узкому кругу специалистов. А жаль: его вклад в науку, в развитие радиотехники таков, что дает право этому ученому-подвижнику на благодарную память потомков.
Ученик пятого класса реального училища дореволюционной Твери Олег Лосев что ни вечер тихо копошился в своей полутайной домашней радиолаборатории, которую оборудовал на средства, сэкономленные от школьных завтраков, и мастерил очередную электрическую "пищалку". И никто подумать не мог, что в скромном вежливом мальчике, выделявшемся среди одноклассников глубиной понимания физики, любовью к экспериментированию, формируется личность целеустремленного исследователя.
А началось все с публичной лекции о беспроволочной телеграфии, как в то время называли радио, с которой выступил начальник Тверской радиоприемной станции Б. М. Лещинский. В четырнадцать лет Олег Лосев делает окончательный выбор: его призвание - радиотехника.
Большой жизненной удачей оказалась для Лосева случайная дорожная встреча с крупнейшим радиоспециалистом того времени профессором В. К. Лебединским. В вагоне пригородного поезда познакомились и навсегда сдружились маститый ученый и увлеченный юноша. Олег зачастил на Тверскую радиоприемную станцию международных сношений, куда Лебединский приезжает из Москвы для научных консультаций.
Идет мировая война - станция занимается перехватом радиосообщений противника. Ученик В. К. Лебединского поручик М. А. Бонч-Бруевич, страстный пропагандист радиодела, всячески опекает юного радиолюбителя. В домашней лаборатории Олега кипит работа: испытываются когереры, изготавливаются кристаллические детекторы.
Наступил революционный 1917 год. Лосев в это время заканчивает среднюю школу. Он мечтает стать радиотехником. Но для этого необходимо получить специальное образование, и он подает документы в Московский институт связи.
В 1918 году инициативная группа во главе с Бонч-Бруевичем переезжает в Нижний Новгород, где создается первый в Советской России радиотехнический научно-исследовательский институт - Нижегородская радиолаборатория (НРЛ). В. К. Лебединский становится председателем Совета НРЛ и редактором первого отечественного научного радиожурнала «Телеграфия и телефония без проводов» («ТиТбп»). НРЛ сыграла крупную роль в развитии отечественной радиотехники.
Лосев проучился в институте связи всего один месяц и вскоре оказался в Нижнем Новгороде - в кругу своих учителей и покровителей. Не обошлось, конечно, без активной агитации со стороны В. К. Лебединского. Бескорыстный, внимательный педагог взял на себя ответственность за образование молодого человека. Лосев включился в исследовательскую деятельность лабораторий, занятых разработкой новейших для того времени радиотехнических средств.
Увлечение беспроволочной телеграфией в те годы охватывало весь мир. Уже отошла в историю стеклянная трубка с железными опилками - когерер, и давно освоенный кристаллический детектор переставал удовлетворять растущие запросы радистов. Наступала эра электронной лампы. Однако их было крайне мало, по существу, единственный тип радиолампы Р-5, да и та оставалась пределом мечтаний всех одержимых радиотехникой. Поэтому актуальной задачей тех лет было усовершенствование кристаллического детектора. Эти приборы работали весьма неустойчиво.
Лосев проверяет чистоту поверхности и внешнее строение кристаллов, в различных режимах изучает вольт-амперные характеристики детекторов и оценивает влияющие на них факторы.
Молодой исследователь не покидает Нижегородскую лабораторию сутками: днем проводит эксперименты, ночью занимает "свое место" на площадке третьего этажа, перед выходом на чердак, где стоит его кровать, а одеялом служит пальто. Таким был "комфорт" начала 20-х годов.
Исследуя вольт-амперные характеристики детекторов, Лосев подметил, что некоторые образцы имеют довольно странную кривую, включающую падающий участок. Детектируют они столь же неустойчиво, но что-то подсказывает Олегу, что он на пути к разгадке. В конце 1921 года, во время короткого отпуска в Твери Лосева продолжает опыты в своей юношеской лаборатории. Снова берет цинкит и угольный волосок от старой лампы, начинает испытывать детектор. Что это? В наушниках какая-то далекая станция чисто и громко ведет передачу азбуки Морсе. Такого еще не бывало... Значит - прием не детекторный!
Это был первый гетеродинный прием на основе полупроводникового прибора. Полученный эффект, по существу, являйся прообразом транзисторного эффекта. Лосеву удалось выявить короткий падающий участок характеристики, способный приводить к самовозбуждению колебательный контур. Так, 13 января 1922 года 19-летний исследователь сделал выдающееся открытие. Поймут и теоретически опишут его много позже, а пока - практический результат: радисты всего мира получают в руки простой детекторный приемник, работающий не хуже дорогого лампового гетеродина, при том без громоздких батарей питания, без дефицитнейших электронных ламп и сложной наладки.
Множество материалов испробовал Лосев в качестве рабочего кристалла. Лучшим оказался облагороженный цинкит, получаемый сплавлением в электрической дуге естественных цинкитных кристаллов или чистой окиси цинка. Контактным волоском служила стальная игла.
Описание полупроводникового приемника с генерирующим кристаллом появилось в печати - это было последнее слово радиотехники. Вскоре Олег разработал целый ряд радиосхем с кристаллами и написал для радиолюбителей брошюру с подробными характеристиками приемников и рекомендациями по изготовлению кристаллов.
Сразу после первой публикации открытие Лосева привлекло пристальное внимание зарубежных специалистов. Американский журнал «Рэйдио ньюс» восклицал: «Молодой русский изобретатель О. В. Лосев передал свое изобретение миру, не взяв на него патента!» Один из французских журналов писал тактичнее: «...Лосев обнародовал свое открытие, думая прежде всего о своих друзьях - радиолюбителях всего мира». Приемник Лосева получил название «Кристадин», что означало кристаллический гетеродин. Кристадин принимал слабые сигналы далеких передающих станций, повышал избирательность приема, ослаблял уровень помех.
Волна радиолюбительства охватила молодежь страны, началась «кристадинная лихорадка». Цинкит было трудно достать, пробовали, что попадалось под руку, - любой кристалл. Массовые исследования принесли еще одну находку - галенит (искусственный свинцовый блеск), он неплохо работал, и его было много. Позже ученые будут спорить: почему же в 20-е годы не был открыт транзистор? Почему одаренный исследователь, не исчерпав всех возможностей своего открытия, вдруг оставил его? Что заставило повернуть работу в иное русло? Ответ есть...
Олег Лосев - изобретатель первых светодиодов
В 1923 году, экспериментируя с детектирующим контактом на основе пары «карборунд - стальная проволока», Олег Лосев обнаружил на стыке двух разнородных материалов слабое свечение. Раньше такого явления он не наблюдал, но прежде и использовались другие материалы. Карборунд (карбид кремния) был испробован впервые. Лосев повторил опыт - и снова полупрозрачный кристалл под тонким стальным острием засветился. Так, немного менее 100 лет назад было сделано одно из перспективнейших открытий электроники - электролюминесценция полупроводникового перехода. Обнаружил Лосев явление случайно или тому были научные предпосылки, сейчас судить трудно. Так или иначе, но молодой талантливый исследователь не прошел мимо необычного явления, не отнес его в разряд случайных помех, напротив, обратил самое пристальное внимание, угадал, что оно базируется на еще неизвестном экспериментальной физике принципе.
Свечение многократно изучалось на различных материалах, в разных температурных условиях и электрических режимах, рассматривалось под микроскопом. Лосеву становилось все более очевидным, что он имеет дело с открытием. «Вероятнее, что здесь происходит совершенно своеобразный электронный разряд, не имеющий, как показывает опыт, накаленных электродов», пишет он в очередной статье. Итак, новизна, неизвестность науке открытого свечения для Лосева бесспорна, но понимания физической сущности явления еще нет.
Формулировалось несколько версий по поводу физических причин открытого свечения. Одну из них он высказывает в той же статье: «Вероятнее всего, кристалл светится от электронной бомбардировки аналогично свечению различных минералов в круксовых трубках». Позже, проверяя это объяснение, Лосев помещает различные кристаллы в катодо-люминесцентную трубку и при облучении их сравнивает спектры и силу излучаемого света с аналогичными характеристиками детекторного свечения. Обнаруживается значительное сходство, но вопрос о четком понимании физики явления, по словам Лосева, остается открытым.
Все усилия ученый сосредоточивает на глубоком и детальном изучении светящегося карборундового детектора.
В № 5 журнала «ТиТбп» за 1927 год появляется большая статья «Светящийся карборундовый детектор и детектирование с кристаллами», в которой экспериментатор пишет: «Можно различать два вида свечения... свечение I - зеленовато-голубая, яркая маленькая точка и свечение II, когда ярко флуоресцирует значительная поверхность кристалла». Только через несколько десятилетий выяснится, что в кристаллической решетке карборунда в результате случайного внедрения атомов других элементов создавались активные центры, в которых происходила интенсивная рекомбинация носителей тока, вследствие чего наружу выбрасывались кванты световой энергии.
Экспериментируя с различными сортами кристаллов и разными контактными проволоками, О. В. Лосев делает два важнейших вывода: свечение происходит без выделения тепла, то есть является «холодным», инерция возникновения и потухания свечения чрезвычайно мала, то есть оно практически безынерционно. Теперь мы знаем: эти характеристики свечения, отмеченные Лосевым в 20-е годы, являются важнейшими для сегодняшних светодиодов, индикаторов, оптронов, излучателей инфракрасного света.
Физическая сущность свечения по-прежнему неясна, и О. В. Лосев настойчиво ищет объяснение физики явления. Вскоре он делает одно важное наблюдение, приближающее к пониманию сути процесса: «Под микроскопом можно хорошо видеть, что свечение возникает тогда, когда контактная проволочка касается острых ребер или изломов кристалла...», то есть генерация света происходит на кристаллических дефектах. Технические отчеты за 1927 год, хранящиеся в архивах НРЛ имени В. И. Ленина, подтверждают, насколько обстоятельно велось исследование светящегося карборундового детектора. Изучалось влияние сильного магнитного поля, ультрафиолетового излучения и рентгеновских лучей; поведение в различных средах - испытывалась ионизация воздуха, окружающего свечение, исследовалась термоэмиссия различных минералов. Одна за другой отпадают ошибочные версии, шаг за шагом идет накопление ценных знаний. Лосев сам готовит для экспериментов различные сорта карборунда, монтирует испытательные установки, пилит и точит металл, занимается измерениями, ведет рабочие журналы - все сам, от идеи до конечных результатов.
Исследования Лосева по электролюминесценции получили широкий отклик и признание за рубежом. Его работы перепечатывали иностранные журналы, а открытие получило официальное название - «свечение Лосева». И за границей и у нас делались попытки его практического использования. Сам Лосев получил патент на устройство «световое реле», однако слабая разработка в тот период теории твердого тела и почти полное отсутствие полупроводниковой технологии не позволили при жизни ученого найти работам по электролюминесценции практическое применение. По существу, они относились к проблемам будущего, и до них дошла очередь лишь через 20- 30 лет.
Ученый опередил своих современников. Его заслуга не только в открытии детекторного свечения, но, главным образом, в том, что своими исследованиями он столь остро поставил проблему, что продолжение работ в этой области стало неизбежным. Так, интуиции и настойчивости О. В. Лосева обязано зарождение нового направления электроники - полупроводниковой оптоэлектроники, которое имеет огромное будущее.
_______
Практическое использование эффекта свечения Лосева началось в конце пятидесятых годов. Этому способствовало освоение полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов, тиристоров. Не полупроводниковыми оставались только элементы отображения информации - громоздкие и ненадежные. Поэтому во всех развитых в научно-техническом отношении странах велась интенсивная разработка полупроводниковых светоизлучающих приборов.
Настоящий бум светодиоды пережили в 60-х, когда были открыты возможности испускания ими света разных оттенков. Первым из них стал серийно выпускаться фосфидо-галлиевый светодиод красного свечения - его в 1962 году изобрёл Ник Холоньяк, в Иллинойском Университете. Кстати, этого ученого признают отцом LED-технологий. В том же университете появились первые промышленные образцы светодиодов. Их серийный выпуск начался примерно в эти же годы. Позже появились карбидокремниевые диоды со свечением жёлтого цвета. Следом, в шестидесятые же годы, физики и технологи создали зеленый и оранжевый светодиоды. Однако, хотя изобретение Холоньяка завоевало интерес и внедрялось с 1968 года, но, учитывая небольшую яркость, все равно проигрывало ярким лампам накаливания.
Изобретение синей светодиодной лампочки
В 1971 году ученый Жак Панков изобрел излучение в синем цвете. Но только в восьмидесятых годах, на антимониде, был получен светодиод со свечением синего цвета. Важность последнего события становится очевидной, если вспомнить, как формируется полноцветное изображение на телевидении - триадами красного, зелёного и синего цветов (RGB-триада). Смешивая в необходимых пропорциях эти три цвета, можно получить полную цветовую палитру со всеми оттенками - более 16 миллионов цветов для современных светодиодных дисплеев.
Параллельно шел поиск новых технологических методов, полупроводниковых материалов и прозрачных пластмасс. В итоге интенсивной работы была значительно увеличена яркость свечения приборов, разработаны различные типы сегментных цифробуквенных индикаторов, матричных индикаторов и линейных шкал. Приборы с изменяющимся цветом свечения, а также различные типы светодиодных мнемонических излучателей, которые высвечивают разнообразные геометрические фигуры: прямоугольник, треугольник, круг и т. д. В последнее время возник новый класс приборов - модули плоских твердотелых экранов, из которых можно собирать мозаичные экраны и табло нового поколения.
Появление первого светодиодного экрана
Между открытием свечения, изобретением диода и появлением первой светящейся панели прошло, наверное, лет восемьдесят. К этому моменту панели могли уже выводить на экран цветную картинку. Цветовая палитра ограничивалась уже известным красным, а также желтым, зеленым и оранжевым.
В 1968 году родился светодиодный дисплей. Компания Hewlett-Packard создала первый в мире рекламный светодиодный дисплей. Впрочем, в то время он еще не представлял интереса для рекламодателей ввиду своей малой мощности и скромных размеров. Вся мощь рекламы того времени зиждилась на тысячах и тысячах электрических лампочках накаливания.
Считается, что первым светодиодным экраном было изобретение Митчелла, представленное в 1977 году. Но так оно было монохромным, особого ажиотажа оно не вызвало. Как рекламный носитель, его не использовали, так как не могло конкурировать с яркими вывесками на основе ламп накаливания.
Первые точечные светодиоды заменили собой всевозможные лампочки накаливания в информационных панелях и табло. Затем светодиоды стали собирать в группы и появились знаковые индикаторы. Сначала это были семисегментные индикаторы, позволяющие отображать цифры от нуля до девяти, затем группы семисегментных индикаторов, применяемые в калькуляторах и электронных часах. После этого они превратились в линейные шкалы и буквенные индикаторы - все, наверное, помнят появившиеся повсеместно в конце восьмидесятых годов электронные бегущие строки.
Собирать большие экраны из точечных светодиодов - дело хлопотное, и вот появились матрицы. Сначала были матрицы 8х8 (64 светодиода красного или зелёного цвета), затем 16х16, 64х64. Используя их как модули, можно было собирать экраны произвольных размеров. Однако, одноцветность (реже двухцветность) получаемых экранов ограничивала область их применения.
ЭЛИН - первый светодиодный экран в СССР
Современные LED-экраны - вершина технического прогресса
Поворотным пунктом в истории развития диодных панелей стал 1990 год, когда в Японии представили синюю светодиодную лампочку. В тандеме с красным и зеленым можно создавать огромное количество цветов, тонов и оттенков, что позволило создать полноцветный, яркий и точный экран. Увеличение яркости свечения светодиодов, а также появление синих светодиодов дали толчок к бурному развитию полноцветных светодиодных экранов. Подобно телевизорам на электронно-лучевых трубках (где все цвета получаются путём смешения яркостей свечения фосфора: красного, зелёного и синего цветов для каждого пикселя), в светодиодных экранах смешиваются цвета соответствующих светодиодов.
Вначале использовались триады светодиодов для каждого пикселя. Но от этого впоследствии пришлось отказаться. Увеличение линейных размеров необходимого экрана при неизменном разрешении (те же 720х576 пикселов для стандартного сигнала PAL) привело бы к тому, что для получения требуемой яркости пришлось бы использовать очень крупные светодиоды. На границах цветовых переходов стало бы заметно некоторое смещение цветов, и могли бы проявиться различные цветовые артефакты. Поэтому была предложена идея использовать светодиодные пиксели. Пиксел такого экрана - это небольшой модуль, размерами от 4 до 50 мм, который состоит из трёх или четырёх светодиодов основных цветов (RGB). В самых крупных экранах каждый пиксел может содержать десятки перемешанных между собой красных, зелёных и синих светодиодов. Основное преимущество - вместо трёх монохромных элементов мы получаем один модуль, генерирующий все необходимые цвета.
Общий недостаток перечисленных подходов - жёсткая зависимость минимального расстояния между зрителями и экраном от размеров самого экрана. Для того чтобы изображение выглядело цельным, а не состоящим из отдельных пикселей, необходимо чтобы размер пикселя не превышал одной тысячной расстояния до этого изображения. Так, если нам необходим экран, размером по горизонтали около 10 метров, потребуются пиксели величиной в 10000 / 720 = 14 мм, а значит комфортно смотреть такой экран можно с расстояния не менее 14 метров.
Здесь необходимо рассмотреть, хотя бы упрощенно, системы управления светодиодными экранами. Электронная система анализировала видеосигнал и по информации, полученной о каждом пикселе видеоизображения, на входе «решала», какой светодиод экрана и насколько ярко включить. Развитие компьютерных технологий и тут помогло найти выход из ситуации. Теперь система управления успевает в реальном времени не только оценить, какой пиксел изображения на входе в какой цвет окрашен, но и интерполировать исходное разрешение сигнала в требуемое. И всё это в режиме реального времени. Теперь мы не привязаны к разрешению в 720х576 пикселов, даже если источником видеосигнала является телевизионный, обычной чёткости. И тот же экран, с размером по горизонтали около 10 метров, изготовленный из пикселей величиной 7 мм и с разрешением уже в 1440х1152, можно очень комфортно смотреть с расстояния от 7 метров.
Возросшие вычислительные мощности систем управления привели к тому, что появились экраны, использующие последние разработки в этой области - технологию «виртуального пикселя» - V-tech (у некоторых производителей Square Pixel - «квадратный пиксел»), позволяющую зрительно вдвое увеличить разрешение матричных конструкций. Происходит это следующим образом: в формировании картинки участвуют, кроме физических пикселей, еще и виртуальные. Виртуальный пиксель использует для получения цвета светодиоды, не только свои, но и из соседних физических ячеек. Наряду с возможностями современных систем по интерполяции, эта технология приводит к тому, что дисплеи можно делать из отдельных маленьких светодиодов основных цветов, равномерно «засеяв» ими весь экран. Кстати, технология «виртуального пикселя», применяемая в светодиодных экранах, используется уже давно. Она ведет свое происхождение от ламповых экранов, где называлась «режим лампочек» (bulb-режим). Разрешение ламповых экранов было значительно меньше разрешения современных светодиодных экранов, а размер световых элементов и пикселей - значительно больше, поэтому предпринимались попытки сгладить выводимое на экран изображение.
Новое применение нашлось и технологии отдельных пикселей. Теперь на специальных подложках ими можно самостоятельно (но не в условиях завода-изготовителя) набирать экраны произвольных форм. Причём не обязательно плоских. Пока это всякого рода ромбы и трапеции, но ничто уже сегодня не мешает делать их в виде всевозможных листочков-цветочков (если можно применять уменьшительно-ласкательные суффиксы к экранам размерами в метры, а то и в десятки метров!).
___
LED монитор произведен из огромного количества светодиодов, другими словами - пикселей, главной задача которых является воспроизведение на мониторе 16,7 млн. оттенков таких цветов как зеленый, синий и красный. Достигается это при излучении диодами волн разной длины, в результате чего изображение станет ярким, насыщенным и четким. Плюсы современных дисплеев: - изображение яркое и четкое; - возможность подбирать размер монитора; - продукция доступна в ремонте. Минусами считается: - сложность в сборке; - большая цена.
Всепогодность и неприхотливость, исключительная яркость, позволяющая смотреть экран даже при солнечном освещении, возможность получить огромные размеры и произвольные формы, причем не только плоские (интересно, а появятся театральные тумбы в Hi-Tech реинкарнации?) - всё это выводит светодиодные экраны в лидеры наружной рекламы.
Всё больше появляется в последнее время светодиодных экранов и для использования внутри зданий (в качестве примера, светодиодные экраны для помещений от компании «1-РК»). Если Вам кажется, что внутренний и наружный led-экран - это одно и то же, вынуждены Вас огорчить, это совсем разные установки. К внутренним светодиодным экранам значительно меньшие требования по пылевлагозащите, так как они не окажутся под дождем или прямыми солнечными лучами. Следовательно и более низкие требования по яркости и температурным нагрузкам. Если наружным экранам нельзя быть тусклее солнца (6000-6500 кд/м²), то для внутренних лед экранов достаточно диапазона 1500-3000 кд/м². За счет этих отличий, светодиодные экраны для помещений значительно компатнее и легче своих уличных аналогов.
Led-экраны для внутреннего применения принято называть Led-дисплей или Светодиодный дисплей, так как шаг между пикселями значительно меньше, чем у наружных рекламных экранов, соответственно и качество изображения выше. Еще один момент, почему в помещениях используют именно лед-дисплей - это значительно меньшее расстояние между экраном и объектом информирования. Если, например поставить в помещении уличный экран с шагом пикселя 10 мм (P10) или 8 мм (P8), то с расстояния 2-4 метров изображение будет не четким и плохо читаемым для людей. Единственным исключением, когда уличные светодиодные экраны используют в помещении - это концертные залы. В обычных помещениях принято использовать рекламные светодиодные дисплеи с шагом пикселя от 5 мм (P5) до 2 мм (P2).
Уменьшение стоимости сверхярких светодиодов будет способствовать ещё более широкому распространению технологии. Такие мониторы могут транслировать красочные ролики и изображения, работая непрерывно 24 часа в сутки и 7 дней в неделю. Современные девайсы не боятся влияния окружающей среды, высоких и низких температур. Они используют гораздо меньше энергии, чем лампы накаливания, но света и яркости такие экраны излучают в разы больше.
Ламповые экраны безраздельно царствовали до середины 1990-х, когда на рынке появились недорогие светодиоды всех цветов RGB-триады. С тех пор звезда гигантских ламповых уличных «телевизоров» устремилась к закату. Первые светодиодные спортивные табло появились на стадионах США и Японии в конце 1990-х. Тогда же в наружной рекламе начали широко использоваться светодиодные вывески.
Первый уличный светодиодный видеоэкран был установлен в 2001 году компанией Lamar Digital в Батон-Руж, Луизиана, США. Затем компания установила несколько экранов в Питсбурге. Параллельно на рынке появилось еще несколько компаний, установивших свои видеоэкраны в разных городах США. Напомним, что первые биллборды, или, как у нас привыкли их называть, бигборды, появились в США еще в 1891 году. И вот понадобилось более 100 лет, чтобы бигборды стали электронными. Пионерам в этом сегменте бизнеса поначалу приходилось несладко - сложно было «отбить» инвестиции в дорогие устройства, приходилось уговаривать рекламодателей дать рекламу на это новое чудо - электронные видео-бигборды. При общем числе свыше 450 тысяч рекламных плоскостей, видеоэкранов в США даже в 2006 году насчитывалось всего 200. Но уже к 2007 году их число удвоилось. И в последующие годы динамика внедрения LED-экранов только нарастала.
Себестоимость диодов из года в год падает, так как их производство растет. Вывески и экраны на их основе тоже получаются не очень дорогими. Так как технологии не стоят на месте, возможно, и среди таких экранов скоро появится что-то новое и необычное. Сегодня число светодиодных экранов в мире измеряется тысячами, если не десятками тысяч. А ведь процесс установки все новых и новых LED-экранов никак не замедляется...
_______
По материалам: «Электрик Инфо» | «Hi-fi News» | «ГК Лед Экраны» | «Смарт Технологии-М» | «Стимул» | «КСМ России» | «LED-Fact»