Ինչպե՞ս է աշխատում LED դիսփլեյը: Ինչպե՞ս է աշխատում LED դիսփլեյի վահանակը:

LED-ների լույսի արտադրման գիտությունը՝ էլեկտրալուսարձակում և կիսահաղորդչային ֆիզիկա

Ինչպես են LED-ները արտադրում լույս էլեկտրալուսարձակման միջոցով կիսահաղորդչային նյութերում

LED-ները, կամ լույսի արտանետող դիոդները, տեսանելի լույս են արտադրում՝ օգտագործելով էլեկտրալուսարձակման գործընթացը: Ընդհանրապես, երբ էլեկտրականությունը անցնում է այս հատուկ կիսահաղորդչային նյութերով, այն գրգռում է էլեկտրոններին: Լիցքավորեք լարում և դիտեք, թե ինչ է կատարվում հետո: Էլեկտրոնները սկսում են շարժվել այնպես կոչված p-n անցումով, որը գտնվում է երկու կիսահաղորդչային շերտերի հանդիպման կետում: Մեկ կողմը մշակված է այնպիսի նյութերով, որոնք այն լիցքավորում են լրացուցիչ դրական լիցքերով (սա կոչվում է p-տիպ), իսկ մյուս կողմը ունի ավելի շատ բացասական լիցքեր (n-տի): Երբ այս էլեկտրոնները վերջապես հանդիպում են այն խցիկներին, որոնք մենք անվանում ենք դրական դատարկություններ, նրանք էներգիան արձակում են լույսի փոքր փաթեթների տեսքով, որոնք կոչվում են ֆոտոններ: Արտադրողները շատ են աշխատում այս գործընթացի համար նյութերի ընտրության վրա: Նրանք հաճախ օգտագործում են գալիումի արսենիդ կամ ինդիումի ֆոսֆիդ, քանի որ այս նյութերը էլեկտրական էներգիան լույսի վերածում են ավելի լավ, քան հին լուսավորության տեխնոլոգիաները: Որոշ ժամանակակից LED-ները իրականում կարող են հասնել մոտ 90% արդյունավետության, ինչը դրանք էապես առավելագույն դարձնում է ավանդական լամպերի համեմատ էներգախնայողության տեսանկյունից:

LED վահանակների կառուցվածքն ու կազմը. P-N անցումների և լցման դերը

Ժամանակակից LED ցուցադրումները հիմնված են շերտավոր կիսահաղորդչային ճարտարապետության վրա: Տիպիկ դիոդը բաղկացած է՝

• Էպոքսիդային օբյեկտիվ ուղղում է ֆոտոնները դեպի դուրս՝ պաշտպանելով դիոդը
• P-տիպի շերտ լցված է ալյումինի նման տարրերով՝ էլեկտրոնային դատարկություններ ստեղծելու համար
• N-տիպի շերտ հարուստ է ազատ էլեկտրոններով՝ ֆոսֆորի լցման շնորհիվ
• Ակտիվ գոտի որտեղ տեղի է ունենում էլեկտրոն-անցքերի վերամիավորումը

Դոպինգի գործընթացը ստեղծում է էներգետիկ գրադիենտ p-n անցումում, որն ապահովում է ֆոտոնների ճշգրիտ արձակում: Միկրոսֆերային կիսահաղորդիչները նվազեցնում են ներքին անդրադարձումը՝ բարձր խտությամբ վահանակներում լույսի արտադրությունը 15–20% բարձրացնելով:

Էներգետիկ գոտու տեսություն և ֆոտոնների արձակում LED դիսփլեյի մոդուլներում

Ֆոտոնի ալիքային երկարությունը (և հետևաբար՝ գույնը) կախված է կիսահաղորդչի էներգետիկ գափից — էներգիայի տարբերությունը վալենտային և հաղորդման գոտիների միջև: Օրինակ՝

• Կարմիր LED-ներ ՝ օգտագործում են ալյումին-կալիում արսենիդ (1.8–2.0 էՎ էներգետիկ գափ)
• Կապույտ LED-ներ ՝ հիմնված են ինդիում-կալիում նիտրիդի վրա (3.0–3.4 էՎ)

Նյութերի ինժեներիայի միջոցով այս գափերը կարգավորելով՝ LED մոդուլները ճշգրիտ արձակում են ալիքային երկարություններ ինֆրակարմիրից մինչև ուլտրամանուշակագույն: Ֆոտոնային հոսքի խտությունը ուղղակիորեն կապված է աշխատանքային հոսանքի հետ, ինչը դիսփլեյներին հնարավորություն է տալիս PWM կառավարման (իմպուլսային լայնական մոդուլացիա) միջոցով ստեղծել 16,7 միլիոն գույն:

ԱԼԵԿՏՐՈՆԱՅԻՆ ԷԿՐԱՆԻ ՊԱՆԵԼԻ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ԿՈՄՊՈՆԵՆՏՆԵՐԸ ԵՎ ԴՐԱՆՑ ՖՈՒՆԿՑԻԱՆԵՐԸ

LED ԷԿՐԱՆՆԵՐԻ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ԿՈՄՊՈՆԵՆՏՆԵՐԸ՝ ՍԿԱՆԱՎՈՐՄԱՆ ԿԱՌԱՎԱՐՄԱՆ ՓՈԽԱՆՑՄԱՆ ՍԽԵՄԱՏԻԿ ՈՒՂԵԺՈՂՈՎ, ՍՆՈՒՑՄԱՆ ԱՌԿԽԵՅՔ ԵՎ ՏՐԱՄԱԳԾԵՐ

ԺԱՄԱՆԱԿԱԿԻՑ LED էկրանային պանելները հիմնված են երեք հիմնական ենթահամակարգերի վրա, որոնք ապահովում են դրանց արդյունավետ աշխատանքը.

• Սկանավորման կառավարման սխեմաներ մշակում են մուտքային սիգնալները՝ թարմացման հաճախականությամբ մինչև 4,800 Հց, որոշելով, թե որ պիքսելներն են ակտիվանում յուրաքանչյուր ցիկլի ընթացքում
• Բաշխված սնուցման աղբյուրներ փոխարկում են փոփոխական լարումը հաստատուն լարման (սովորաբար 5Վ±0,2Վ), ապահովելով 3% լարման տատանում մեծ էկրանների վրա
• Բարձրորակ փոխանցման տրամագծեր պահպանում են սիգնալի ամբողջականությունը 100 մ երկարությամբ տրամագծերում՝ օգտագործելով դիֆերենցիալ սիգնալային տեխնոլոգիա

Այս կոմպոնենտները ապահովում են պիքսելային թարմացումներ 2 մվ-ի ընթացիկ ժամանակահատվածում, ինչը կարևոր է կենդանի կոնտենտի փոխանցման համար։

ԱLED ցուցիչի մոդուլի ճարտարապետություն և ինտեգրումը վարորդի IC-ների հետ

Յուրաքանչյուր LED մոդուլ միավորում է 32–256 պիքսել՝ կազմավորված ստանդարտացված ցանցերում (օրինակ՝ 16–16 կամ 32–32 կոնֆիգուրացիաներ)։ Այս մոդուլներում տեղադրված են վարորդի IC-ներ՝

1. Թվային կառավարման սիգնալների փոխակերպում անալոգային հոսանքի ելքերի
2. Պահպանել գույնի հետևողականությունը (±0.003 ΔE*ab) RGB դիոդների միջև
3. Իրականացնում են անվտանգության ստանդարտ սխեմաներ՝ խափանված պիքսելային շղթաները շրջանցելու համար

Գագաթակետի մակերեսային տեղադրման տեխնիկան վարորդի IC-ները տեղադրում է դիոդներից 0,5 մմ-ի սահմաններում, ինչը նվազեցնում է սիգնալի թուլացումը 67 %-ով հին ձևավորումների համեմատ

Շղթայի տախտակների և պաշտպանիչ կողպերի դերը արտաքին տարածքներում տեղադրված LED ցուցիչներում

Արտաքին տարածքներում տեղադրված LED համակարգերը պահանջում են՝

• Բազմաշերտ ալյումինե տախտակներ 2 ունցիայի պղնձի շերտերով՝ կարողանալու համար դիմակայել ջերմային լարվածություններին -40°C-ից +85°C
• Կոռոզիայից պաշտպանված կաբինետներ ծովային ստանդարտի ալյումինե համաձուլվածք (5052-H32) օգտագործելով՝ IP65 աստիճանի կնիքերով
• Կոնֆորմային ծածկույթներ վարորդի IC-ների պաշտպանություն խոնավությունից և օդում եղած աղտոտություններից

Այս կառուցվածքային տարրերը թույլ են տալիս 100,000 ժամ շահագործման ընթացքում անմիջական արևի լույսի և տեղումների պայմաններում՝ առևտրային կիրառման դեպքում ապահովելով 0.01% տարեկան անսարքության մակարդակ

Պիքսելի կառուցվածք, RGB գունային խառնուրդ և լիագույն գունային պատկեր

LED էկրանների հիմնական կառուցվածքը՝ կարմիր, կանաչ և կապույտ դիոդների դասավորություն

Այսօրվա LED էկրանները լիարժեք գույն ստանալու համար օգտագործում են կարմիր, կանաչ և կապույտ դիոդների փոքր խմբեր, որոնք մանրադիտակային մակարդակում դասավորված են գրեթե ճշգրիտ նախշերով: Մեկ պիքսելը փաստացի բաղկացած է երեք առանձին մասերից՝ յուրաքանչյուր հիմնարար գույնի համար մեկ, իսկ առևտրային մեծամասնության էկրանները մեկ քառակուսի դյույմի մեջ տեղավորում են 4,000-ից մինչև 10,000 այդպիսի փոքր լույսի աղբյուրներ: Այդ երեք գույնը արտադրողների կողմից դասավորելու եղանակը հնարավորություն է տալիս ստանալ շատ կոնկրետ լուսային ալիքներ, ինչպիսիք են 625 նմ կարմիրի համար, մոտ 530 նմ՝ կանաչի համար և մոտավորապես 465 նմ՝ կապույտի համար, որոնք առաջանում են կիսահաղորդչային սվաղման էֆեկտի շնորհիվ, որը բոլորս էլ գիտենք որպես էլեկտրոլյումինեսցենցիա:

Լիագույն գունային պատկերներ ստանալու համար RGB գունային խառնման սկզբունքները LED ցուցիչներում

Ադիտիվ գունային մոդելն օգտագործելիս, այդ հիմնական գույները տարբեր ինտենսիվությամբ խառնելը կարող է ստեղծել մոտ 16.7 միլիոն տարբեր երանգներ, որոնք մենք իրականում կարող ենք տեսնել: 0-ից մինչև 255 սանդղակով փոխելով յուրաքանչյուր առանձին դիոդի պայծառությունը, հնարավոր է դառնում ստանալ գրեթե ցանկացած ցանկալի գույն: Երբ բոլոր երեք գույներն էլ առավելագույնի են հասնում իրենց ամենաբարձր կարգավորմանը (255՝ կարմիրի, կանաչի և կապույտի համար), արդյունքը մաքուր սպիտակ լույս է: Եթե դրանցից ոչ մեկը ընդհանրապես ակտիվ չէ (0,0,0), ապա, բնականաբար, մենք տեսնում ենք միայն սև: Ավելի լավ արդյունքների հասնելու համար շատ համակարգեր այժմ օգտագործում են առաջադեմ իմպուլսային լայնության մոդուլյացիայի տեխնոլոգիա: Այս դրայվերները դիոդները շատ արագ են միացնում և անջատում, վայրկյանում 1440-ից 2880 անգամ: Այս բարձր հաճախականությունը օգնում է պահպանել գույների կայուն տեսքը, նույնիսկ պայծառության մակարդակը բարձրացնելիս կամ նվազեցնելիս:

Ենթապիքսելային կառավարում և լուսային հավասարակշռություն՝ ճշգրիտ գունային վերարտադրության համար

Ժամանակակից դիսփլեյի վերահսկիչները կարող են հասնել մոտ ±0,003 դելտա-E գունային ճշգրտության՝ անընդհատ կարգավորելով յուրաքանչյուր ենթապիքսելից արտանետվող լույսի քանակը: Համակարգը աշխատում է առանձին LED հոսանքները կարգավորելով մոտ 5-ից 20 միլիամպերի սահմաններում և կառավարելով, թե երբ են դրանք անջատվում ու միացվում: Սա սպիտակ կետը կայուն պահում է մոտ 6500K՝ ապահովելով գրեթե ցանկացած անկյունից, որտեղից մարդիկ կարող են նայել էկրանին: Այս մակարդակի ճշգրիտ կարգավորմամբ դիսփլեյները հասնում են DCI-P3 գունային տիրույթի գրեթե 98%-ին: Դա դրանք հարմար է դարձնում լուրջ տեսանյութերի համար, որտեղ գույները պետք է մնան ճշգրիտ: Բացի այդ, սա օգնում է խուսափել այն նեղություն հարուցող գունային անհամապատասխանություններից, որոնք առաջանում են, երբ նյութերը լույսը արտացոլում են տարբեր ձևով՝ տարբեր լուսավորության պայմաններում:

Լուսայնության և գույնի կառավարում. իմպուլսային լայնական մոդուլացիա (PWM) տեխնոլոգիա

Իմպուլսային լայնական մոդուլացիա (PWM)՝ LED դիսփլեյներում լուսայնության կառավարման համար

LED էկրանները իրենց պայծառությունը կարգավորում են PWM տեխնոլոգիայի միջոցով: Ըստ էության, այն աշխատում է այդ փոքրիկ լամպերը միացնելով և անջատելով հազարավոր անգամ ամեն վայրկյանը: Մեր աչքերը դա ընկալում են որպես հաստատուն լույս, քանի որ չեն կարող հետևել այդ արագ փոփոխություններին: Իրական պայծառությունը կախված է նրանից, թե այդ ցիկլերի ընթացքում լույսը որքան է միացված և անջատված՝ ինժեներների կողմից կոչված «դյուտի ցիկլ»: Վերցրեք, օրինակ, 25% դյուտի ցիկլը. դա նշանակում է, որ լույսը միայն ժամանակի քառորդն է միացված, ուստի այն ավելի մութ է թվում, քան ամբողջական հզորությամբ աշխատելիս: Այն, ինչն առանձնացնում է PWM-ն, այն է, որ գույները մնում են ճշգրիտ, նույնիսկ երբ մութացված են, ի տարբերություն հին մեթոդների: Բացի այդ, այն էլեկտրաէներգիան էլ խնայում է՝ ըստ փորձարկումների՝ շուրջ 40%-ով պակաս, քան ավանդական անալոգային մութացման մեթոդները:

Լարման կառավարում և սերնդի կառավարում՝ օգտագործելով PWM հաճախադրույթի կարգավորում

Ինժեներները կարգավորում են PWM հաճախականությունները (100 Հց – 20 կՀց սահի), որպեսզի ճշգրտորեն կարգավորեն LED խմբերին տրվող լարումը: Ավելի բարձր հաճախականությունները թույլ են տալիս 16-բիթանոց սերնդաբանական լուծաչափ, որն արտադրում է 65,536 լուսայնության մակարդակ՝ ապահովելով ավելի հարթ գունային անցումներ: Ընդհանուր համակարգերը սինքրոնացնում են PWM ժամանակացույցը վարորդի IC-ների միջև՝ պահպանելով հաստատուն հոսանքի հոսքը և վերացնելով լարման անկումները, որոնք առաջացնում են գունային շերտավորում գրադիենտներում:

Ցածր հաճախականությամբ PWM-ի ազդեցությունը մարմնական ընկալման և տեսողական հարմարավետության վրա

300 Հց-ից ցածր PWM հաճախականություն օգտագործող էկրանները ցուցադրում են չափելի մարթկոցում, որն կապված է դիտորդների 58%-ի մոտ աչքի լարվածության հետ 30 րոպե տևողությամբ ներկայացման ընթացքում: Ժամանակակից վահանակները նվազեցնում են այս երևույթը 3,840 Հց PWM համակարգերի միջոցով, որոնք աշխատում են մարդու մարթկոցի միավորման շեմից վեր՝ նվազեցնելով հարթակներում անհարմարության զեկուցումները 81% -ով:

Լուծաչափ, պիքսելների քայլ և հիմնարար արդյունավետության մետրիկներ LED էկրանների համար

Պիքսելների քայլը և դրա ազդեցությունը ներքին և արտաքին տարածքներում օգտագործվող LED էկրանային վահանակների լուծաչափի վրա

Պիքսելների տարածությունը վերաբերում է էկրանի վրա գտնվող փոքրիկ LED լամպերի միջև հեռավորությանը, և սա մեծ դեր է խաղում այն բանում, թե ինչ տեսակի լուսանկար ենք տեսնում և ինչ հեռավորության վրա պետք է կանգնած լինի դիտողը՝ ճիշտ տեսնելու համար: Երբ պիքսելների տարածությունը փոքրանում է՝ միլիմետրերով չափած, պիքսելները իրար ավելի մոտ են դառնում, ինչը պատկերը շատ ավելի պարզ դարձնում է մարդկանց համար, երբ նրանք կանգնած են իրենց կողքին: Ուստի փոքր տարածությամբ էկրանները այդքան լավ են աշխատում ներսում, որտեղ մարդիկ սովորաբար մոտ են գտնվում, օրինակ՝ կառավարման կենտրոններում կամ խանութների ցուցափեղկերում: Ընդ որում, ավելի մեծ պիքսելների տարածությունը՝ P6-ից մինչև P10, ավելի շատ կենտրոնանում է այն բանի վրա, որ էկրանը պահպանի բավարար պայծառությունը даже խիստ արևոտ պայմաններում, միաժամանակ պահպանելով իր տևողականությունը: Այս ավելի մեծ տարածությամբ էկրանները հաճախ են հանդիպում արտաքին տարածքներում՝ հսկայական գովազդային տախտակների կամ սպորտային մարզադաշտերի վրա, որտեղ դիտողները սովորաբար դիտում են տասնհինգ մետրից ավելի հեռավորության վրա:

Լուսային ստանդարտներ (Նիտ) տարբեր դիտման միջավայրերում

LED էկրանների լուսայնությունը տատանվում է 800–1,500 նիտից մինչև ներքին տարածքների համար և 5,000–8,000 նիտ՝ արտաքին էկրանների համար, արևի ուղղակի ճառագայթներին դիմադրելու համար: Տեղեկատվական ցուցադրության ընկերությունը խորհուրդ է տալիս օգտագործել 2,000–4,000 նիտ կիսաարտաքին տարածքների համար, ինչպիսիք են ավտոբուսային կանգառները, հավասարակշռելով տեսանելիությունն ու էներգաօգտագործումը:

Թարմացման հաճախականություն և վիզուալ հարթություն շարժման ցուցադրման համար բարձր արագությամբ կոնտենտներում

3,840 Հց-ից բարձր թարմացման հաճախականությունը վերացնում է շարժման անթափանցությունը արագ ընթացող սպորտային հեռարձակումներում կամ խաղերում, ապահովելով հարթ անցումներ: Ցածր թարմացման հաճախականությունները (<1,920 Հց) կարող են առաջացնել տեսանելի մակարդակ, երբ տեսախցիկը շարժվում է, ինչը նվազեցնում է դիտողի հարմարավետությունը:

Տրենդ՝ Մինի-LED և Միկրո-LED Տեխնոլոգիաները Թույլ են տալիս Ավելի Փոքր Պիքսելային Շարվածք

Միկրո-LED տեխնոլոգիան աջակցում է P1.0-ից ցածր պիքսելային շարվածքին՝ միկրոսկոպիկ LED չիփեր (≤100 մկմ) անմիջապես տեղադրելով վահանակների վրա: Այս նորարարությունը թույլ է տալիս 4K լուծաչափություն ստանալ 100 դյույմից փոքր LED էկրանների վրա՝ նվազեցնելով էներգասպառումը 35%-ով սովորական SMD LED-ների համեմատ:

Հաճախ տրամադրվող հարցեր

Ինչ է էլեկտրալուսարձակումը LED-ներում:

Էլեկտրալուսարձակումը այն գործընթացն է, որի ընթացքում LED-ները արտանետում են լույս: Երբ էլեկտրականությունն անցնում է կիսահաղորդչային նյութերով, էլեկտրոնները գրգռվում են և լույս են արտանետում՝ որպես ֆոտոններ:

Ո՞րն է p-n անցումային շերտի դերը LED-ում:

P-n անցումային շերտը այն տեղն է, որտեղ հանդիպում են դրական (p-տիպ) և բացասական (n-տիպ) կիսահաղորդչային շերտերը: Էլեկտրոնները շարժվում են այս անցումային շերտով, վերամիավորվում են դիրքական լիցքավորված անզուրկ տեղերի հետ և արտանետում լույս:

Ինչպե՞ս են LED էկրանները ստեղծում տարբեր գույներ:

LED էկրանները օգտագործում են RGB գունային խառնման սկզբունքը՝ կարմիր, կանաչ և կապույտ դիոդների լուսայնությունը կարգավորելով՝ ստանալու համար տարբեր գույների լայն տիրույթ:

Ինչ է PWM-ը և ինչպե՞ս է այն ազդում LED ցուցիչի պայծառության վրա

Պալսային լայնական մոդուլացիան (PWM) կարգավորում է LED-ների պայծառությունը՝ LED-ները արագ միացնելով և անջատելով: Սա պահպանում է գույների ճշգրտությունը և նվազեցնում է էներգաբացատրությունը:

Ինչ է պիքսելի քայլը և ինչո՞ւ է այն կարևոր

Պիքսելի քայլը վերաբերում է երկու հարակամ պիքսելների կենտրոնների միջև եղած հեռավորությանը: Փոքր պիքսելի քայլերը բերում են ավելի բարձր լուծաչափության և ավելի հստակ պատկերի՝ մոտիկից դիտելիս: