Из чего состоит светодиодный экран: устройство и принцип работы LED и OLED дисплеев

Светодиодный экран — это прибор для трансляции видеоконтента, работающий на полупроводниковых светодиодах.

Полупроводниковый светодиод (светодиод) — это полупроводниковый прибор (проводящий ток только в одном направлении), в котором электрический ток вызывает световое излучение.

Полноцветное изображение создают путем использования светодиодов 3-х цветов:

• красного (red, R),
• зеленого (green,G),
• синего (blue, B)

в матрице или кластере, которые образуют единичный пиксель (точку).

Матрица светодиодного экрана — это управляющая плата, с интегрированными в нее светодиодами, коммутационными проводящими контактами и защитными фильтрами.

Светодиоды в матрице располагаются в строгом порядке с равным интервалом по горизонтали (пиксельный шаг) и равным «межстрочным» интервалом (расстояния между линиями светодиодов по вертикали тоже одинаковое).

Кластер — это элемент светодиодного экрана, представляющий собой отдельный герметичный корпус, в котором содержится 3 (красный, зеленый, синий) и более светодиодов. С внешней стороны кластер закрыт пластиковой линзой. В кластерных светодиодных экранах/полотнах кластер является единичным пикселем.

Разрешение светодиодного экрана – плотность пикселей на единицу поверхности. Чем выше данный показатель, тем качественнее изображение.

Другой параметр, определяющий качество изображения – частота обновления картинки за 1 секунду (рефреш), измеряется в герцах.

Минимально допустимый рефреш в светодиодных дисплеях – 600 Гц.

Принципиальное устройство светодиодного дисплея

DIP типа

Светодиодные экраны DIP типа собирают из отдельных модулей (кабинетов). Светодиоды DIP типа представляют собой полупроводниковый кристалл, помещенный в герметичный корпус из пластика, стела или керамики, от которого отходят длинные клеммы. Такие кристаллы дают очень яркое свечение.

При изготовлении светодиодного модуля клеммы DIP светодиоды вставляют в предварительно подготовленные отверстия в плате и припаивают на расстояниях, обычно, от 10 мм и более. Платы производят из стекла или специального пластика. На этой же плате размещается коммутативная электроника. Припаянные DIP светодиоды возвышаются над платой, образуя свободное пространство, которое заполняют компаундом – герметизирующим составом.

Компаунд защищает от влаги и грязи, служит дополнительной механической защитой.

С обратной стороны коммутационные контакты подводят к гнездам, закрывают внешним пластиковым или алюминиевым корпусом, который предотвращает попадание влаги и пыли.

Механически соединяют кабинеты посредством пластмассовых или металлических замков; при подключении модули последовательно (1 со 2, 2 с 3 и т.д.) соединяют интерфейсными кабелями, подключает кабели питания (силовые кабели).

Светодиодный экран также включает контроллеры с принимающими и передающими платами. Принимающая плата получает сигнал с управляющего компьютера/ноутбука, сигнал преобразуется и передающей платой отправляется на дисплей через интерфейсный кабель.

SMD типа

SMD светодиоды менее яркие, чем DIP, но их размеры и конструкция позволяют располагать их значительно ближе друг к другу.

Экраны данного типа часто применяют внутри помещений, но если корпус герметичен и электроника рассчитана на работу в большом интервале температур, они могут работать и на улице.

Светодиоды SMD типа представляют собой корпус, внутри которого расположены кристаллы трех цветов (красный, зеленый, синий), оснащенный короткими клеммами. Кристаллов может быть 3, 4 (например, 2 красных, зеленый, синий) или более. Такие светодиодные колбы интегрируют непосредственно на проводящую подложку. Компаундом их не заливают. Подложку изготавливают из стекла (модульный экран) или силикона (гибкий экран).

Сверху светодиоды покрывают специальной прозрачной защитной пленкой, повышающей механическую прочность экрана (для уличных она еще и служит гидроизоляционным слоем).

С обратной стороны кабинетные светодиодные экраны закрывают корпусом, герметичность которого зависит от назначения (интерьерный/экстерьерный), последовательно соединяются интерфейсными кабелями; собранный дисплей/светодиодное полотно через контроллер подключают к управляющему компьютеру.

OLED типа

OLED экраны принципиально отличаются от SMD LED дисплеев природой кристаллов, способом изготовления платы и качеством видео. OLED светодиоды содержат кристаллы органического происхождения. Тончайшие слои разных полимеров образуют структуру кристалла.

Это позволяет изготовить сверхтонкие, легкие, высокопрозрачные стеклянные OLED витрины магазинов, невероятно гибкие экраны на силиконовой основе, сенсорные OLED экраны для примерочных кабин, которые служат зеркалами и помогают клиентам найти нужную информацию одним прикосновением, и многое другое.

OLED дисплеи подключаются к компьютеру управления через контроллер по интерфейсному кабелю или беспроводной связи.

Обслуживание гибких светодиодных экранов должно проводиться только высококвалифицированными специалистами.

Чем внутренние светодиодные экраны отличаются от внешних? Узнайте об этом здесь.

Какими достоинствами обладает гибкий светодиодный экран по сравнению с модульными? Мы рассказали об этом здесь.

Принцип работы светодиодного экрана

Управляющий компьютер с видеокартой, управляющее ПО, контроллеры с принимающими и передающими картами, набор интерфейсных кабелей составляют систему управления светодиодным дисплеем, которая обеспечивает работу самого дисплея.

Управление дисплеем происходит с компьютера (в т.ч. удаленно по проводной/беспроводной связи) с помощью специального программного обеспечения. ПО создается под конкретный тип экранов и поставляется вместе с ними; при необходимости управляющую программу можно купить или бесплатно скачать вместе с инструкцией.

Управляющие ПО имеют одинаковый принцип работы и схожие основные функции: загрузка контента на дисплей, создание расписаний показа роликов, защита от взлома и пр.

С компьютера видеоматериал отправляется на контроллер, где адаптируется к показу на экране. Фактически, система управления светодиодным экраном каждый кадр изображения «дробит» на множество частей, и на каждый участок LED дисплея посылает соответствующий фрагмент, что позволяет получать целостное изображение на большом экране. Без этой опции, каждый модуль экрана показывал бы одно и то же.

На тех экранах, где технически возможно создать виртуальный пиксель (мнимый пиксель, создаваемый программой, путем передачи сигнала на части соседних пикселей для визуального увеличения их количества), именно система управления его воспроизводит.