إضاءة خلفية LED انظر أيضًا: شاشة LED بإضاءة خلفية LED

إضاءة خلفية LED

انظر أيضا: LCD بإضاءة خلفية LED

LCD مع الإضاءة الخلفية LED المصفوفة

الإضاءة الخلفية LED في شاشات ملونة تأتي في نوعين: مصابيح LED الخلفية البيضاء وإضاءة خلفية RGB LED. ^[3] تستخدم مصابيح LED البيضاء في أغلب الأحيان في أجهزة الكمبيوتر المحمولة وشاشات سطح المكتب ، وتشكل جميع شاشات LCD المحمولة تقريبًا. عادةً ما يكون LED الأبيض هو مصباح LED أزرق مع فوسفور أصفر عريض الطيف ينتج عنه انبعاث الضوء الأبيض. ومع ذلك ، نظرًا لأن المنحنى الطيفي يبلغ ذروته عند الصفراء ، فإنه يتواءم مع ذرتي الإرسال لمرشحات اللون الأحمر والأخضر لشاشة LCD. هذا يتسبب في التحول إلى اللونين الأحمر والأخضر للانتقال إلى اللون الأصفر ، مما يقلل من التدرج اللوني للعرض ^[4] . تتكون مصابيح RGB من مصابيح LED حمراء وزرقاء وخضراء ويمكن التحكم بها لإنتاج درجات حرارة ألوان مختلفة من اللون الأبيض. تم العثور على مصابيح RGB LED للإضاءة الخلفية في شاشات عالية الدقة مثل شاشة HP DreamColor LP2480zx أو أجهزة كمبيوتر HP EliteBook المحمولة ، بالإضافة إلى شاشات حديثة للمستهلك مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة طراز Studio من Dell التي تحتوي على شاشة LED RGB اختيارية.

يمكن لمبات RGB LED توفير سلسلة ألوان هائلة للشاشات ^[5] . عند استخدام ثلاثة مصابيح LED منفصلة ( لون مضاف ) ، يمكن للإضاءة الخلفية أن تنتج طيفًا لونيًا يضاهي بشكل كبير فلاتر الألوان في وحدات بكسل شاشة LCD نفسها. بهذه الطريقة ، يمكن تضييق نطاق تمرير الفلتر بحيث يتيح كل مكون من مكونات الألوان نطاقًا ضيقًا للغاية من الطيف عبر شاشة LCD. يعمل ذلك على تحسين كفاءة العرض نظرًا لأنه يتم حجب ضوء أقل عند عرض اللون الأبيض. أيضا ، يمكن نقل النقاط الحمراء والأخضر والأزرق الفعلية إلى أبعد من ذلك بحيث تكون الشاشة قادرة على إعادة إنتاج ألوان أكثر حيوية.

تعتمد طريقة جديدة لتحسين نطاق الألوان في لوحات LCD بإضاءة خلفية LED على مصابيح LED الزرقاء (مثل GaN) التي تضيء طبقة من فوسفورات نانوية ، ما يسمى بـ Quantum Dots (QD) ، ^[6] والتي تحول الأطوال الموجية الزرقاء إلى الأطوال الموجية الطويلة المطلوبة كألوان خضراء وحمراء ذات عرض نطاق ضيق لإضاءة مثالية لشاشة LCD من الخلف. تدعي الشركة المصنعة ، Nanosys ، أنه يمكن ضبط الناتج اللوني للنقاط بالتحديد من خلال التحكم في حجم النانوسيسترات. الشركات الأخرى التي تتبع هذه الطريقة هي Nanoco Group PLC (المملكة المتحدة) ، QD Vision و 3 M ، المرخص له من Nanosys. ^[7] قامت شركة Sony بتكييف تقنية Quantum Dot من الشركة الأمريكية QD Vision ^[8] لتقديم تلفزيونات LCD مع إضاءة خلفية LED مضاءة بشكل جيد تم تسويقها تحت مصطلح Triluminos في عام 2013. مع ضوء أزرق وبلورات نانوية محسنة للألوان الخضراء والحمراء أمامه ، يسمح الضوء الأبيض المشترك الناتج بتدرج لوني مكافئ أو أفضل من ذلك المنبعث من مجموعة أكثر كلفة من ثلاثة مصابيح LED RGB. في معرض الإلكترونيات الاستهلاكية لعام 2015 ، عرضت Samsung Electronics و LG Electronics و TCL Corporation و Sony الصينية تقنية LED ذات إضاءة خلفية بتقنية QD. ^{[9] [10]}

كما تحسنت الإضاءة الخلفية CCFL في هذا الصدد. العديد من طرازات شاشات الكريستال السائل ، من شاشات العرض الرخيصة من TN إلى لوحات S-IPS أو S-PVA الملونة ، تحتوي على CCFLs نطاق واسع يمثل أكثر من 95٪ من مواصفات ألوان NTSC .

هناك العديد من التحديات مع الإضاءة الخلفية LED. من الصعب تحقيق التوحيد ، خاصة مع تقدم عمر مصابيح LED مع كل شيخوخة LED بمعدلات مختلفة. كذلك ، فإن استخدام ثلاثة مصادر ضوئية منفصلة للأحمر والأخضر والأزرق يعني أن النقطة البيضاء للشاشة يمكن أن تتحرك مع تقدم عمر المصابيح بمعدلات مختلفة ؛ تتأثر أيضا المصابيح البيضاء من هذه الظاهرة ، مع تغييرات عدة مئات من kelvins يجري تسجيلها. وتعاني أنظمة LED البيضاء أيضًا من نوبات زرقاء عند درجات حرارة أعلى تتراوح من 3141 ألفًا إلى 3222 ألفًا على 10 درجات مئوية إلى 80 درجة مئوية على التوالي. ^[١١] قد تكون كفاءة الطاقة أيضًا تحديًا ؛ يمكن أن تستخدم تطبيقات الجيل الأول طاقة أكبر من نظيراتها CCFL ، على الرغم من أنه من الممكن أن تكون شاشة LED أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة. ^{[ بحاجة لمصدر ]} في عام 2010 ، يمكن لشاشات LED الحالية توليد مزايا استهلاك طاقة كبيرة. على سبيل المثال ، الإصدار غير LED من 24 بوصة Benq G2420HDconsumer العرض لديه استهلاك 49W مقارنة مع 24W من الإصدار LED من نفس العرض (G2420HDBL).

للتغلب على التحديات المذكورة أعلاه مع RGB وإضاءة LED الخلفية البيضاء ، تم تطوير تقنية LED المتقدمة للفوسفور ^[12] من قبل NDF Special Light Products ، خصيصًا لتطبيقات LCD عالية الجودة وطويلة العمر مثل شاشات عرض المقصورة ، ^[13] يعرض مراقبة الحركة الجوية والشاشات الطبية. تستخدم هذه التقنية مصابيح LED المضاعفة الزرقاء مع ورقة يتم فيها طباعة مواد الفوسفور الفاسدة لتحويل الألوان. هذا المبدأ مشابه للنقاط الكمومية ، ولكن الفوسفورات المطبقة أقوى بكثير من جسيمات النانو النقطية الكمومية للتطبيقات التي تتطلب عمراً طويلاً في ظروف تشغيلية أكثر إلحاحًا. نظرًا لأن لوح الفوسفور يوضع على مسافة (بعيد) من LED ، فإنه يتعرض لأقل درجة حرارة أقل من الفوسفور في مصابيح LED البيضاء. ونتيجة لذلك ، تكون النقطة البيضاء أقل اعتمادًا على مصابيح LED الفردية ، وتؤدي إلى انخفاض مستوى مؤشرات LED الفردية على مدار العمر ، مما يؤدي إلى إضاءة خلفية أكثر تجانسًا مع تناسق ألوان محسّن وانخفاض استهلاك اللومن.

لقد تزايد استخدام مصابيح LED الخلفية في أجهزة الكمبيوتر المحمول . استخدمت سوني مصابيح LED الخلفية في بعض أجهزة الكمبيوتر المحمولة VAIO رفيعة المستوى منذ عام 2005 ، وقدمت شركة Fujitsu أجهزة الكمبيوتر المحمولة مع مصابيح LED الخلفية في عام 2006. وفي عام 2007 ، قدمت Asus و Dell و Apple الإضاءة الخلفية LED في بعض طرازات أجهزة الكمبيوتر الدفترية. اعتبارا من عام 2008 ، أعلنت لينوفو أيضا أجهزة الكمبيوتر المحمولة بإضاءة خلفية LED. في أكتوبر 2008 ، أعلنت شركة آبل أنها ستقوم باستخدام مصابيح LED الخلفية لجميع أجهزة الكمبيوتر الدفتري الخاصة بها وشاشة Apple Cinema الجديدة مقاس 24 بوصة ، وبعد عام واحد من تقديمها لجهاز iMac جديد ، مما يعني أن شاشات الكمبيوتر الجديدة من Apple قد أصبحت الآن قابلة للشحن. يستخدم كل كمبيوتر محمول تقريباً بشاشة عرض 16: 9 منذ سبتمبر 2009 ألواح LED بإضاءة خلفية. هذا هو الحال بالنسبة لمعظم أجهزة التلفزيون LCD ، التي يتم تسويقها في بعض البلدان تحت اسم TV LED المضلل ، على الرغم من أن الصورة لا تزال تنتج عن لوحة LCD.

تتميز معظم مصابيح LED الخلفية لشاشات LCD بإضاءة حادة ، أي أن العديد من مصابيح LED موضوعة على حواف دليل الضوء ، الذي يوزع الضوء خلف لوحة LC. مزايا هذه التقنية هي البناء المسطح الرقيق جداً والتكلفة المنخفضة. وهناك نسخة أكثر تكلفة تسمى مجموعة كاملة أو LED المباشر وتتكون من العديد من مصابيح LED الموضوعة خلف لوحة LC ( مصفوفة من مصابيح LED) ، بحيث يمكن إضاءة اللوحات الكبيرة بشكل متساوٍ. يسمح هذا الترتيب بتعتيم محلي للحصول على بكسلات سوداء داكنة حسب الصورة المعروضة.

الخلفية يعتم

غالبًا ما يتم التحكم في الإضاءة الخلفية LED ديناميكيًا باستخدام معلومات الفيديو ^[14] (التحكم في الإضاءة الخلفية الديناميكية أو الإضاءة الخلفية LED الديناميكية المحلية ، التي يتم تسويقها أيضًا على هيئة HDR ، نطاق ديناميكي عالي للتلفزيون ، اخترعها باحثو Philips دوغلاس ستانتون ، مارتنوس سترومر وأدريان دي فان) ^{15] [16] [17]} ).

باستخدام PWM (تعديل عرض النبضة ، تقنية يتم فيها الحفاظ على كثافة LEDs ثابتة ، ولكن يتم تحقيق ضبط السطوع من خلال تغيير الفاصل الزمني لوميض مصادر الضوء ذات كثافة الضوء الثابتة ^[18] ) ، فإن الإضاءة الخلفية تكون غير نشطة ألمع اللون يظهر على الشاشة مع زيادة تباين شاشة LCD في الوقت نفسه إلى الحد الأقصى من المستويات القابلة للتحقيق

إذا كان تواتر تعديل عرض النبضة منخفضًا جدًا أو كان المستخدم حساسًا جدًا للوميض ، فقد يتسبب هذا في إزعاج وإجهاد للعين ، على غرار وميض شاشات CRT . ^{[19] [20]} يمكن اختبار هذا من قبل المستخدم ببساطة عن طريق التلويح بيد أو كائن أمام الشاشة. إذا ظهر أن الكائن له حواف محددة بشكل حاد أثناء تحريكه ، فإن الإضاءة الخلفية تكون متقطعة أو متقطعة عند تردد منخفض إلى حد ما. إذا ظهر الكائن ضبابية ، فإن الشاشة إما تحتوي على إضاءة خلفية مضاءة باستمرار أو تعمل على إضاءة خلفية على تردد أعلى من قدرة الدماغ على إدراكه. يمكن تقليل أو إزالة وميض الشاشة من خلال ضبط الشاشة على السطوع الكامل ، على الرغم من أن هذا قد يكون له تأثير سلبي على جودة الصورة وعمر البطارية نظرًا لزيادة استهلاك الطاقة.