Откуда же взялась стоимость видеопанели?

Зачем эта статья? Если Вы специалист в видеопанелях - она Вам бесполезна. Если вы не специалист - она Вам скучна. Это написано для Вас если Вы - не специалист, но начальство поручило Вам, выбрать светодиодный экран, и волей-неволей приходится разбираться в главном вопросе - чего ж так дорого-то?.

Попробуем вместе разобраться из чего состоит экран и так ли он сложен, чтобы стоить такие деньги.

Светодиодный экран - обыденное явление

Рассмотрим внимательно основные составляющие светодиодного экрана и собрать один маленький экранчик (хотя бы мысленно).

Итак, светодиодный - название говорит само за себя. Видимо, сделан из светодиодов. Набираем в поисковике «Светодиоды цена»... О! да тут этого добра! Да по 20 копеек - любой масти! Стоп. Не пойдет - яркость не та, картинку видно не будет. Лучше поправить критерий поиска и добавить слово Сверхяркий. Таак, реакция поисковика изменилась.... и цены на диоды - тоже....

Еще одна рекомендация - найдите овальные с углом раскрыва по горизонтали не менее 100 градусов, иначе яркость будет опять же недостаточна (см. статью Светодиодный экран. Мифы). Разброс цен - от полутора рублей до бакса. Попутно отмечаем, что красные - самые дешевые, зеленые - самые дорогие. Выбрали горсточку:

Маленький, невесомый светодиод способен ярко светиться от ничтожного тока

На мешке с диодами изображение можно показать пожалуй только с помощью проектора, видимо, надо что-то еще. Это что-то - Микросхема драйвера. Микросхемы бывают разные по начинке, да еще и от разных производителей. Диапазон цен - от полбакса до 2-х с хвостиком. Самые простые только стабилизируют ток через диоды (коих, кстати, может быть до 24-х на одну микросхему), посложнее - сами могут генерировать последовательность импульсов для изменения яркости диодов.

Микросхема драйвера

Разные производители обеспечивают разные характеристики драйверов. Важная характеристика - разброс тока и стабильность параметров, и здесь авторитет Тайваньская фирма Macroblock - разброс токов между микросхемами 2%! К примеру драйверы STI стоят дешевле, но и разброс дают хуже - до 15%.

Что еще? Да по большому счету для управления диодами больше ничего не надо. Как?! И это все? Пожалуй, для настольного варианта все же стоит изготовить печатную плату.

Печатная плата - основа экрана

На моей памяти есть случай, когда энтузиасты «светодиодного офонарения все и вся» ОТДЕЛЬНЫМИ проводочками припаяли к плате управления 256 диодов. Героизм не был оценен начальством...

Теперь попробуйте все это Припаять... Одна микросхема... Вторая... Черт, припой затек между выводами... Третья... Кому бы сбагрить эту работу?

Вот так постепенно приходит понимание и первая ассоциация. Как сказал классик советского юмора «О чем мы думаем, глядя на эти накрахмаленные манжеты и воротнички? О тяжелом труде средневековых прачек...». К счастью, уже давно придуманы технологии групповой пайки - достаточно нанести на плату специальную пасту, раставить элементы - и все это в печку, 4-5 минут - и пирожок готов. Надежность пайки выше всех похвал. В небольших объемах проще раставить элементы вручную (одна расторопная девушка за смену устанавливает элементы почти на 1 кв.м. экрана) или применить для этого автомат установки.

Через отверстия в трафарете паста очень точно наносится на контактные площадки

Пришла пора диодов. Вот уж где чудес не бывает.... Приходится не только вставить диоды в печатную плату, но еще и выдержать их наклон (диоды наклоняют вниз для лучшей видимости изображения на малых дистанциях наблюдения). Существуют автоматы установки штыревых элементов, но, кстати, братья-китайцы посчитали что руками выгоднее, чем и пользуются многие наши производители экранов, рекламируя свое производство.

Китайский робот-установщик «единственного за Уралом производителя экранов». Обратите внимание на осанку.

Ну вот, с помощью роботов, китайцев и смекалки получили модуль индикации. Посмотрите сами - там практически только светодиоды и микросхемы драйверов.

 

До горизонта одни только драйверы управления диодами

Шайтан! Так просто! Куда тут батарейку присоединять? Пусть мне эте штуковина мультики покажет!

Ну-ну.... Спокойнее... Куда антеннку-то подключать будете?

Пока что получилась смешная такая люстра. Для того, чтобы все диоды горели не как один, а каждый принимал участие в создании изображения, необходимо добавить немного мозгов. Мозги для модуля индикации могут быть в виде заказной микросхемы - программируемой матрицы

Заказная микросхема - специализированный видеопроцессор

Или микропроцессора

32-х разрядный процессор тоже неплохо справляется с этой задачей

Что же делает вычислительное ядро на модуле индикации? На фоне мировой революции совсем ничего:
Надо выделить свой кусочек изображения.
Надо Скорректировать общие характеристики изображения - Контрастность, баланс цветов.
Надо скорректировать передаточную характеристику глаза.
И наконец надо скорректировать нелинейную светоотдачу диода.
Вроде как и немного, но все это приходится успевать выполнять для каждого диода и 25 раз в секунду (именно столько кадров в секунду в видеосигнале). В итоге набегает потребная вычислительная мощность в пересчете на PC-совместимый компьютер почти в 1 ГГц на каждый кв.м. экрана. Теперь-то Вы знаете, какая должна быть вторая ассоциация (первая была про бедных прачек) при взгляде на светодиодный экран площадью в 50 кв.м.? Да, это суперкомпьютер, мозгов много, но выполняют довольно простые алгоритмы.

 

Итак, первый модуль собран, мозгами снабжен, подключаем питание - о чудо! эта люстра еще и показывает что-то похожее на изображение!

Модуь экрана в работе. Всего-то 576 диодов.

Теперь можно быстро-быстро сделать огромный экран! Что осталось сделать? Да самая малость:
Запаковать модули в пластиковые коробки с защитными масками и солнцезащитными козырьками.
Загерметизировать все это добро.
Не забыть подключить питание.
Откалибровать яркость экрана - занести в «мозги» таблицу корректировки яркостей диодов
Смонтировать все это в нужном месте.
Вроде как ничего сложного. Корпуса - дело техники, пресс-форма штука дорогая, но в большой партии можно себе позволить.

Давайте-ка прикинем питание.... При шаге светодиодов 10 мм на 1 кв.м. получается ровнехонько 10 тыс диодов, каждый потребляет ток 0.025 Ампер - куда меньше махонькой лампочки. Перемножаем... 250 Ампер?! Когда же наконец научатся делать калькуляторы чтобы не врали?!

Берем листочек... так, 4 нуля... запятую вправо... 250 АМПЕР ПОТРЕБЛЯЕМОГО ТОКА! Срочно бегу советоваться с дядей Васей, сварщиком с богатым жизненным опытом - для сварки 4-кой достаточно 120 А.

Не знаю как у вас, а у меня напрашивается третья ассоциация - как только вижу светодиодный экран в 24 кв.м. - сразу представляется бригада из 48-ми бравых сварщиков-монтажников, и каждый из них катит за собой сварочный трансформатор.

Да... Что называется наступить на ровном месте... Электропитание светодиодного экрана - это отдельная тема.

Но допустим, взяли мы на время на алюминиевом заводе Дерипаски трансформатор, способный выдать ток в 2500 Ампер и запитать скромный экран площадью 10 кв.м., подали на экран равномерный белый фон, посмотрели - картина Пикассо. Сплошные цветовые пятна. В чем же дело?

Да все проще пареной репы - двух одинаковых партий светодиодов не бывает! Все дело в процессе изготовления светодиодов - все начинается с вытягивания заготовки из расплава, получается колбаса полупроводника, которую потом нарезают на пластины, а потом - режут на крохотные квадратики, которые собственно и светятся. Так вот, еще на этапе вытягивания «колбасы» ввиду изменения состава расплава (сначала кристализуется более чистая часть, примеси остаются в расплаве и примешиваются позже) начальная совсем небольшая часть «колбасы» получается чистой по составу, а затем свойства полупроводника - основы светодиода - изменяются. Характеристики полупроводника изменяются не только по длине заготовки, но и в зависимости от расстояния от центра, тем самым идеально чистая зона заготовки оказывается совсем незначительной - в центре начальной зоны.

Дальше получается совсем грустно - распиленный полупроводник упаковывают в пластиковый корпус, но полученные диоды сильно отличаются по яркости - в несколько десятков раз. Кроме того, отличие еще и по цвету, но не такое значительное. Производитель светодиодов выполняет отбор диодов по двум параметрам - яркости свечения и цвету свечения (длине волны), взимая за это отдельные деньги и продавая диоды поярче - подороже, потусклее - подешевле. Казалось бы - все нормально, НО
точность отбора по яркости в лучшем случае 20%, то есть без коррекции яркости диодов будут видны заметные цветовые и яркостные пятна
даже отбор по яркости не гарантирует одинакового старения - и вот экран, изначально белый, через год покрывается противными пятнами...

Что же делать? Начальный шаг выполняется еще при производстве экрана и всегда одинаков - вычисляем и заносим в микропроцессор модуля коэффициенты коррекции яркости диодов. Проще говоря, хорошие диоды искусственно гасятся до уровня САМОГО ПЛОХОГО, т.е. искусственно снижается яркость экрана (тут стоит вспомнить о 15%-ном разбросе токов для драйверов STI - этот разброс тоже приходится компенсировать, что дополнительно снижает яркость). Отдаем экран покупателю - и через год он начинает задавать недоуменные вопросы... Самые тусклые диоды после коррекции работают на самом большом токе и выгорают еще быстрее, процесс идет лавинообразно.

Кстати, никогда не задумывались почему китайский экран в сборе стоит дешевле чем китайские же диоды, необходимые для его производства? Имеются в виду приличные диоды, конечно.

После того появилась неравномерность можно откалибровать экран повторно, после чего общая яркость упадет, а самые тусклые диоды будут выгорать еще быстрее, но обычно этого не делают - мирятся с пятнами и гордятся 16-ю миллионами отображаемых оттенков. Кстати, Ваш покорный слуга не так давно имел шанс наблюдать экран-четырехлетку с практически безупречным белым полем. Видимо раньше все было лучше, диоды - стабильней, калибр Калашникова - больше.

Поверхностно по устройству светодиодного экрана пожалуй все. Что осталось за кадром:
Вопросы надежности светодиодного экрана
Температурный диапазон работы экрана
Программное обеспечение - разложение изображения, доставка изображения до экрана и модулей, корректировка цветопередачи.
Вопросы электропитания и перекликающиеся с ними вопросы упаковки экрана в корпус.
Типы пикселей. Виртуальный и реальный пиксель. Виртуальный, реальный, + белый.
Какой же все-таки экран выбрать?

Позволю себе резюмировать статью ответом на главный вопрос (про сложность экрана и стоимость советской «Классики»)

Идея экрана проста, но экран сложен ввиду большого количества компонентов. Стоимость экрана определяется высокой стоимостью компонентов и высокой трудоемкостью изготовления. Если бы Вы узнали норму прибыли, Вы бы удивились :-)

 

Главная

 

 



Hosted by uCoz