T´ecnico em eletrˆonica Quarto m´odulo
2016/1
TV LED/OLED
Filipe Andrade La-Gatta [email protected]
IF Sudeste MG/JF
LED/OLED Introdu¸c˜ao
Introdu¸c˜
ao
LCD, plasma eram as tecnologias de televisores finos, de alta defini¸c˜ao e digitais, at´e uma nova gera¸c˜ao de aparelhos come¸ca a despontar no mercado.
Baseada em diodos emissores de luz, ou LED, a nova tecnologia prometia menor consumo de energia, maior durabilidade, melhor qualidade de imagens e aparelhos ainda mais finos.
E, como qualquer nova tecnologia, pre¸cos come¸caram muito maiores tamb´em. Em 2009 enquanto uma TV LCD de 42 polegadas custava em torno de R$ 3 mil, uma LED TV de mesmo tamanho nova custava muito mais que o dobro.
Na CES 2010, que aconteceu em Las Vegas entre 7 e 10 de janeiro, deixaram de ser os prot´otipos apresentados na edi¸c˜ao 2009 da feira os modelos ultrafinos de LED viraram o foco principal da feira.
Atualmente todos os fabricantes de TV tˆem suas linhas de LED TV.
A fam´ılia Infinity, da LG, ganhou o prˆemio de inova¸c˜ao do evento de 2010 ao combinar o design fino com conectividade em modelos full HDTV de at´e 47 polegadas.
LED/OLED Introdu¸c˜ao
S´o recentemente surgiram, por´em, as LED TVs de fato, 100%. Todos os modelos apresentados na CES 2010 casavam ilumina¸c˜ao traseira por LED com tecnologia de LCD.
Embora LED seja a tecnologia mais discutida atualmente, ela ´e bastante antiga. Ela foi criada nos anos 1920 pelo russo Oleg Vladimirovich Lozev como uma fonte de luz eletrˆonica.
Losev, um t´ecnico de r´adio, notou que os diodos emitiam luz quando uma corrente el´etrica passava por eles.
Os LEDs apresentam muitas vantagens sobre as fontes de luz tradicionais, incluindo baixo consumo de energia, vida ´util mais longa, robustez e rapidez no ligar e desligar.
Hoje, os LEDs s˜ao encontrados em brinquedos, controles remotos, computadores, rel´ogios digitais, forno microondas, elevadores, celulares...
Agrupados, os LEDs podem formar imagens, como nas telas jumbo de TV encontradas em est´adios ou em pain´eis publicit´arios.
Enfileirados, eles d˜ao um novo rumo `as TV’s de LCD.
LED/OLED Introdu¸c˜ao
Mas ´e importante observar que apesar do nome LED TV, os novos televisores n˜ao passam de TV’s LCD que usam luz de LED para iluminar a tela de cristal de l´ıquido.
Portanto, o uso do nome LED ´e mais uma jogada de marketing do que uma TV realmente de LED.
A tecnologia LED captura as cores naturais da vida real com a produ¸c˜ao de pretos mais pretos, brancos mais vivos e forte contraste entre cores escuras e v´ıvidas. Um display 100% de LED pode ser visto em est´adios, na Times Square, em Nova York, e nas ruas de T´oquio.
Comparado ao tamanho do pixel de uma TV LCD normal, o bulbo do LED ´e enorme.
E para formar imagens real´ısticas, com todos os contrastes e gama de cores, seria preciso muitos bulbos e um gerenciamento de liga e desliga LEDs realmente eficaz.
LED/OLED Introdu¸c˜ao
E se ela nada tem de novo, ent˜ao por que s´o agora os fabricantes de televisores resolveram coloc´a-la no mercado?
E o que h´a de errado com as TVs de LCD atuais?
Bem, as chamadas LED TVs s˜ao uma combina¸c˜ao de duas tecnologias: tela de LCD com ilumina¸c˜ao por LED.
As LCDs que conhecemos hoje usam tubos fluorescentes (Cold Cathode Fluorescent Lamp, ou CCFL) para iluminar a tela.
Como resultado, elas tˆem um limite de espessura e problemas para criar pretos profundos.
Isso acontece porque os tubos fluorescentes est˜ao sempre ligados, e alguma luz vaza para a frente da tela mesmo quando parte da imagem deveria ser preta. Como consequˆencia, a falta do preto profundo reduz a percep¸c˜ao do brilho da imagem da TV.
O que as LED TVs fazem ´e iluminar a tela LCD com uma camada de LEDs, evitando o vazamento de luz.
LED/OLED Luz de fundo
Antes de falarmos sobre a tecnologia da LED TV, ´e preciso entender o que s˜ao LEDs.
Basicamente, LEDs s˜ao lˆampadas pequenas que se ajustam facilmente em um circuito el´etrico.
Mas diferentemente das lˆampadas incandescentes comuns, eles n˜ao tˆem filamentos que se queimam e n˜ao ficam muito quentes.
Al´em disso, eles s˜ao iluminados somente pelo movimento de el´etrons em um material semicondutor, e duram tanto quanto um transistor padr˜ao.
Os LEDs s˜ao baseados em diodo semicondutor.
Quando o diodo ´e polarizado diretamente (ligado), os el´etrons s˜ao capazes de se recombinar em cavidades, e energia ´e liberada na forma de luz.
Esse efeito ´e chamado eletroluminescˆencia e a cor da luz ´e determinada pelo intervalo de energia do semicondutor, que varia em cada material semicondutor usado.
LED/OLED Luz de fundo
Nas LED TVs, essa tecnologia ´e usada para iluminar a tela de cristal l´ıquido por meio de in´umeros bulbos de luz que podem ser ligados e desligados de acordo com a intensidade de cor necess´aria em uma determinada imagem, proporcionando mais claridade, contraste e reprodu¸c˜ao de cores.
O LCD ´e um l´ıquido que fica preso entre dois pratos e que muda quando uma corrente el´etrica ´e aplicada.
Do mesmo modo que vocˆe precisa apertar um bot˜ao para enxergar no escuro as horas em um rel´ogio digital, as telas de LCD precisam de uma luz de fundo, porque n˜ao emitem luz nenhuma.
As LED TVs existentes no mercado usam LED para substituir as lˆampadas fluorescentes das LCDs.
Existem duas maneiras de usar LEDs para iluminar a tela de uma TV LCD: ou colocando-os em toda a parte traseira da tela, como um painel (ilumina¸c˜ao direta ou direct lit), ou posicionando-os nas bordas na tela (ilumina¸c˜ao de per´ımetro ou edge lit).
As duas t´ecnicas usam menos energia do que as TVs de plasma e de LCD de tubos fluorescentes.
LED/OLED Luz de fundo
A principal vantagem da ilumina¸c˜ao direta de LED ´e que ela pode ser usada para aumentar os n´ıveis de contraste ao desligar os bulbos selecionados, aumentando a quantidade de preto em partes da imagem.
Os LEDs s˜ao usados em todo o painel, que pode ser dividido em pequenos segmentos controlados independentemente.
Isso possibilita que algumas partes da tela fiquem muito escuras, enquanto outras permanecem muito claras.
Na ilumina¸c˜ao de per´ımetro, a maior vantagem est´a na possibilidade de fabricar aparelhos incrivelmente finos, j´a que os LEDs est˜ao dos lados, em cima e embaixo, como uma moldura, e n˜ao atr´as de todo o painel de LCD.
Mas justamente porque os LEDs n˜ao est˜ao espalhados em todo o painel, vocˆe perde a capacidade de desligar partes da luz de fundo para obter melhor contraste, e a qualidade da imagem tamb´em sofre se a luz n˜ao for suficientemente bem dispersa.
Um pre¸co a se pagar por televisores mais finos. As LED TVs s˜ao ecologicamente corretas.
LED/OLED Luz de fundo
A tecnologia dispensa o uso de merc´urio no processo de fabrica¸c˜ao dos aparelhos. O merc´urio ´e um metal pesado perigoso para o meio ambiente e ´e capaz de provocar danos ecol´ogicos irrepar´aveis quando usado em massa.
Al´em disso, as LED TVs consomem 40% menos energia el´etrica, quando comparadas com um aparelho LCD convencional.
Como a luz de LED pode ter cores variadas, o segredo no uso eficiente da tecnologia nos televisores est´a em escolher que tipo de luz de LED usar para iluminar a LCD e obter os melhores resultados em brilho e contraste. Uma das possibilidades ´e a ilumina¸c˜ao com LEDs brancos.
O LED branco ´e muito parecido com o CCFL, porque usa uma fonte de luz azul que ´e feita para parecer branca pela presen¸ca de enxofre no revestimento do bulbo. A por¸c˜ao verde do espectro de cores ´e mais forte nesses casos.
A outra op¸c˜ao s˜ao os LEDs coloridos (RGB dinˆamico), potencialmente capazes de uma gama de cores mais ampla.
LED/OLED Luz de fundo
LED/OLED Luz de fundo
LED/OLED Luz de fundo
LED/OLED Luz de fundo
Os RGBs usam trˆes LEDs coloridos - vermelho, azul e verde, proporcionando uma distribui¸c˜ao mais equilibrada do espectro de cores.
O uso de LEDs RGB oferece uma paleta de cores 45% mais ampla na cria¸c˜ao de imagens, garantindo maior efic´acia na reprodu¸c˜ao de tonalidades de cores. Em uma LED TV com ilumina¸c˜ao dinˆamica, as imagens ficam muito mais n´ıtidas e o contraste ´e muito maior do que numa TV LCD convencional.
Se as LED TVs j´a s˜ao consideradas um avan¸co em tecnologia para televis˜ao, imagine uma fonte de luz que usa pixels autoiluminados.
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E o caso das OLED TVs, esta sim, a nova gera¸c˜ao de televisores.
Quando o primeiro televisor LCD com luz de fundo de LED foi lan¸cado pela Sony, em 2004, muita gente acreditou que se tratava de um aparelho usando a
tecnologia OLED (diodo emissor de luz orgˆanica).
A TV tinha poucos cent´ımetros de espessura, mas ainda assim era grossa demais para ser uma OLED TV.
LED/OLED Luz de fundo
LED/OLED Luz de fundo
Trˆes anos depois, em outubro de 2007, a mesma Sony lan¸cou sua primeira OLED TV - o que s´o aumentou a confus˜ao, j´a que os consumidores acreditavam se tratar de mais uma LED TV.
As duas tecnologias transformam energia el´etrica em luz, mas enquanto a LED necessita de um bulbo para tornar a luz vis´ıvel e utiliz´avel, a OLED usa compostos orgˆanicos que se autoiluminam, dispensando bulbos ou lˆampadas fluorescentes para iluminar a tela.
Com isso, ´e poss´ıvel usar a tecnologia na fabrica¸c˜ao de displays ultrafinos, com poucos mil´ımetros de espessura, e at´e flex´ıveis.
Um display de OLED ´e feito de trˆes a cinco camadas de compostos orgˆanicos (baseados em carbono), que s˜ao colocadas em uma camada de vidro acr´ılico duro, material que tamb´em protege os delicados materiais internos.
Os compostos orgˆanicos do material emitem luz vermelha, verde e azul em resposta a uma corrente el´etrica.
Tudo isso ´e 200 vezes mais fino que um fio de cabelo.
LED/OLED Luz de fundo
As TVs de LCD reproduzem cores atrav´es de um processo de subtra¸c˜ao: eles bloqueiam comprimentos de onda especif´ıcos do espectro de luz branca at´e ficar apenas a cor certa.
E ´e a intensidade de luz permitida a passar atrav´es dessa matriz de cristal l´ıquido que possibilita `as telas LCD exibir imagens coloridas chocantes.
A aplica¸c˜ao do LED como luz de fundo das tevˆes LCD melhora consideravelmente a qualidade das imagens, mas apesar do avan¸co, o ganho em qualidade n˜ao se compara com o de uma OLED TV.
A tevˆe OLED se sobressai em n´ıveis de preto e contraste, comparada com uma LED TV, a OLED TV tem uma taxa de contraste mais de 100 vezes maior. Nos displays OLED, cada pixel cont´em elementos vermelhos, verdes e azuis, que trabalham em conjunto para criar uma paleta com milh˜oes de cores.
Como cada pixel cont´em todos os elementos necess´arios para produzir cada cor do espectro, a informa¸c˜ao ´e reproduzida mais precisamente com a tecnologia OLED do que com a LED TV.
Resultado: cores mais ricas e mais real´ısticas, brilho e contraste excepcionais e maior ˆangulo de vis˜ao.
LED/OLED Luz de fundo
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