Новое о светодиодных технологиях 

 

Когда достает хлеба, народ требует зрелищ. Эта проверенная веками мудрость в наши дни вызвала к жизни такое замечательное явление как "видео большого формата" (для краткости будем называть ВБФ). Люди, занимающиеся организацией масштабных шоу-программ, концертов, устроители презентаций, дискотек, а также специалисты по наружной рекламе часто встают перед проблемой выбора соответствующих систем отображения графической и видеоинформации площадью от 12 и более квадратных метров.

Существующий на сегодня рынок такого рода техники представлен разнообразными системами, использующими широкий диапазон технологий отображения информации, однако, не вдаваясь в историю вопроса и утомительный анализ, следует признать, что с точки зрения функциональных возможностей реально конкурируют две из них - проекционная и светодиодная. Проекционная технология в ВБФ наиболее распространена в России благодаря доступности большого класса мощных мультимедийных проекторов, в то же время системы на базе светодиодных экранов, как представляется, несправедливо "задвинуты в угол". Это происходит в силу разных причин, одной из которых является слабая информированность специалистов о тех, поистине грандиозных, технологических изменениях, которые произошли в последние 5-6 лет в области светодиодной индикации.

Цель настоящей статьи - постараться восстановить справедливость и на основе сравнительного анализа показать несомненные преимущества светодиодных систем применительно к конкретной рыночной области - видеоустановки большого формата. Речь пойдет также о конкретных реализациях ВБФ, конструктивных особенностях экранов, экономической стороне вопроса.

Сначала о революционных достижениях в LED-технологиях. Они состоят в том, что промышленность Японии и стран Юго-Восточной Азии в последние годы освоила массовое производство светодиодов (LED - Light Emitting Diode) с уникальными характеристиками, о которых совсем недавно не приходилось и мечтать. Удалось сделать, казалось бы, невозможное - сохранив низкое энергопотребление светодиода, многократно увеличить яркость свечения, улучшить цветопередачу (в первую очередь синего цвета), повысить надежность и долговечность. Говоря языком цифр, современные светодиодные экраны достигают яркости 12 500 кд/кв.м, что позволяет им эффективно работать при ярком солнечном свете, а ресурс самого светодиода увеличен до 100 000 часов! Улучшен и еще один существенный параметр - диапазон угла излучения, сегодня он может составлять до 120 градусов в горизонтальной плоскости. При этом среднее энергопотребление одного квадратного метра излучающей поверхности не превышает 450 Вт.

Совершенно фантастические характеристики базового излучающего элемента стали подарком для фирм, традиционно занимающихся созданием светодиодных экранов, и новая их продукция стала быстро вытеснять с улиц городов и спортивных арен табло и экраны на галогенных и ксеноновых лампах, а также начался бум по созданию новых светодиодных экранов. В подтверждение этих слов можно привести статистику, опубликованную в электронном журнале "Наружное видео" о динамике роста количества уличных экранов в разных странах:


СтраныЧисло экранов
 1990199619982000
Америка3243878
Япония5104666
Корея054248
Китай071458
Россия04715

Во всем мире все большее распространение получают мобильные светодиодные видео установки. Характерные для светодиодных табло компактные размеры, высокая надежность и малое энергопотребление позволяют создавать такие конструкции, которые можно монтировать на автомобильной платформе вместе с системой автономного питания и небольшой видео студией. Оснащенная специальной гидравлической системой, установка в считанные минуты может быть развернута из транспортного положения в любом заданном месте для сопровождения массовых зрелищных мероприятий. В нескольких городах нашей страны уже работают такие установки российского производства.


Если для уличных условий эксплуатации "видеоэкраны большого формата" на светодиодах стоят вне всякой конкуренции, то появившиеся совсем недавно малогабаритные светодиоды, диаметром менее 5 мм и совмещающие в одном корпусе три кристалла, излучающие красный, зеленый и синий цвета, позволили создавать экраны с высоким разрешением для относительно небольших помещений.

Основная задача большого экрана - подача динамичной визуальной информации для широкой аудитории, которую, согласно последним исследованиям психологов, человеческий мозг может воспринимать в неограниченном объеме. Электронные световые табло, воспроизводящие видео и телевизионную информацию, особенно эффективны при проведении массовых мероприятий: рекламных кампаний, социальных, культурных и коммерческих акций, праздников, концертов. Организаторы мероприятий, делая ставку на большие экраны, движимы только одним желанием - создать яркое, красочное и запоминающееся зрелище, сравнимое по эмоциональному воздействию разве что с фейерверком. К сожалению, их часто постигает разочарование, когда выясняется, что выбранная для этих целей проекционная техника не способна решить задачу.

Какой бы мощностью ни обладали проекторы, происходит большая потеря полезного светового потока, как в случае отражающего, так и в случае просветного экранов. Кроме того, бичом для наиболее распространенных систем с фронтальной проекцией является внешняя засветка, когда отраженный от экрана световой поток, несущий полезную информацию, становится сравним с отраженным потоком окружающего света. При этом происходит резкое снижение контрастности, краски становятся блеклыми, изображение невыразительным, а эмоции зрителя меняют знак с плюса на минус.

Иное дело в случае светодиодного экрана. Каждый элемент его поверхности представляет собой источник интенсивного излучения, а при высокой плотности расположения этих элементов яркость экрана достигает значительных величин. Наиболее наглядно сравнение яркостных параметров двух конкурирующих технологий представляется в цифрах. Обычно в характеристиках проекционных установок указывается величина светового потока, измеряемого в ANSI люменах, тогда как зрительные ощущения связаны с величиной яркости изображения, измеряемой в канделах/кв.м. Простой расчет показывает, что проектор со световым потоком в 12 000 люменов (практически наибольшее значение для современных проекторов) на экране площадью 24 кв. метров с коэффициентом отражения 0,95 и на расстоянии проекции 9 метров, обеспечивает максимальную яркость 1350 кд/кв.м. Для сравнения, светодиодный экран такой же площади, установленный в августе 2001 года в центре Москвы на Охотном ряду, обеспечивает яркость изображения, превышающую 8000 кд/кв.м.

Известно также, что проекционные установки являются чрезвычайно теплонагруженными системами, то есть модулирующая матрица и оптика в проекторе сильно разогреваются и требуют непрерывного охлаждения. Так удельная тепловая мощность на матрице достигает 100 вт/кв.см, для сравнения, удельная тепловая мощность на подошве утюга не превышает 10 вт/кв.см. Вентиляторы, используемые в мощных проекторах, кроме того что создают довольно сильный шум, нагнетают внутрь прибора окружающий, зачастую не очень "свежий", воздух. Отсюда возникает серьезное ограничение на использование проекционных систем в дискотеках, концертных залах и т.п., поскольку табачный дым и постановочные глицериновые дымы, осаждаясь на матрице и оптической системе проектора, очень быстро выводят его из строя. В таких ситуациях обычно прибегают к установке проектора в специальный кожух, сопряженный со сложной системой воздуховодов, но это делает систему более дорогой, лишает ее мобильности, затрудняет оперативное обслуживание.

Современные конструкции светодиодных экранов создаются на модульном принципе, причем модульность обеспечена не только на уровне блоков, из которых формируется поверхность экрана, но и на уровне организации внутренней структуры блоков. Это значительно облегчает обслуживание экрана и, самое главное, позволяет в считанные часы демонтировать его и собирать в другом месте эксплуатации, что бывает важно с точки зрения повышения эффективности использования дорогостоящего оборудования.

Выход из строя лампы проекционного устройства может в некоторых ситуациях обернуться срывом мероприятия, в то время как в светодиодном экране, благодаря той же модульности, может выйти из строя лишь небольшой фрагмент, который заменяется в течение несколько секунд, зачастую без выключения экрана. Высокая "электронная" надежность светодиодных экранов сочетается с высокой механической прочностью излучающей поверхности, обеспечивая, тем самым, защиту конструкции от проявлений вандализма, что немаловажно при эксплуатации в уличных условиях или в "злачных" местах.


Из всего сказанного в предыдущих разделах настоящей статьи мы в достаточной степени могли убедиться в неоспоримых преимуществах применения светодиодных технологий для создания видеоэкранов большого формата (ВБФ), причем не только для улицы, но и для условий эксплуатации внутри больших помещений. Теперь имеет смысл коротко остановиться на конструктивных особенностях и конкретных реализациях ВБФ на светодиодах.

Мы уже упомянули о модульности современных экранов, которая придает конструкциям мобильность и вариативность при монтаже, а также обеспечивает высокую ремонтопригодность. Здесь только следует добавить, что простота и продуманность самой конструкции и всех соединений исключает необходимость привлечения квалифицированного персонала для перемотажа экрана и проведения большей части ремонтных работ.

Важной характеристикой табло и экранов является их разрешающая способность или плотность расположения точек отображения информации (пикселей) по полю экрана. Как известно, качество изображения на экране напрямую зависит от величины этого показателя, но, с другой стороны, глаз человека не способен на больших расстояниях различить мелкие детали. К тому же, чем больше пикселей в экране, тем он дороже стоит. Поэтому, здесь можно говорить об оптимальной разрешающей способности, которая определяется как расстояние между двумя соседними светящимися точками (шаг пикселей), при котором зритель, находящийся на заданном минимальном расстоянии наблюдения, видит их как одну точку. Для грубых расчетов можно принять достаточной разрешающую способность, которая равна 1/1000 минимального расстояния наблюдения.

При создании информационного поля больших уличных экранов, как правило, используют светодиодные кластеры, каждый из которых представляет собой один пиксель графического растра. Кластер, (от англ. - пучок) это компактный излучающий прибор с некоторым количеством светодиодов, помещенных в общий влагозащищенный и светоизолированный корпус. В зависимости от количества и качества светодиодов кластеры различаются по размерам, светосиле и цвету свечения (монохромный, двухцветный RG и полноцветный RGB). Самое большое разрешение, которое можно обеспечить с применением кластерной технологии, составляет примерно 25-30 мм (шаг пикселей), что соответствует минимальному расстоянию наблюдения 20-25 метров.

Если же требуется большее разрешение, что особенно характерно для видеосистем, предназначенных для работы в помещениях, применяется технология построения экранов с помощью светодиодных матриц. Светодиодная матрица представляет собой фрагмент экрана с периодической структурой, ячейки которой содержат светодиоды трех основных цветов. Полноцветные экраны такого типа могут уже иметь разрешение до 12-15 мм, которого в большинстве случаев достаточно для высококачественного воспроизведения видео и графических изображений в больших помещениях, например, на спортивных аренах и концертных залах.

Однако конструкторская мысль не стоит на месте, и совсем недавно появились светодиодные экраны с разрешением 5-7 мм. Такая высокая плотность точек отображения достигается применением технологии, так называемого "виртуального пикселя". Смысл технологии заключается в том, что программно-аппаратным способом создается дополнительный пиксель из набора светодиодов, принадлежащих соседним "физическим" ячейкам. "Виртуальный" и "физический" пиксели демонстрируются в разных полукадрах, создавая, тем самым, эффект удвоения разрешающей способности экрана.

Такое разнообразие технологических возможностей позволяет формировать светодиодные экраны для самого широкого спектра применений. Перечислим только некоторые из них: автономные мобильные видео установки, большие экраны для рекламы и для сопровождения зрелищных мероприятий, табло и экраны для диспетчерских систем, информационные экраны, получившие название "городской телевизор" и т.д. Стремительное распространение подобных систем на Западе вызвано не столько эстетическими потребностями, сколько коммерческими выгодами, но об этом в следующий раз, в заключительной части статьи.


Пожалуй, самым большим препятствием на пути широкого распространения светодиодных видеосистем большого формата (ВБФ) в России является их относительно высокая стоимость. Здесь мы должны сразу оговориться, что речь идет о качественных системах, созданных в условиях высокой культуры производства и на качественной элементной базе, поскольку на этом рынке представлено достаточно много продукции кустарных производств, которая зачастую дискредитирует светодиодную технологию.

Что же является главным признаком, отличающим качественную светодиодную видеосистему от некачественной? На наш взгляд это, в первую очередь, применяемые светодиоды, количество которых в изделии в основном и определяет цену табло или экрана. При всем уважении к отечественной промышленности, ей не хватает нескольких миллиардов долларов инвестиций и нескольких лет работы, чтобы достичь уровня мирового лидера по производству светодиодов - японскую компанию Nichia Chemical Industries, суперяркие светодиоды которой покупают все ведущие производители ВБФ.

Сколько стоит современное, качественное видеотабло на светодиодах? В данной ситуации лучше говорить о стоимости всей системы (с управлением, конструктивом, программным обеспечением), приведенной к одному квадратному метру информационного поля. Так вот, наименьшая цена квадратного метра табло с разрешающей способностью 20 мм, от лучших российских производителей, приближается к 10 тысячам долларов США, с разрешением 40 мм - 5,5 тысячи долла-ров. Цена табло такого же качества от признанных мировых "брэндов" в полтора-два раза больше.

Дорого это или дешево? Однозначного ответа нет. Например, если фирма хочет приобрести видеоэкран и установить его в холле или повесить на стене здания для повышения своего имиджа - это может быть и дорого, хотя такие примеры в Питере и в Москве уже есть.

Другое дело, когда экран является составным элементом бизнеса и, соответственно, является объектом инвестиций. В этом случае нужно говорить не о дороговизне, а о скорости возврата вложенных средств. Беремся утверждать, что уже наступило время, когда такие вложения имеют коммерческий смысл. Если взять рекламный бизнес на больших видеоэкранах, то сегодня в Москве счет таким экранам пошел на второй десяток, есть они и в некоторых городах России (Новосибирск, Барнаул, Красноярск, ХантыМансийск, Челябинск, Омск). Стоимость рекламы на больших экранах в Москве составляет от 12 до 6 долларов за минуту, в других городах России - от 3 долларов. Но даже при низких расценках на рекламу в глубинке, окупаемость светодиодного экрана формата 6х4 метра обеспечивается за 1,5-2 года.

Гораздо большими темпами развивается во всем мире прокатный бизнес, использующий светодиодные стационарные и мобильные видеоэкраны. Практически ни одно крупное шоу или спортивное мероприятие на Западе сегодня не обходится без видеосопровождения на ВБФ. О доходности этого бизнеса говорит, может быть не характерный, но очень показательный пример: в ноябре 2001 года в Москве прошел творческий вечер И.Крутого, для оформления которого были использованы огромные светодиодные панели, аренда этого оборудования обошлась более чем в 200 тысяч долларов.

В заключении хотелось бы сказать еще об одном важном аспекте использования видео большого формата. Речь идет о светодинамических установках, как средствах украшения городских пространств. Обилие традиционных рекламных щитов, растяжек над проезжей частью улиц и проспектов уже сегодня производит удручающее впечатление, они занавешивают и закрывают от обозрения архитектурные прелести нашего города и, к сожалению, этот процесс продолжается. Не случайно, что за рубежом обозначилась тенденция, поощряемая властью крупных городов, по замене традиционных рекламоносителей на большие экраны, которые не только вбирают в себя всю городскую рекламу, но и служат средством украшения городской среды, особенно в вечернее время. Представляется, что это было бы полезно и для России, особенно для Санкт-Петербурга, когда он готовится к своему 300-летию.


В. Иванов

(Статья опубликована в журнале "ТехноМаркет" №№21-23, 2001 г.)

424007, Россия, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, ул. Прохорова, 28.
Тел.: (8362) 68-90-00, 63-58-10. Факс: (8362) 63-56-79. e-mail: info@nata-info.ru