В чем преимущества и недостатки светодиодных экранов с

Технический бюллетень
Январь 2015
В чем преимущества и недостатки
светодиодных экранов с малым шагом пикселя?
Семь вопросов, по которым следует внести ясность перед покупкой
для диспетчерской светодиодного экрана или видеостены
из проекционных кубов.
Если вы когда-нибудь посещали автомобильный салон или
наблюдали за игрой на стадионе, оборудованном видеотабло,
то, скорее всего, вы обратили внимание на яркость и глубину
цвета изображения на LED-экране, светодиодном дисплее
прямого видения.
Это интересная технология. В LED-дисплеях светоизлучающие
диоды используются не в качестве источника света, как у
проекторов, проекционных кубов или плоскопанельных
мониторов, а как отдельные элементы изображения (пиксели).
До недавнего времени не существовало возможности
изготовления достаточно малых диодов, размер которых
позволял бы использовать их в каком-то ином оборудовании,
кроме спортивных табло или крупноформатных выставочных
дисплеев. Однако уже сейчас можно говорить о тенденции к
уменьшению пикселей в системах отображения информации,
и некоторые производители предлагают устройства,
предназначенные для круглосуточного использования в
видеостенах диспетчерских и ситуационных центров, работа
которых крайне важна. Потенциальные преимущества таких
устройств заключаются в большей яркости изображения, низком
уровне шума, более тонком корпусе, уменьшении зазора между
дисплейными модулями и большей однородности цвета. При
этом у них есть также ряд недостатков, среди которых главным
является цена, а кроме того – повышенное энергопотребление
и теплоотдача.
Чтобы правильно оценить преимущества и недостатки
LED-дисплеев, необходимо сравнить их с устройствами,
изготовленными по отработанным технологиям, и, прежде всего,
со светодиодными проекционными кубами. Имеет ли смысл платить
более высокую цену за продукт, учитывая все его плюсы и минусы?
Прежде чем принимать решение об использовании светодиодных
экранов в системах, работающих в круглосуточном режиме,
необходимо внести ясность по следующим семи вопросам.
1. Шаг пикселя
Шаг пикселя (или шаг точки) является важной характеристикой
видеостены, так как он определяет, количество информации,
которую можно отобразить на экране, а также возможность
ее восприятия с заданного расстояния.
читаются на рабочем мониторе оператора, будет невозможно
прочесть на видеостене.
Определение размера видеостены и шага пикселя для заданной
области применения не является предметом рассмотрения
настоящей статьи, однако опыт показывает, что пользователям,
как правило, требуются отображающие устройства с шагом пикселя
в диапазоне от 0,6 до 1,3 мм.
Иногда шаг пикселя путают с разрешением, которое является
родственной характеристикой. Шаг пикселя измеряет расстояние
между центральными точками двух соседних пикселей,
а разрешение – это общее число пикселей по ширине и высоте
экрана. При увеличении дисплея шаг пикселя также увеличивается,
если общее разрешение остается постоянным.
Например, дисплей с диагональю 24 дюйма и разрешением
1920 х 1200 будет иметь шаг пикселя, равный 0,270 мм, у дисплея
с диагональю 55 дюймов и таким же разрешением он будет 0,617 мм,
у 84-дюймового дисплея – 0,942 мм, а у 130-дюймового - 1,5 мм.
Светодиодные проекционные кубы Mitsubishi 70-й серии
Диагональ
Разрешение
Шаг пикселя
50"
XGA 1024 x 768
0.992
В видеостене разрешение отдельных дисплеев (кубов) не имеет
решающего значения, поскольку в ней изображения с разным
разрешением соединяются в большее по размеру изображение. Шаг
пикселя, однако, в сочетании с расстоянием между зрителем и
экраном определяет, насколько хорошо будет читаться информация,
отображаемая на видеостене.
50"
SXGA+ 1400 x 1050
0.725
60"
XGA 1024 x 768
1.190
60"
SXGA+ 1400 x 1050
0.870
60”
1080p 1920 x 1080
0.690
62"
WUXGA 1920 x 1200
0.695
Если шаг пикселя слишком велик для данного расстояния, шрифты
будут читаться хуже, и количество информации, которую можно
будет показать на видеостене, будет ограниченным. Шаг пикселя
может увеличиться настолько, что зрители смогут различать
отдельные пиксели и пространство между ними, отчего читаемость
информации еще более снизится. В то же время при слишком
маленьком шаге пикселя шрифты и диаграммы, которые хорошо
67"
XGA 1024 x 768
1.329
67"
SXGA+ 1400 x 1050
0.972
70"
1080p 1920 x 1080
0.817
72"
WUXGA 1920 x 1200
0.807
80"
SXGA+ 1400 x 1050
1.161
2. Цена
На момент написания этой статьи светодиодные экраны с шагом
пикселя 1,5 мм стоят примерно в три раза дороже проекционных
кубов сопоставимого размера и яркости. Дисплеев с шагом пикселя
1,0 мм пока нет в продаже, но, по мнению отраслевых экспертов,
их начальная цена будет примерно в 4 раза выше стоимости
проекционного куба.
устройств необходимо только одно основание. С другой стороны,
для крепления каждого светодиодного экрана необходима
достаточно сложная монтажная конструкция, причём
охватывающая всю видеостену.
Хотя цены на дисплеи наверняка со временем снизятся, они всё же
слишком высоки, а кроме того, существует ряд других факторов,
влияющих на суммарные эксплуатационные затраты за весь срок
службы оборудования, которые также должны быть приняты
во внимание.
Важно отметить, что затраты на установку светодиодных экранов
также значительно выше. Проекционные кубы просты в установке,
они ставятся друг на друга, и для каждого вертикального ряда
2
3. Предполагаемый срок службы
Учитывая то, что начальная цена в 3 - 4 раза выше, при сравнимом
или даже на 25% более высоком сроке службы (100 000 против
80 000 часов) светодиодный экран всё же остаётся очень дорогой
технологией.
Удивительно, но срок службы светодиодных экранов, по крайней
мере, в большинстве случаев, меньше, чем у отображающих
устройств, выполненных по другим технологиям.
Срок службы оборудования зависит от производителя
и используемой технологии. У некоторых новых моделей
он составляет 100 000 часов, у других гораздо меньше.
Так, например, один крупный производитель указывает для
своих систем срок службы, равный всего лишь 50 000 часам.
Другой вообще не приводит никаких данных. Для сравнения,
проекционные кубы Mitsubishi со светодиодным источником
света, в зависимости от режима работы, рассчитаны на 80 000 100 000 часов.
Проблема в том, что если видеостена используется в
круглосуточном режиме, то владелец не может позволить себе,
чтобы его оборудование имело меньший срок службы. Если
панель, которую вы задумываете приобрести, рассчитана не
более чем на 50 000 часов работы, то трехкратная разница в цене
будет фактически означать увеличение расходов в 4,8 - 6 раз.
4. Потребление энергии
Все производители дисплеев прямого видения говорят о низком
энергопотреблении своих устройств, но при внимательном
сравнении их технических характеристик возникает вопрос
«С чем это связано?».
Этот метод, однако, сильно занижает потребляемую мощность
LED-дисплеев, поскольку при их использовании, чтобы отобразить
то же самое изображение, понадобится видеостена большего
размера. Если используется дисплей с шагом пикселя 3 мм, потребуется в 17 раз более высокая площадь поверхности и примерно в 27
раз более высокая мощность для получения изображения с тем же
разрешением, что и на видеокубе Mitsubishi SXGA +.
В данном случае сравнение затруднено тем, что шаг пикселя
и размеры дисплея для каждой технологии различны.
Посмотрим на характеристики, применив два метода, в первом
из которых используется такой показатель, как потребление
энергии на один квадратный метр площади видеостены большого размера. Для этого будут сравниваться видеокуб Mitsubishi 50"
SXGA+ с размером экрана 1015 х 761 мм (или 77% квадратного
метра), светодиодный экран с размером корпуса
768 х 768 (59% квадратного метра) и шагом пикселя 3 мм и третье
изделие – система с шагом пикселя 1,5 мм, установленная в еще
меньшем корпусе, производитель которой указывает энергопотребление своего устройства из расчета на квадратный метр.
Система отображения информации с шагом пикселя 1,5 мм должна
иметь область отображения, которая более чем в два раза превышает область отображения видеокуба с шагом пикселя 0,725 мм,
при более чем в четыре раза большей площади поверхности.
Иными словами, для отображения того же изображения с тем же
разрешением потребовался бы в 4,28 раза больший (в квадратных
метрах) экран. Поэтому для корректного сравнения необходимо
умножить мощность 195 Вт на 4,28. Если принять в расчет разницу
в мощности, необходимую для получения изображения яркостью
1000 кд/м², можно обнаружить, что дисплею с шагом пикселя 1,5 мм
потребуется в 4,39 раза больше мощности по сравнению
с видеокубом Mitsubishi.
Важно отметить, что на LED-экранах и проекционных кубах могут
быть установлены различные уровни яркости, и в данном
техническом бюллетене сравнение выполняется, в основном,
для одинаковой яркости и размера. В нашем случае сравниваются проекционный куб (работающий в нормальном режиме) с
яркостью 1040 кд/м² (или нит) и светодиодный экран с шагом
пикселя 3 и 1,5 мм и яркостью 1000 кд/м². При таком сравнении
оказывается, что проекционные кубы потребляют меньше
энергии, чем LED-дисплеи, хотя эта разница и не очень
существенна: 190 Вт на квадратный метр для проекционного
куба, 305 Вт для дисплея с шагом пикселя 3 мм и 195 Вт
для дисплея с шагом пикселя 1,5 мм.
Учитывая постепенное уменьшение шага пикселя и совершенствование технологии, можно сделать вывод, что развитие, в целом,
идет в правильном направлении, но, несмотря на это, потребление
энергии LED-системами в сравнении со светодиодными проекционными кубами всё же является чрезмерно высоким.
3
5. Теплоотдача
аналогичной информации требуется видеостена большего размера,
следует ожидать, что количество вырабатываемого тепла будет
выше на пропорциональную величину.
Производители LED-дисплеев говорят о низкой теплоотдаче своего
оборудования и в доказательство приводят тот факт, что их дисплеи
не требуют вентиляторов или систем охлаждения. Однако это
большое заблуждение. Поскольку светодиоды расположены
на внешней стороне дисплея, и для их охлаждения может
использоваться комнатный воздух, то для отвода этого тепла,
в конечном итоге, потребуется система вентиляции
и кондиционирования.
Теплоотдача является, пожалуй, еще более важным фактором,
поскольку влияет на размеры и стоимость необходимой в данном
случае установки кондиционирования воздуха, а также на
потребляемую мощность системы отопления, вентиляции и
кондиционирования. При использовании дисплея на действующем
диспетчерском пункте общее количество генерируемого тепла
значительно возрастет и, очевидно, потребуется замена
охлаждающего устройства или установка дополнительного
охлаждающего оборудования.
Несмотря на важность этого фактора, показатели теплоотдачи
сравнивать сложнее, поскольку на момент написания статьи на этот
счет отсутствуют какие-либо данные от производителей
LED-дисплеев с меньшим шагом пикселя.
Судя по всему, LED-системы с шагом пикселя 1,5 мм будут
вырабатывать почти в 4,5 раза больше тепла, чем видеокубы
Mitsubishi с шагом пикселя 0,725 мм. Это объясняется тем, что для
отображения того же по размеру изображения потребуется
увеличить площадь поверхности видеостены в 4,28 раза. При этом
потребляемая мощность из расчета на квадратный метр также будет
немного выше. Увеличение в 4,5 раза является существенным.
В настоящий момент данные по потребляемой мощности и
теплоотдаче LED-дисплеев прямого видения с шагом пикселя 1,0 мм
отсутствуют, но, несомненно, когда они появятся, их придется
принять во внимание.
Тем не менее, исходя из законов фундаментальной физики, следует
ожидать, что при заданной яркости теплоотдача будет прямо
пропорциональна потребляемой мощности. Это вызвано тем,
что выход поступающей энергии должен обеспечиваться в одной
из двух форм: светового и теплового излучения. Таким образом,
если для работы LED-дисплея с заданной яркостью требуется
одинаковое количество энергии, то теплоотдача должна быть
аналогичной или очень близкой по величине. Если для отображения
6. Толщина корпуса
Несомненным преимуществом LED-дисплеев является меньшая
толщина корпуса. Рассмотренный нами дисплей с шагом пикселя
3 мм имеет толщину корпуса 17,5 см, у дисплея с шагом пикселя
1,5 мм она составляет 9,4 см, в сравнении с толщиной 63см у
проекционных кубов Mitsubishi 50".
Тем не менее, необходимо сделать следующую оговорку. Видеокубы
Mitsubishi имеют фронтальный доступ. То есть всё техническое
обслуживание может осуществляться с передней стороны корпуса,
благодаря чему дисплей можно установить непосредственно к
стене в любом помещении с ограниченным свободным
пространством. На момент написания данной статьи на рынке
LED-дисплеев предлагаются только модели с задним доступом, из-за
чего их приходится устанавливать на расстоянии нескольких
десятков сантиметров от стены. Таким образом, для установки этих
дисплеев требуется такая же (а, возможно, и более высокая)
площадь, что и для монтажа видеостен на основе проекционных
кубов.
7. Калибровка
В настоящее время калибровка большинства или даже всех
дисплеев представляет собой проблему, поскольку ее должен
выполнять изготовитель, обладающий специальным оборудованием
и необходимой подготовкой. Поскольку видеостены нуждаются
в периодической повторной калибровке, то расходы на их
техобслуживание, а, следовательно, и стоимость сервисного
контракта, являются важным фактором, который также следует
учитывать.
4
Заключение
Светодиодная технология имеет ряд преимуществ, однако на данный момент они являются скорее потенциальными, нежели
фактическими, особенно если речь идет о круглосуточном использовании оборудования.
В отношении многих характеристик можно говорить о существенных, хотя и не очевидных преимуществах LED-дисплеев.
С другой стороны, у них есть два основных недостатка: размер пикселя, который слишком велик для большинства применений
и чрезмерно высокая цена.
Каждая область применения предъявляет собственные требования к оборудованию, тем не менее, перед принятием решения
об использовании рассматриваемой технологии рекомендуется оценить и учесть восемь важнейших показателей: шаг пикселя,
цену, ожидаемый срок службы, энергопотребление, теплоотдачу, толщину корпуса и доступ к устройству, однородность цвета,
расходы на техническое обслуживание и ,в особенности, стоимость калибровки по месту установки оборудования.
По-видимому, в большинстве ответственных областей применения светодиодные проекционные кубы в течение
определенного периода времени останутся предпочтительным вариантом дисплея.
Информация о документе
Настоящий доклад подготовлен подразделениями Mitsubishi Electric US Visual & Imaging Systems и Mitsubishi Electric Sales
Canada.
Располагая широким ассортиментом проекционных DLP-кубов и жидкокристаллических панелей, Mitsubishi Electric является
мировым лидером в области производства видеостен для диспетчерских и ситуационных центров. Цель настоящего
документа, в основу которого положена информация о продукции компании Mitsubishi Electric, заключается в объективном
сравнении двух указанных технологий по определенным техническим параметрам.
За дополнительной информацией следует обращаться в компанию Mitsubishi Electric в вашем регионе:
Mitsubishi Electric Europe B.V.
Peter van Dijk +31 297 28 24 61
peter.van.dijk@nl.mee.com
Россия и СНГ
Ленар Булатов + 7 495 72110 43
lenar.bulatov@mer.mee.com
www.mitsubishielectricdisplaysolutions.com