Funcionamiento de un LCD

 LO QUE DEBE SABER SOBRE LOS LCD

• Introduccion en la reparación de TV LCD
• La invención de LCD
• Cómo funciona un panel LCD
• La función del pixel en los LCD
• El corrector gama
• LCD con retroiluminacion a led
• El diodo led SMD
• Factor de Corrección de Potencia (PFC)
• Electro Magnetic Interface (EMI) 
• Supresor de voltaje
•  

 

 Introduccion en la reparación de TV LCD

 Esta pantalla de 108"  de Sharp es el LCD mas grande de la historia.

"Debido a los últimos avances y profundización de la tecnología en TV de pantalla plana, hemos hecho algunos  ajustes en la redacción  de  esta sección con el fin de presentar un material más profesional a nuestros lectores"

Esta sección como todas las demás  llegara a ser para usted un material de mucho valor y espero  sepa corresponder al esfuerzo que hacemos para mantenerlo actualizado, esta será una sección de contenido básico, la información técnica estará disponible en páginas ocultas para otros idiomas y en formato .pdf para lectores de habla hispana.

 En cada lección de este micro curso tratare temas específicos sobre detección y reparación de los circuitos análogos y digitales, es muy sabido que existen muchos “E BOOK” que nos sorprenden con  gran cantidad de material que profundizan sobre estos temas y aunque son  manuales muy didácticos por cierto, muchos de nosotros como técnicos no aplicados en tecnología de nueva generación  quizás no alcancemos a comprender a la perfección muchos de los  conceptos y terminologías usadas en la ingeniería electrónica.

Por ello he  tenido el cuidado de preparar este material no solo para beneficio del profesional sino también para aquellos que apenas se inician en esta labor de la reparación,  por lo que he reunido y valorado un material práctico desde el punto de vista técnico aplicando nuevas técnicas de  avanzada en cada reparación.

Con este micro curso usted no llegara a hacer un  “súper reparador” pero quizás  logre ampliar su conocimiento en materia de tecnologías encaminándolo hacia el cambio de la era informática en aplicaciones de software de nuevos hardware de televisión y equipos de audio donde los elementos o componentes electrónicos tienden a ser controlados mediante software y haciéndose cada día más pequeños y más veloces  con miras a la futura nanotecnología.

Comencemos el primer tema haciendo un poco de historia.

 

Todo empezó en el año 1888, cuando el botánico Friedrich Reinnitzer estudiaba el colesterol de las plantas y determinar que el benzoato de colesterol al calentarse parecía tener dos puntos de fusión,  en la primera fase pasaba de líquido a turbio y en la segunda fase a un líquido trasparente, pero Friedrich (foto) jamás se imaginó que su descubrimiento seria hoy día una tecnología de punta.

 

Pero fue para el año 1922 que gracias a los estudios de Friedrich hicieron posible que Friedel estableciera una clasificación de los cristales líquidos distinguiéndolos en tres tipos; nemáticos, esmécticos y colestéricos.

En el año 1968  Heilmeier fue el primero en dar una descripción de un panel de cristal líquido, sin embargo fue para la época de los 70 y los 80 que se describieron la relación de voltaje de la sección de un punto de una matriz en relación al número de filas multiplexadas.
Pero para el año 1984 se creyó que ya no se podía avanzar más con este tipo de  tecnología  puesto que la fabricación de dichos paneles era muy cara y complicada, pero para el beneficio de la tecnología  las cosa no pararon allí y las investigaciones continuaron.

Cristal liquido en fase nematico

Descripción de los cristales líquidos: 
Las moléculas de un LC o (Liquid Crystal) posen una estructura molecular complicada y suelen tener por lo general forma de barra aplanada o de disco, los átomos que la componen se sitúan a lo largo del eje  de la molécula.
Se dice que el LC (Liquid Crystal)  es un material anisotrópico ya que las moléculas de un Cristal líquido están orientadas a lo largo del mismo eje director, en la función del ordenamiento de las moléculas podemos distinguir tres tipos de LC: nemáticos, esmécticos y coléstericos como había dicho anteriormente.

La clave de la nueva tecnología se centró en el estudio  de la fase nemáticos que por el hecho de ser más “desordenada” era la única que permitía que hubiera una mayor manipulación del eje óptico y es a la que debemos la existencia del LC (Liquid Crystal).

El efecto freedericksz en la invención del LCD

Por ser las moléculas de un LC dipolos eléctricos, la aplicación de un campo eléctrico externo provocaría cambios en el material, por lo tanto al aplicarle un campo eléctrico a un LC nemático las moléculas del mismo orientan su eje principal paralelamente y perpendicularmente al campo aplicado en función de si el momento bipolar de la misma está orientado en la dirección del eje principal o no. 
El científico ruso V. Feedericksz (foto) fue quien descubrió este efecto que lleva su nombre , un fenómeno que juega un papel muy importante en lo que hoy se le conoce  como tecnología LCD . 

 Teoría del funcionamiento de un TN (Twisted Nemátics)

Si tenemos en cuenta el efecto freedericksz comprenderemos en su totalidad el funcionamiento de los LCD´s ya que al aplicar un voltaje a ambos vidrios, las moléculas sufrirán un reordenamiento que alterara el director del eje óptico de LC, de manera que la luz incidente ya no realizara el cuadro de giro sino que seguirá el eje óptico modificado y por lo tanto no podrá atravesar el polarizador de la parte inferior y como el haz de luz ha sido polarizado de manera indefinida conseguiremos que el LCD permanezca completamente opaco. 

El papel del TFT en la tecnología LCD

 

Otro descubrimiento que juega un papel importante en la tecnología LCD son el transistor de película plana por lo que haremos un breve resumen de este elemento para cuando en este micro curso se mencione este componente ya sabrá de que se trata, para empezar esta tecnología se pensó en un principio como una alternativa de bajo costo pero pronto se descubrió que adolecían de bajas velocidades para el cambio de estado on/off desde entonces se ha utilizado un material activo a-Si (Silicio amorfo) que fue la continuación de los descubrimientos de P.K Weimer en los años 60 quien planto las bases para el TFT( Thin Film Transistor).                                                                                          

Pero el gran salto se dio en el año 1979 por LeComber y su equipo de investigadores quienes describieron las características del TFT de a-Si la cual encajaba perfectamente con los requerimientos de las celdas de cristal líquido con una tensión de estado on/off muy buenas, de esta manera se dio inicio a los paneles TFT-LCD modernas. 

Esquema de un transistor TFT (Thin Film Transistor)

Aunque la tecnología tomo muchas formas diseños y aplicaciones,  solo me he centrado en los avances  positivos  de la investigación,  aunque cada fracaso dejo una enseñanza y una nueva perspectiva en la mejora y rendimiento que conllevaron a unas nuevas propuestas.   
Bueno ya conocemos en parte como fue el nacimiento del LCD (Liquid Crystal Display) ahora veamos cómo funciona.

 ¿Cómo funciona un panel LCD?

Mucha literatura electrónica se ha difundido en internet sobre el funcionamiento del panel LCD, por lo que aquí haremos un breve resumen centrándonos en lo que más nos interesa, su estructura fisica y  parte de su funcionamiento.

Estructura fisica del panel LCD

 Haciendo un recordatorio,  el funcionamiento  principal de un panel LCD se encuentra en los cristales líquidos o los elementos que se colocan entre las dos capas de cristales polarizados.

Cada píxel de la pantalla podríamos decir que incluye moléculas helicoidales de cristal líquido que es un material especial que comparte propiedades de un sólido y líquido, por tal motivo esta  es la unica placa  del panel que esta conectada digitalmente a los circuitos de control.

Retroiluminación o Back- light  CCFL Y LED

RETROILUMINACION CCFL
 

La retroiluminación por lámpara fluorescente  CCFL es la  tecnología más antigua  y por el momento es la luz de fondo más utilizada en ordenadores portátiles y televisores LCD. Se compone de un tubo fluorescente conectado a un tablero inversor de tensión que suministra energía a la luz de fondo.
A veces  la luz de fondo consta de 2 a 8 tubos con sus respectivos inversores, por lo cual se denomina como Retroiluminación CCFL.

 RETROILUMINACION A LED

La retroiluminación por LED  es una tecnología más nueva y utiliza una matriz o una tira de LEDs en lugar de tubos.
La retroiluminación a LED está basada en  LEDs en serie y algunos no necesitan  de inversores.

Como funciona el panel LCD

En la imagen puede observar las partes que integran el modulo o panel del LCD y como controlan los cristales liquidos los colores del pixel  y otros detalles que describiremos a continuacion:

 

Fuente de luz fluoresente ( Back-light)

El tipo de luz fluorescente se encuentra  localizada en la parte trasera del panel permitiendo la exhibición de las imágenes,  una falla en esta sección afectara solamente la iluminación no el audio ni el video, es decir que si le acercamos una fuente de luz externa podremos observar fácilmente el video.

Existen varios tipos de sistemas de retroiluminación aplicadas al CCFL Y LED  entre los más usados están el TOPDOWN y el EDGE LIGHT.

Vidrio difusor

Como la luz emitida detrás del panel se concentra en una sola región próxima a las lámparas el vidrio difusor es colocado frente a las mismas para uniformar o distribuir igualmente la luz a todo el panel LCD.

Placa polarizadora vertical 

Es una placa polarizadora o filtro donde el haz de luz es polarizado verticalmente y ajustado a las cámaras de cristal líquido.
La parte trasera del panel está construida generalmente de una placa metálica o plástica para propiciar rigidez mecánica al panel.

Placa con matriz de transistores TFT

Es un arreglo de millares de transistores en forma de matriz de filas y columnas, de tal forma que cada transistor se adecua perfectamente a cada una de las millares de moléculas de LCD, es una de las características de los actuales paneles de LCD que emplean la tecnología  TFT ( Thin Film Transistor) también llamada matriz activa.

Esta es la placa a la que se hacia referencia al principio la cual está constituida por millares de células arregladas en formas de matriz de líneas y columnas, cada célula dejara pasar más o menos luz, conforme a la corriente aplicada.

¿Cómo se genera el color en un LCD?

Mediante el arreglo de unas células coloridas o subpixeles compuestas de los colores básicos RGB (Rojo, verde y azul), cada conjunto de 3 células representa un pixel.
Estos filtros coloridos proyectan el color cuando son atravesados por la luz blanca que mediante el proceso de curvatura de la luz logra pasar a travéz del filtro polarizador horizontal .

Placa poralizadora horizontal

Esta es la segunda placa o filtro polarizador donde el haz de luz es polarizado horizontalmente y proyectada al panel frontal.

Cristal o plastico protector

La parte frontal consta de un vidrio protector externo, formado por una fina película de vidrio flexible y transparente.

 

 

La función del pixel en los LCD

Las Pantallas LCD tienen una matriz de píxeles constantemente iluminado por una luz de fondo, independientemente de lo que hacen los circuitos que gobiernan el panel.

La teoría.

Un píxel LCD tiene placas superior e inferior con ranuras cortadas perpendiculares entre sí como en la se ve en la Figura 1.
Estas ranuras se alinean en los cristales para formar canales para que la retroiluminación pase a través de la parte frontal del panel. La cantidad de luz emitida depende de la orientación de los cristales líquidos y es proporcional a la tensión aplicada.

Figura 1: Un solo pixel LCD con dos placas ranuradas y moléculas de cristal líquido

En este artículo vamos a tratar de entender como funciona básicamente el mecanismo que acciona al circuito de conducción de un solo píxel LCD tal como se muestra en la Figura 2.

Composición del pixel

El voltaje de puerta (gate) actúa como un interruptor  y que comúnmente se amplifica para convertirse entre -5V a 20V.                       

La fuente de vídeo (source), por lo general oscila entre 0V y 10V, y proporciona la información de intensidad que aparece a través del píxel.

La parte inferior del píxel se conecta comúnmente a la placa posterior del panel (Common), el voltaje en este nodo es Vcom.

 

Figura 2: Diagrama del circuito de un solo píxel LCD.

Suponiendo que la tensión Vcom está en su punto, el voltaje a través del píxel varía de 0 voltios a 10 voltios.

Suponiendo un promedio de 5 voltios, hay voltaje DC sustancial a través de cada píxel. Esta tensión continua provoca almacenamiento de carga (Cs), o la memoria.
A largo plazo, es una forma de envejecimiento, degradando los píxeles por galvanoplastia impurezas de iones en uno de los electrodos del pixel. Esto contribuye a la retención de imagen, conocido comúnmente como una imagen que se pegue.

Cómo funciona el pixel.

La construcción del panel LCD es simétrica (Figura 1) y ya sea positiva o negativa la tensión que se utilice para alinear los cristales. Uno puede capitalizar este aspecto al mover el voltaje común (Figura 2) al punto medio de la señal de vídeo, o sea 5 voltios.
Ahora los cambios de señal de vídeo por encima y por debajo de la tensión común (Vcom), crea  un efecto neto cero en el píxel. Fig 3.
Este efecto neto cero en el cristal líquido elimina las cuestiones relativas al envejecimiento y la retención de imagen.

Figura 3: El trade-off de esta técnica es la resolución, ya que la señal de vídeo se desplaza 5 voltios a brillo completo en vez de 10 voltios. .

 

 

Para entender este proceso tomemos como ejemplo la figura 3, en esta se ve la constitución de un panel que en vez de 10V en video utiliza 8.4V.

Ahora bien, el punto medio de Vcom sería de 4.2V. El valor en los dos campos seria aproximadamente de 3.8V.

He aquí la razón por lo que la tensión Vcom tiene que ser colocada exactamente en el punto medio de la señal de vídeo para evitar problemas de parpadeo.

 Como se produce el parpadeo en un panel

 Para ilustrar por qué un panel parpadeará, vamos a suponer que debido a la fabricación del panel del Vcom es 5.5V, si los cambios de señal de vídeo esta entre 0 V y 10 V, la tensión a gran escala será diferente en cada campo.
En un campo, el voltaje a escala completa será 4.5V y por el otro, el voltaje a escala completa será 5.5V. Esta diferencia en el voltaje a escala completa se traduce en una diferencia en la intensidad, experimentado como parpadeo.
Debido a las variaciones en la construcción de cada panel, la tensión óptima Vcom puede diferir de un panel a otro (figura 3) o a través de un único panel. Para las pequeñas pantallas en las que el plano posterior puede considerarse una tierra de baja impedancia, un único potenciómetro puede ser añadido para el ajuste de voltaje común.
Tradicionalmente, esto se logró mediante el uso de potenciómetros mecánicos que requieren de horas adicionales de trabajo. Esto es aceptable para paneles pequeños, a pesar de que es grande en tamaño, tiene baja precisión, y podría romperse fácilmente durante el montaje que requiere la sustitución de todo el módulo.

 
Figura 4: Método mecánico de eliminación de parpadeo 

 

 Reducción del parpadeo electrónicamente

Debido al desplazamiento dentro del panel LCD, el voltaje requerido VCOM puede variar levemente respecto al ideal de la mitad de VDD. Esto a su vez puede causar la aparición de parpadeo en la pantalla. Para eliminar este efecto, la VCOM normalmente se ajusta sobre una base del panel hasta que se elimine la aparición del parpadeo. Este ajuste mecánico es reemplazado por potenciómetros digitales o DCP (potenciómetro controlado digitalmente) que permiten el ajuste automático de estas compensaciones, eliminando la posibilidad de compensaciones por error humano.

La figura 5a muestra la aplicacion del Intersil ISL45041 conduciendo un EL5111 de alta potencia al amplificador VCOM.

Figura 5a y 5b: Para eliminar el parpadeo, el VCOM suele ajustarse panel por panel. El Intersil ISL45041 puede conducir al EL5111 VCOM.

 

Como cada línea está colocada en el panel LCD, la inyección al VCOM también puede causar desplazamientos que son vistos como el parpadeo. Para eliminar este problema, los paneles nuevos están usando una técnica que utiliza el valor real VCOM dentro del panel para cerrar un circuito de control que minimiza estas compensaciones. 
Esto a su vez reduce los defectos parpadeantes, la figura 5b muestra un circuito de este tipo.

El software programable.

La conversión de potenciómetro mecánica a la DCP es un sistema muy sencillo de implementar, el método verifica como se muestra en la Figura 6 para la programación de software DCP Vcom o circuito de aplicación del conductor, ISL45042 es un tipo de salida de corriente no volátil DCP operable para AVDD hasta 20V, ISL45042.
El uso de hilo, interfaces superiores e inferiores, es extremadamente preciso 7 dispositivos de bit, la resolución es 128, el valor Vcom deseada puede ser almacenada en la EEPROM. El rango de tensión del circuito va desde 2.25V a 3.6V. La potencia analógica que se aplica a la escalera resistiva analógica seria de 4.5V a 20V.

Contrariamente a la percepción popular, la pantalla LCD parpadea allí, pero un ajuste simple por el potenciómetro puede reducir el impacto.

Figura 6. DCP software programable VCOM aplicación del circuito

 

Como  la popularidad del tamaño de las pantallas LCD va en aumento, el uso de tampón ISL45042 DCP y EL5111 Vcom puede estar a punto de llegar a su fin ya que el Vcom automático para corrección de desviación  en pantallas más grandes tendrá un efecto más evidente.                                                                                                               

El corrector gama

 

Cuando un técnico experimentado ve una imagen solarizada en un TV LCD de inmediato asocia la falla con un chip al que se le conoce como corrector gamma, esta asociación se da de inmediato solo por su experiencia o porque lo vio en algún foro u grupos de facebook, en fin lo importante es que ya se conoce el responsable de que esto suceda.

Aunque conozcamos las causas y los efectos de dichos chips hay una falencia que va más allá de lo que pueden ver nuestros ojos,  ¿Qué es, o como funciona un chips de corrector gamma?

Por ello la necesidad de escribir una serie de artículos técnicos tratando de arrojar un poco de luz sobre el confuso concepto que seguro le sonará sorprendente, la corrección de gamma.

¿Qué es la corrección gamma?

La corrección gamma se compara a la sensación de contraste de una imagen, se puede decir que no es propia de la imagen si no a los dispositivos que la registran, en pocas palabras es el entorno en términos de negros y blancos que reproducen la luminosidad del entorno a la imagen que estamos viendo. Por esa razón una misma imagen se ve de manera muy distinta dependiendo del televisor o sistema que la esté reproduciendo, así como de la luminosidad del entorno.

Una misma imagen puede aparecer blanquecina o “lavada” en un sistema, mientras que en otro puede aparecer contrastada y oscura, todo debido a la corrección de gamma que se le aplique.

¿Cómo funciona el corrector gamma?

Para entender el concepto de gamma aplicado al proceso de imágenes, hay que entender primero los conceptos de rango “lineal”, “logarítmico” y  “dinámico”. Si bien la explicación de estos conceptos nos llevaría aclarar en menos palabras la importancia que conllevan cada uno de ellos.

El rango dinámico: El rango dinámico de una imagen sería la escala que hay entre la máxima luminosidad y el valor más oscuro. Si aplicamos esto al mundo real, el rango dinámico se saturaría por ejemplo entre el valor de una superficie opaca, negra y que no refleje la luz y el valor máximo de luminosidad posible, que sería, por supuesto, el Sol. Por tanto el rango dinámico de “la realidad”, aunque el concepto suene un poco abstracto, es increíblemente amplio, casi inconmensurable. Pero como esto no es nada útil a efectos prácticos, de ese inmenso rango dinámico, sólo tomaremos una pequeña fracción, la fracción de valores con los que el ojo humano trabaja.

 Aunque el rango dinámico del ojo humano es también muy amplio (al menos 4 veces más que el mejor negativo de cine) podríamos normalizar sus valores y hacer una escala de medidas entre una superficie negra que refleje solo un 1% de luz y por ejemplo una superficie blanca que refleje el 90% (más allá de ese valor estaríamos hablando de un espejo).  El 10% restante quedaría reservado para objetos que producen luz propia: velas, lámparas y finalmente el sol. Es decir el ojo humano, se mueve entre ese 1% al 90%, que es donde percibe casi todos los valores de contraste y detalle, por encima del  90% y hasta llegar al 100% máximo de luminosidad dada por el sol, podemos hablar de “súper blanco“, el ojo humano no percibe detalles en ellos, sólo una luminosidad cegadora, que no es sólo un 10% mayor que la superficie blanca antes citada, si no 1000, 10000 o 20000 más brillante.

Rango no lineal: El ojo humano tiene una respuesta  NO LINEAL respecto a la luminosidad del mundo real,  a medida que aumenta la luminosidad, la percepción de tal luminosidad por parte del ojo NO es proporcional. Matemáticamente esto tiene una forma de expresarse, de ahí la importancia de una función logarítmica.

Rango logarítmico: Los negativos de cine y fotografía tienen también una respuesta logarítmica, similar a la del ojo humano: mientras más se expone a la luz la emulsión, más se oscurece, pero no de forma proporcional pues tiene un tope máximo que está determinado por la densidad del negativo.

Así mismo la respuesta de un monitor CRT es también logarítmica. En concreto el rayo de electrones que golpea los fósforos, no tiene una relación lineal con el voltaje que se le aplica. Aumenta su intensidad de forma logarítmica, y de esta manera no lineal aumenta o disminuye el contraste y luminosidad de la imagen que reproduce. Esa relación entre el voltaje aplicado y la respuesta lumínica, o la relación entre la emulsión química y su respuesta a la luz, debe de ser cuantificada, y si es necesario corregida, para poder determinar cuál será el “aspecto” de la imagen resultante.

Para entenderlo mejor, así como se procesa el sonido mediante la ecualización del mismo, así se procesan las imágenes,  es aquí donde entra en juego el concepto de GAMMA.

La GAMMA es un valor numérico que aporta la valiosa información para saber cuánto se oscurecerá o brillará una imagen al ser reproducida por un dispositivo. Ese valor es intrínseco y afecta a todas las imágenes que reproduce y por tanto modificando su luminosidad. Por eso es necesario introducir una CORRECIÓN DE GAMMA que evite la alteración de la visualización de la imagen y que equilibre dispositivos con distinta gamma. Es algo esencial, por ejemplo si varias personas están trabajando sobre una misma imagen en equipos distintos aquí la cosa se complica un poco más pues en realidad, tenemos que hablar de TRES GAMMAS distintas.

La tabla anterior nos muestra la luminosidad = C * valor gamma + nivel de negro

La relación es lineal si gamma = 1. El gráfico de la arriba ilustra la relación de gamma = 1, 1.5, 1.8 y 2.2 con C = 1 y negro nivel = 0.

La corrección gamma afecta los tonos medios; no tiene ningún efecto en negro o blanco, si la corrección gamma es demasiada alta, los tonos medios parecen demasiado oscuro. Por el contrario, si es demasiada baja, los tonos medios parecen demasiado claros. Gamma, como se definió anteriormente, también se le  llama pantalla gamma,  el corrector de gamma yace en una tarjeta de vídeo nativo con una tabla de consulta (LUT) gamma. (La mayoría de las tarjetas de vídeo tienen LUTs.) Como veremos, la corrección gamma está estrechamente relacionada con la cosmetología, cinematografía y la fotografía.

LCD con retroiluminación a led.

No es la primera vez que me preguntan por la poca información que se difunde en la red acerca de los TV LCD mal llamados TV LED.

Con miras a conocer más de fondo sobre esta tecnología escribí este documento para los colegas que aún no tienen claro lo que es una LCD a LED.

LCD a CCFL y el LCD a LED.

El panel que muestra la imagen es exactamente el mismo, la diferencia es en la forma en que se ilumina la parte trasera.
El CCFL son lámparas fluorescentes atrás del panel mientas que en el LED son justamente LEDs, no existe diferencia visual entre el uno y el otro.
El ensamblado del panel puede ser tan fino como se quiera, vale tanto para CCFL o LED, lo que pasa es que los fabricantes quieren convencer a los clientes de que una tecnología es mejor que la otra.

¿Qué es la tecnología de retroiluminación LED?

Hoy día hay diferentes métodos de retroiluminación a LEDs, el LED blanco, el RGB (Rojo, Verde y Azul) LED arrays , el LED de borde (que utiliza LEDs de color blanco alrededor del marco interior de la TV y un panel de difusión de la luz a difundir la luz uniformemente detrás del panel LCD).

Configuración de la  luminaria o backlight a led.

Existe la retroiluminación mediante LEDs "blancos" produce una fuente de espectro de alimentación más amplio  sobre los filtros individuales de panel LCD (similares a las fuentes CCFL), lo que resulta en una gama más limitada que la pantalla LED RGB a un costo menor.

Los LED blancos suelen emplear una unidad de corriente constante utilizando una modulación de ancho de pulso (PWM) para efectos de regulación de corriente también llamada “sumidero de corriente”.
La configuración de los LED puede ser en serie  o en paralelo, la conexión en serie necesita un convertidor elevador relativamente de acuerdo a que el voltaje que se produzca sea lo suficiente para alimentar una gran cadena de LED.

En el diagrama se puede apreciar una alimentación de 30V para un total de 10 led por canal cada led estará recibiendo unos 3V y cada tira de led tendrá su propio sumidero de corriente modulado en PWM, el circuito también cuenta con una protección por OVP (Over Voltage Protection) o protección por sobre voltaje y el switch on/off para habilitar el inversor y modulador PWM .

El espectro de emisión de la fuente de luz de fondo y el espectro de transmisión de sus filtros de color determina la gama de colores de la pantalla LCD (es decir, la gama de colores que produce). El problema con LEDs blancos es que su espectro no es ideal para la reproducción fotográfica, ya que son básicamente los LED de color azul con un fósforo amarillo en la parte superior,  su espectro de color tiene dos picos, uno en azul y otro en amarillo.

La retroiluminación a  LED tiene una vida más larga y mejor eficiencia energética de plasma, los LED no utilizan mercurio a diferencia de la luz de fondo CCFL, el LED se puede encender y apagar más rápido que el CCFL y pueden ofrecer una salida de luz más alta, teóricamente es posible ofrecer ratios de contraste muy alto. Pueden producir negros profundos (LED apagado) y alto brillo (LEDs). Sin embargo, las mediciones realizadas desde salidas de negros puros y blancos puros se complican por el hecho de que la iluminación LED de borde no permite estas salidas para ser reproducidos simultáneamente en la pantalla.

El LED

 

El led se denomina de alta luminancia, el voltaje promedio de cada led suele ser de 3V y puede ser probado con el tester en juntura de diodo.

Algunos fabricantes mencionan que un LED se puede activar al instante, lo que significa que no hay tiempo de calentamiento como si es con una luz de fondo CCFL, por otro lado el tamaño de las unidades de iluminación de fondo a LED puede ser muy delgada, lo que permite a los fabricantes  producir pantallas ultra delgadas con diseños elegantes y atractivos. 

Lo cierto es que esta tecnología ha permitido la producción de pantallas más delgadas que están en alta demanda por los consumidores, mientas tanto los fabricantes siguen trabajando activamente en la reducción del tamaño de los LEDs para ser utilizado en estos módulos.

Espero que este pequeño artículo haya despejado su duda sobre esta tecnología, por lo pronto lo invito a seguir actualizándose con estos temas de interés general. 

El diodo led SMD

 

Introducción:

Es probable que a estas alturas su conocimiento acerca del tema de los leds sea escaso debido a la poca información que se maneja en este aspecto, pensando en ello y viendo la creciente demanda en estos tiempos me tome la libertad de ahondar en el asunto y de paso compartir lo poco que aprendí con mis amigos lectores. 

¿Qué significa SMD?

SMD significa Surface Mounted Device  o Dispositivo de Montaje Superficial, y se refiere a la forma en que van los LEDS montados sobre la tira.

En la actualidad existen distintos tipos de led SMD.

Las características de cada chip hacen ideal este tipo de tiras para la iluminación continua en todo tipo de espacios arquitectónicos y decoración. 

Al incorporar un disipador de calor permite aumentar el número de chip por metro de tira, permitiendo así ofrecer una alta luminosidad y emisión de luz más uniforme en toda la tira.

Están disponibles en formatos monocromos (blanco cálido, blanco frío, rojo, verde y azul) para adaptarse a cualquier ambiente. 
El consumo de corriente es muy bajo, tienen una alta eficiencia energética más el uso de un dimmer para controlar la corriente y por ende la intensidad de luz.

 Aplicaciones de las tiras led SMD

• Bordes o iluminación perimetral.
• Luz de fondo
• Iluminación decorativa arquitectónica.
• Iluminación discreta.

Potencia lumínica en led SMD.

El rendimiento luminoso de un led SMD varía de sus especificaciones técnicas. Su rendimiento se puede medir en lúmenes por watios.
Lumen (símbolo: Lm) es la unidad del sistema internacional de medidas para medir el flujo luminoso.

En lo que se centra nuestro estudio va más que todo en la aplicación como luz de fondo en los LCD con backlight a led.

Tomando como referencia el led SMD que usan LG y SAMSUNG  con el código 3535 trataremos de arrojar luz sobre cómo se entienden las especificaciones técnicas.

Especificaciones técnicas del led SMD.

Las especificaciones técnicas de un led SMD se basan en la siguiente tabla de valores.

V/Voltaje - A/Corriente - W/Watios - Lm/Lumen -Tamaño /mm

La potencia lumínica de un led SMD en paneles como un 3535 está entre 60 y 70 lúmenes watio, esto equivale a (60lm = 1W)  la mitad de los led COB que es de tamaño más grande pero no tiene nada que ver con las tiras led en la iluminación de un TV led.

El Voltaje de trabajo está entre 3 y 3.1V y la corriente para alcanzar la máxima potencia es de 350mA.

El código 3535 equivale al tamaño en dimensiones del led en este caso se refiere a un led de 35mm x 35mm, también es cierto que existen diversos leds con las mismas dimensiones con voltajes superiores y potencias hasta de 5W.

En la siguiente tabla se aprecia la especificación de nuestro led en estudio.

 

 

Estructura interna del led SMD.

La estructura interna de un led SMD varia de un diseño a otro en algunos casos hay 2 leds en serie cuyo voltaje de trabajo está en 6V y  200mA de corriente.

En nuestro caso observamos el led con una protección zener y corresponde en su mayoría a los diodos leds usados en luz de fondo, salvo algunos casos especiales.


Prueba dinámica de un led SMD.

 

Dependiendo de las características técnicas del fabricante así mismo se realizaran las pruebas dinámicas, en nuestro caso el led SMD se alimenta de 3V  con una corriente de flujo de 350mA, lo que nos dará su máxima potencia en 60 lumen por watio.

Recurriendo a la ley de homs tenemos que:

 

W = V*A (3V x 0,350A= 1,05 W)

Las tiras o barras leds SMD.

Las características generales para las tiras leds SMD varían de los diseños del panel como también en la distribución del número de leds que se ocupen esto asumiría una distancia entre los leds de acuerdo al voltaje de trabajo de la fuente BOOST o Vled.

De esta manera podemos observar muchos diseños de tiras leds en concordancia con las pulgadas del panel y por lo general van acompañadas de un código para la compra de las mismas.

Las alternativas quedan a la vista, o se cambian tiras leds o se reemplaza el led defectuoso, esto queda a pedir del cliente o la disponibilidad de dichas refacciones.

A continuación las especificaciones que da el fabricante para el reemplazo individual de los leds en una barra o tira leds sin importar las dimensiones de las regletas.

Los difusores en tiras leds SMD.

El difusor sirve para redireccionar la luz hacia los costados, el capuchón evita que la luz  viaje de frente hacia arriba  pero sirve de reflector hacia los costados, en la parte céntrica trae un bloqueador que evita que la luz intensa traspasé el polarizador y se vean puntos blancos en el display.

Ya para concluir este tema sé que muchos se van a preguntar cuál probador es ideal para realizar pruebas de rutinas de un led SMD, les comento que si van a usar fuentes de voltajes que en la mayoría de los casos son dobladoras de tensión con limitantes de corriente, tengan mucho cuidado ya que generalmente los leds que en una tira realmente se ponen en corto o se abren no pasan de ser 2, pero que después de realizar comprobaciones con estos probadores caseros el número de leds defectuosos en una misma tira aumenta, sin contar los que de por si ya no pasaran una prueba dinamica.