Dispositivi di retroilluminazione degli LCD

Aprile 2009. Ecco le caratteristiche dei più comuni dispositivi per generare la retroilluminazione dei display LCD.

A diodi LED con alimentazione costante
Questa è la tecnica più utilizzata per piccoli display LCD, come telefonini e PC palmari, per basso costo, resistenza alle vibrazioni, lunga durata (minimo 50000 ore) e bassa tensione di funzionamento in continua (5V). Vengono usati LED colorati e più recentemente anche LED bianchi. I LED possono essere disposti nella modalità array, cioè a matrice, o in quella a edge, cioè su un bordo. Quest'ultima soluzione consente di ridurre il consumo e richiede minore spessore. Un apposito strato diffusore assicura l'uniformità di illuminazione della matrice LCD.

A diodi LED con alimentazione impulsiva
Con tale sistema si pone rimedio al maggiore inconveniente della soluzione a LED a corrente costante, rappresentato dall'elevato consumo, non accettabile nel caso di medi-grandi display con molti LED. In tal caso si ricorre al pilotaggio dei diodi con modalità PWM (Pulse Width Modulation): i diodi vengono pilotati da una corrente impulsiva con picchi molto elevati, per assicurare luminosità più elevate, ma di breve durata in modo da ridurre il valore medio della corrente e quindi il consumo. Per effetto di persistenza degli spot luminosi nella retina, l'occhio ricorda solo la massima luminosità relativa ai picchi di corrente mentre non percepisce i periodi di spegnimento. Con un rapporto on/off =1/4 (figura) si riduce, a pari luminosità, il consumo del 30-40% rispetto all'alimentazione a corrente costante. Variando il rapporto on/off si può variare l'intensità luminosa. La frequenza degli impulsi deve essere superiore a 100 Hz per non percepire nessun tremolio dell'illuminazione (flicker), ma inferiore a 1000 Hz per assicurare l'effetto di persistenza sulla retina.

Pannello elettroilluminescente
Il sistema ELP, Electroluminescent Panel, utilizza strati molto sottili di fosfori colorati per generare una luce particolarmente intensa. Hanno basso consumo ma richiedono l'impiego di un inverter per l'alimentazione a 100 V, 400 Hz. Inoltre, hanno vita limitata a 3000-5000 ore. Impiegata anche in grandi display LCD in cui sia importante la planarità e l'uniformità della retroilluminazione.

Lampada fluorescente
Il sistema CCFL, Cold Cathode Fluorescent Lamp, utilizza lampade fluorescenti a catodo freddo per generare una luce molto intensa. È il modo più utilizzato per la retroilluminazione dei display LCD disponendo la lampada nella modalità edge per ridurre lo spessore. Il consumo è basso ma richiede un inverter per l'alimentazione a 270-300 V, 35 KHz. Hanno vita lunga di 10000-20000 ore, anche se le vibrazioni possono ridurla del 50%. Ha l'inconveniente che a basse temperature si riduce l'intensità luminosa fino al 60% e l'inverter può avere problemi. Inoltre l'intensità luminosa non è regolabile.

Trama di fibre ottiche
Il sistema denominato woven fiber optic mesh impiega una trama di fibre ottiche illuminate da una lampada alogena o da LED montata esternamente per essere facilmente intercambiabile. La durata dipende dal tipo di sorgente luminosa e arriva fino a 1.000.000 ore con i LED. Il sistema è abbastanza costoso ma la luminosità elevata e uniforme sulla superficie ne giustifica l'impiego in certe applicazioni.

Lampada ad incandescenza
La luminosità è elevata ma poco uniforme. Consumo elevato, calore generato, vita limitata e fragilità ne giustificano l'impiego solo nei casi in cui il costo contenuto è un parametro determinante.

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