Az izzószáltól az OLED TV- ig Gazsi János 1 Fényforrások

A fényforrások fejlődése: 1. Izzószálas világító eszközök 2. Halogén izzók A fejlesztések célja az izzószál hőmérsékletének emelése, jobb hatásfok és a napfény színének megközelítése. (Wolfram, kripton, Xenon) 3. Higanygőz, Nátriumgőz lámpák 4. Fénycsövek, a fényporok szerepe 5. LED-ek 6. OLED-ek Gazsi János 2

Félvezetős fényforrások LED-ek alkalmazásai LED-ek alkalmazásai: IR. Tartomány: Távszabályzás, távvezérlés. Különféle készülékek egyedi funkciójának beállítása Pl.: klíma, TV, audió berendezések, infra kapuk, végálláskapcsolók. Látható tartomány: Készülékek üzemállapotának, műszerek mért értékeinek kijelzése. LED-es alfanumerikus kijelzők. Potenciálmentes elválasztás. UV. Tartomány: Egyszerű optikai átvitelt biztosító fényadó Gazsi János 3

Numerikus, alfanumerikus kijelzők Kijelző modulok Hétszegmenses kijelzők (5x7 pontos)Mátrix vezérlésű kijelzők Gazsi János 4

LED A fényemittáló dióda ( Light Emitting Diode) LED az első félvezetős fényforrás. (J. Round 1909) A LED olyan félvezető eszköz amely az elektromos energiát közvetlenül, a hőenergia fázist kihagyva alakítja fénnyé. A PN átmeneten belül létrejövő rekombináció fotonok kibocsájtásával járnak. Az átalakítás sajnos vesztességgel jár, ezért LED-ek hatásfoka csak néhány százalék. A kibocsájtott fény színe csak kicsit függ kibocsájtó eszköz hőmérsékletétől, kizárólagosan az alkalmazott alapanyag (Pl.:Ga, Si, P, As) függvénye. Az előállítható fény hullámhossz-tartománya 550 és 980 nm közötti. IR Alaptípusok: UV Az emberi szem érzékenysége a sárga és a zöld színre a legjobb Gazsi János 5

Összefüggés a LED hullámhossza, színe és az alkalmazott alapanyag között Gazsi János 6

Gazsi János 7 A látható fény helye a „teljes” spektrumon belül.

Különböző Fényforrások spektruma Gazsi János 8

LED-ek nyitóirányú jelleggörbéi: 1. Infravörös GaAsP 2. Piros GaAsP 3. Piros GaP 4. Zöld GaAsP 5. Sárga GaAsP Gazsi János 9 A LED-ek alkalmazásának feltételei.

Fényforrások, kijelzők, üzemeltetése Gazsi János 10 IFIF R U F = n x U d Ud Ud RdRd

d 1. Látható spektrum 6. Zöld LED GaP 2. Wolframszálas izzó 2800 K 7. Sárga LED GaAsP 3. Szilícium fényérzékelő 8. narancssárga LED GaAsP 4. Germánium fényérzékelő 9. Piros LED GaAsP 5. Infravörös LED (GaAs) 10. Nagy hatásfokú Piros LED GaAsP Gazsi János 11 Fényérzékelők, LED-ek

270°-os térvilágítású 12…16 V-os, CON 782 LED-es fényforrás Gazsi János Kapcsoló üzemű áramgenerátor Foglalat LED-ek Összeszerelt LED izzó 12

Gazsi János 13 Con 782/1070/10071 Világítási térszög:270° 15/1,2 W

összehasonlító táblázat a különböző fényforrások között Hagyományos izzók Halogén izzók Kompakt fénycsövek LED 25 W 18 W 5 W 2,7 W 40 W 28 W 8 W 6,0 W 60 W 42 W 14 W 9,5 W 75 W 53 W 18 W 13,0 W 100 W 70 W 23 W 18,0 W 150 W 105 W * * 100% 70% 20~23% 11~18% A táblázat adataiból jól látható, hogy azonos fényteljesítmény esetén mennyi energiafelhasználást igényelnek a különféle fényforrás típusok Gazsi János 14

Folyékony kristályok Vannak a természetben is előforduló, de szintetikusan is előállítható olyan molekula vagy kristály szerkezetű anyagok, melyek polarizálják az áthaladó fényt. Ezek között különleges helyet foglalnak el az úgynevezett folyadék kristályok. A folyadékkristályos anyagokat Friedrich Reinitzer német biokémikus fedezte fel, (véletlenül eldőlt küvetták) de nem tudott mit kezdeni a jelenséggel. Ezek az anyagok, bár a molekulái bizonyos mértékben kristályszerűen rendezettek, így folyadék fázisuk ellenére is kristálynak tekinthetők. A jelenséget először Gerhard Friedel német fizikus írta le 1922-ben. Nagy előnye a szilárd kristályokkal szemben. Hogy villamos erőtér hatására, képes a polarizációs síkját 90°-al elfordítani. Kiegészítve egy második szilárd polarizáló réteggel – egy feszültségvezérelt fénykapcsolót kapunk. Első alkalmazása nagysebességű tudományos fényképezés volt. (KERR cella) Sajnos a folyékony kristályok többsége csak igen kis hőmérséklet tartományban képes megőrizni polarizáló tulajdonságát Gazsi János 15

16 A folyékony kristályos fény kapcsolócella működése Elforgatva 90°-al: zár Ha az egyik polársíkok 90°-al elfordítjuk, akkor elzáródik fény útja. A folyékony kristályok esetén ezt az elfordítást egyszerűen villamos feszültséggel végezhetjük el. Alaphelyzet: nyit A kristály szerkezetek jelentős része polarizálja az áthaladó fényt. Ha két polarizáló szűrőt teszünk a fény útjába, csak akkor engedik át a fényt ha a két eszköz a kristályszerkezete által meghatározott polársíkok megegyeznek. Gazsi János

(LED) LCD Az LCD TV-k képképzésének alapját a folyadék kristályos optikai kapcsolócellák alkotják. Az LCD rétegnek nincs saját fénye, ezért háttérvilágítást igényel. Ez régebben fénycső volt, ma már fehérfényű LED-eket alkalmaznak. Az egyenletes megvilágítást és a megfelelő szinhőmérsékletet több funkcionális réteg biztosítja. A fény a folyadékkristályos réteg után végül egy háromszínű színszűrőn áthaladva hozza létre a kívánt színes képet. A folyékony kristály nem tökéletes kapcsoló elem, átenged valamennyi kevés fényt. Ezért nem képes tökéletes fekete „szint” előállítani. A sok réteg meghatározza a képernyő vastagságát. Az elemi képpontok vezérlését egy mátrix szervezésű TFT (Thin Film Tranzisztoros kapcsolómező végzi. Ezen belül a feladatot pixelenként a három alapszint (RGB) a kis, fogyasztás miatt három térvezérlésű tranzisztor kapcsolja (FET) Ez a TFT kapcsolómező pixelenként három FET kapcsoló elemet tartalmaz Gazsi János 17

(LED)-LCD TV Gazsi János 18 Kompenzáló szűrők Diffuzor LCD Kapcsoló TFT sáv Maszk Színszűrők RGB LCD A nézett kép

OLED Gazsi János 19

OLED Az OLED TV-ben nincsenek folyadékkristályok és más rétegek, szűrők. Nem igényel háttérvilágítást, ezért a képernyő rendkívü vékony lehet. Pl: min. 6 mm. Az aktív réteg akármilyen anyagra felvihető. Pl: textília, papír, stb. Extrém esetben, lehetőség nyílik a feltekerhető változat előállítására is. A képernyő minden pixelje négy önálló fényt nyújtó organikus LED-ből áll. A pixel négy szint kibocsájtó (WRGB: fehér, piros, zöld, kék) Fényereje önállóan szabályozható A fehér fénynek a pixelbe való bevonása lehetővé tette a tökéletes fekete „szín” előállítását. A fényerő, a színhűség a válaszidő lényegesen jobb mint a hagyományos képernyőké. Az OLED-ek Tönkretehetők UV fénnyel, ezért az új gyártmányokat már intenzív UV szűrőkkel látják el- a kisebb pixelméret lehetősége az élethű tűéles kép és a nagyobb felbontás. 4K ULTRA HD televíziók képesek a Full HD-nél négyszer nagyobb felbontásra 3840x2160 pixel. Ez 8,3 megapixel Gazsi János 20

Az OLED képernyő felépítése Gazsi János 21 OLED egység (W, R, G, B) TFT Kapcsolómező A nézett kép.

OLED Gazsi János 22

Köszönöm a figyelmet Gazsi János 23 Vége

Gazsi János 24 Előadó: Gazsi János Okl. Villamosmérnők Okl. mérnők tanár