Dans l'idée, une télévision géante de 20 mètres de large doit faire la même chose qu'une télévision normale - elle doit intégrer un signal vidéo et le convertir en points de lumière. Si vous savez comment une télévision fonctionne, alors vous savez comment un téléviseur à tube cathodique fonctionne.
Voici un rapide résumé de la façon dont une télévision en noir et blanc fonctionne :
Le faisceau d'électrons dans un tube cathodique génère des lignes sur l'écran. Comme elles se déplacent à travers l'écran, le faisceau excite de petits points de phosphore, qui produisent alors de la lumière que nous pouvons voir.
Le signal vidéo indique au faisceau CRT ce que son intensité devrait être lorsqu'il se déplace à travers l'écran.
L'impulsion de cinq micro secondes initiale à zéro volt (le signal de retour horizontal) indique au faisceau d'électrons qu'il est temps de commencer une nouvelle ligne. Le faisceau commence à reprendre sur le côté gauche de l'écran, et zips à travers l'écran en 42 microsecondes. La tension variant suivant le signal de retour horizontal ajuste le faisceau d'électrons pour être lumineux ou sombre.
Le faisceau d'électrons crée donc des lignes sur l'écran CRT, puis reçoit un signal vertical de retour indiquant de redémarrer dans le coin supérieur droit.
Un écran couleur fait la même chose, mais utilise 3 faisceaux d'électrons séparés et 3 points de phosphore (rouge, vert et bleu) pour chaque pixel sur l'écran. Un signal de couleur distinct indique la couleur de chaque pixel pour les mouvements de faisceau d'électrons à travers l'écran. Comme le faisceau d'électrons diffuse à travers l'écran, il frappe le phosphore sur l'écran avec ces électrons. Les électrons du faisceau d'électrons excitent un petit point de phosphore et l'écran s'allume. En diffusant rapidement sur 480 lignes, l'écran à une vitesse de 30 images par seconde, l'écran du téléviseur permet à l'oeil d'intégrer le tout comme une image en mouvement fluide.
La technologie CRT fonctionne très bien à l'intérieur, mais dès que vous mettez une télévision à l'extérieur en plein soleil, vous ne pouvez plus voir l'écran. Le phosphore sur le CRT n'est tout simplement pas assez brillant ou lumineux pour rivaliser avec la lumière du soleil. En outre, les écrans CRT sont limités en taille. Vous avez donc besoin d'une technologie différente pour créer un grand écran, qui sera utilisé en plein air et qui sera suffisamment lumineux pour rivaliser avec la lumière du soleil. Les LEDs sont une réelle solution à cette problèmatique et notamment une certaine gamme de LED dégageant un flux de lumière très important.
Tout d'abord utilisées comme voyants d'état et d'indicateurs, et plus récemment dans la décoration lumineuse, les illuminations, le renfort d'éclairage, ou encore les applications de marquage directionnel à LED haute luminosité ont fait leur apparition au cours des huit dernières années. Toutefois, ce n'est que récemment qu'elles ont été sérieusement considérées comme une option possible et alternative dans les applications d'éclairage à usage général. Avant de vous recommander d'installer ce type de système d'éclairage, vous devez comprendre la technologie de base sur laquelle ces dispositifs sont basés.
Les diodes électroluminescentes (DEL) sont des dispositifs à semi-conducteurs qui convertissent directement l'énergie électrique en lumière d'une seule couleur. Parce qu'elles utilisent la technologie de lumière froide, dans laquelle la plupart des énergies sont traduites dans le spectre visible, les LED ont notamment l'avantage de ne pas gaspiller l'énergie sous forme de chaleur en produisant de la lumière. A titre de comparaison, la majeure partie de l'énergie d'une lampe à incandescence se situe dans la partie infrarouge (ou non visible) du spectre. En conséquence, les lampes fluorescentes et HID produisent une grande quantité de chaleur.
En plus de produire de la lumière froide, la technologie LED :
- Peut être alimentée à partir d'une batterie portable ou même un panneau solaire (faible consommation).
- Peut être intégrée dans un système de commande programmable.
- Intégre des LED de petite taille et résistent aux vibrations et chocs.
- Bénéficie d'un très faible temps d'allumage (60 nsec contre 10 msec pour une lampe à incandescence).
- Dispose d'une bonne résolution de couleur et présente peu, ou pas, risque d'électrocution.
La pièce maîtresse d'une LED classique est une diode qui est montée sur une puce dans un réflecteur et maintenu en place par un cadre doux de plomb et acier relié à une paire de fils électriques. L'ensemble du dispositif est ensuite encapsulé dans de l'époxy. La puce de diode est généralement d'environ 0,25 mm carré. Lorsque le courant circule à travers la jonction de deux matériaux différents, la lumière est produite à partir de cette même puce (chip) de cristal solide. La forme ou la largeur du faisceau lumineux émis est déterminé par une variété de facteurs : la forme de la coupe du réflecteur, la taille de la puce LED, la forme de la lentille époxy et la distance entre la puce LED et la lentille époxy. La composition des matériaux détermine la longueur d'onde et la couleur de la lumière. En plus des longueurs d'onde visibles, les LED sont également disponibles en longueurs d'onde infrarouges, de 830 nm à 940 nm.
La définition de sa durée de vie dépend de sa fabrication. La durée de vie utile pour un semi-conducteur est défini comme le temps calculé pour le niveau de lumière à perdre 50% de sa valeur initiale. Pour l'industrie de l'éclairage, la durée de vie moyenne d'une lampe est limité au moment où 50% de sa puissance est perdu. La durée de vie d'une LED dépend de sa configuration, sa composition, son alimentation et son voltage, et son environnement d'exploitation. Une température ambiante élevée diminue grandement la durée de vie d'une LED.
En outre, les LED offrent désormais un spectre de lumière complet, en comprenant le rouge, l'orange, le jaune, le vert, le bleu et le blanc. Bien que la lumière colorée est utile pour les installations plus créatives, la lumière blanche demeure le Saint Graal de la technologie LED. Un véritable blanc est possible, les chercheurs ont développés trois façons de le diffuser:
- Mélanger les poudres. Cette technique consiste à mélanger la lumière provenant de plusieurs appareils d'une seule couleur. (Typiquement rouge, vert et bleu).
- Régler l'intensité relative des faisceaux permet d'obtenir la couleur désirée.
- Fournir une surface de substance fluorescente. Lorsque les photons sous tension à partir d'une LED bleue frappent une surface de phosphore, il émettra de la lumière comme un mélange de longueurs d'onde pour produire une couleur blanche.
- Créer un effet ''sandwich'' léger. La lumière bleue d'un appareil LED suscite la lumière orange à partir d'une couche adjacente d'un matériau différent. Les couleurs complémentaires se mélangent pour produire blanc.
Parmi les trois méthodes, l'approche de phosphore semble être la technologie la plus prometteuse.
Initialement, un autre inconvénient dans la conception de LEDs était sortie/diffusion de la lumière. Les chercheurs ont donc travaillés sur plusieurs méthodes pour augmenter les niveaux de luminosité par watt. Une nouvelle technique de dopage augmente la production de lumière à de façon conséquente par rapport aux générations précédentes. D'autres méthodes sont en cours de développement comme par exemple :
- Produire de plus gros semi-conducteurs.
- Augmenter son alimentation électrique tout en optimisant l'extraction de la chaleur (dissipation thermique).
- Concevoir des LEDs d'une forme différente.
- Améliorer l'efficacité de du ratio énergie consommé / puissance lumineuse fournie.
- En conditionnant plusieurs LED dans un seul dôme époxy (encapsulation).
Aujourd'hui la recherche et développement a amenée à de nombreuses avancées, et permettent aux LEDs de générer 10 à 20 fois plus de lumière que les modèles précédant, qui en fait une source d'éclairage pratique et durable (écologique) aussi bien pour le secteur de l'éclairage que de la vidéo.
Il y a deux grandes différences entre un écran géant que vous voyez dans un stade et le téléviseur de votre maison :
- De toute évidence, il est gigantesque par rapport à votre téléviseur. Il serait peut-être de 10 mètres de haut au lieu de 18 pouces (0,5 mètres) de haut.
- Il est incroyablement lumineux de sorte que les gens puissent le voir dans la lumière du soleil.
Pour accomplir ces exploits, presque tous les affichages extérieurs grand format utilisent des diodes électroluminescentes (DEL) pour créer l'image. Les LED sont, essentiellement, des petites ampoules colorées. Les LED de dernière génération sont de très petite taille, très lumineuses et utilisent relativement peu de puissance électrique comparé à la lumière qu'elles produisent.
Les LED équipent désormais les feux de circulation ou encore les feux de freinage automobile.
Sur un téléviseur couleur à tube cathodique, toutes les couleurs sont produites en utilisant le rouge, le vert et le bleu avec des points de phosphore pour chaque pixel sur l'écran:
- Dans une télévision géante (un écran géant LED), les LED rouges, vertes et bleues sont utilisés à la place du phosphore.
- Un pixel sur un écran géant est un petit module qui peut avoir aussi peu que trois ou quatre LEDs en elle (une rouge, une verte et une bleue).
- Les modules de pixels varient généralement entre 1,1 mm et 4 cm (0,2 à 1,5 pouces) de diamètre.
- Pour fabriquer un écran géant led (ou mur vidéo LED) nous aditionnons des milliers (voir millions) de ces modules LED et les disposons dans une matrice sonvent rectangulaire.
Par exemple, la grille/matrice peut contenir 640 par 480 modules LED (la résolution en pixels), ou 307.200 modules/leds/pixels. La taille de l'écran dépend donc de la quantité de modules LED et de son pitch.