Livro manutenção de televisores

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Livro manutenção de televisores

  1. 1. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos i Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos ManutençãoManutençãoManutençãoManutençãoManutenção dedededede TelevisãoTelevisãoTelevisãoTelevisãoTelevisão LED e 3DLED e 3DLED e 3DLED e 3DLED e 3D Rio de Janeiro - RJ 2011
  2. 2. ii Manutenção de Televisão LED e 3D
  3. 3. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos iii Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos Manutenção de TelevisãoManutenção de TelevisãoManutenção de TelevisãoManutenção de TelevisãoManutenção de Televisão LED e 3DLED e 3DLED e 3DLED e 3DLED e 3D Capa: André Luiz Santos Editoração Eletronica: MLoisseDesign ISBN: 978-85-99920-10-7 Copyright 2011 by Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos Todos os direitos reservados. Proibido a reprodução total ou parcial, por qualquer meio ou processo, especialmente por sistemas gráficos, microfílmicos, fotográfi- cos, reprográficos, videográficos. Vedada a memorização e/ou recuperação total ou parcial por meio eletrônico, sistema de processamento de dados e a inclusão de qualquer parte da obra em qualquer programa juscibernético. Essas proibições se aplicam também às características gráficas da obra e à sua editoração. A Violação dos direitos autorais é punível como crime (art. 184 e parágrafo, do Código Penal, cf. Lei .nº 6.895, de 17/12/1980) com pena de prisão e multa, conjuntamente com busca e apreensão e indenizações diversas (artigos 122, 123, 124, 126, da Lei nº 5.988, de 14/12/1973, Lei dos Direitos Autorais. Este livro foi registrado na Fundação Biblioteca Nacional
  4. 4. iv Manutenção de Televisão LED e 3D MARCAS REGISTRADAS Várias marcas registradas são citadas no decorrer deste livro. Mais do que simplesmente listar esses nomes e informar quem possui seus direitos de exploração ou ainda de imprimir logotipos, o autor declara estar utilizando tais nomes apenas para fins editoriais e declara estar utilizando parte de alguns textos de literaturas já editadas e expostas ao comércio livre editorial, exclusivamente para fins didáticos, em benefício exclusivo do detentor da marca registrada, sem intenção de infringir as regras básicas de autenticidade de sua utilização e direitos autorais. Sobre os Autores: O Eng. Arilson Bastos é professor da Universidade Gama Filho / RJ Paulo Roberto dos Santos é tecnólogo da Universidade Gama Filho/RJ DEDICATÓRIA Este livro é dedicado para minha netinha LIS, recém-nascida,que me deu a inspiração necessária para continuar escrevendo para esta legião de técnicos que têm prestigiado o meu trabalho e me acompanham há muito tempo neste imenso Brasil. Arilson A educação tecnológica é o início do caminho para o sucesso profissional. (Arilson)
  5. 5. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos v PREFÁCIO Ao longo de duas décadas a eletrônica vem passando por uma explosão tecnológica evolutiva em altíssima velocidade. Tivemos todos os cuidados necessários quando no planejamento desta obra, visto que a mesma faz com que haja um incentivo motivador para os alunos recém chegados ao curso técnico, tecnólogo, computação e engenharia, para enfrentarmos juntos este desafio tecnológico. Um exemplo prático pode ser citado o curso de engenharia elétrica com ênfases eletrônica, telecomunicação e eletrotécnica. Estes foram planejados de acordo com o MEC, em dez semestres (5anos) de duração. Nos primeiros anos, os alunos adquirem sólidos conhecimentos no curso básico, o que abrange disciplinas totalmente com análise matemática e somente após, já no terceiro ano ou sexto semestre, eles terão as disciplinas do curso profissional. Percebemos então, que, existem neste meio acadêmico, alunos completamente heterogêneos no que concerne de capacidade de conhecimentos técnicos. Alguns alunos já possuem conhecimentos na área tecnológica, outros nunca viram sequer um resistor ou capacitor. Vejam bem: como ministrar aulas para motivar este grupo de alunos que têm só um objetivo? Adquirir conhecimentos em eletricidade e eletrônica, e percebe que o mesmo já concluiu quatro semestres e até então não obteve as aulas desejadas, visto que a grade escolar (programa do curso) só disponibiliza disciplinas obrigatórias e/ou optativas chamadas de eletivas técnicas a partir do 5º semestre. A nossa proposta é de que todos os cursos de engenharia elétrica tenham no seu currículo, na sua grade de disciplinas, no 2º período a disciplina Eletricidade Aplicada. Embora a eletricidade básica e eletrônica seja fundamental para boa parte dos assuntos ensinados nos cursos de tecnologia, computação e da engenharia elétrica o estudo de circuitos em universidades do mundo inteiro parece estar ocupando uma parte cada vez menor do currículo. Os professores vêem-se diante de várias limitações: a redução do número de horas dos cursos, o aumento real ou potencial das matérias ensinadas no ciclo básico, além da necessidade de abranger o estudo de novos dispositivos em uma tecnologia que parece evoluir diariamente. Por causa desses parâmetros, alguns cursos decidiram reduzir o estudo de eletricidade aplicada há apenas um semestre. Assim, é útil dispor de um livro que aborde na medida exata todos os tópicos necessários a um curso com essa duração. Este livro foi escrito com este objetivo. Aobra foi organizada a partir de uma seleção criteriosa de capítulos extraídos de diversas literaturas técnicas. O projeto pedagógico já foi exaustivamente testado. Além disso, os estudantes revelam ser esse livro que lhes permite estudar por conta própria. Assim, um livro compacto obtido por meio de uma seleção apropriada parece
  6. 6. vi Manutenção de Televisão LED e 3D ser a escolha ideal para a disciplina curso de um semestre, que envolva o básico sobre eletricidade e eletrônica fundamental. Talvez o principal problema ao preparar um livro mais resumido seja a escolha dos assuntos a serem incluídos. Existem obviamente várias opiniões diferentes quanto a essa escolha. Em um curso de um semestre, parte dos professores abordaria alguns assuntos e outra parte escolheria outros... Todos apresentariam excelentes motivos para suas opções. Entretanto, acreditamos que este apresente os tópicos essenciais que terão maior probabilidade de serem escolhidos para um bom curso que atenda as legitimas necessidades. No transcurso deste, o leitor terá o prazer de aprender o projeto e execução de um transformador de baixa potência como também montagens e testes de funcionamento de amplificadores de áudio transistorizado e com circuito integrado. Estas experiências complementam as práticas de laboratório de eletricidade e eletrônica, com a prática de multímetros e osciloscópio. Antes do início da presente obra, estudamos com cuidado a necessidade de mais um livro sobre eletricidade e eletrônica em meio a tantos já existentes. A conclusão final a que chegamos foi favorável a sua edição, pois pode se verificado que: 1. Por motivos de ordem didática, não é possível recomendar qualquer obra eletricidade/eletrônica ensino básico nas escolas profissionais, mesmo sendo a obra de caráter geral. As obras do ensino da eletricidade/eletrônica são geralmente amplas e profundas demais para o ensino em escolas profissionais, apresentando a matéria, sobretudo sob ponto de vista científico e com isto, complexo. Tais livros, o estudante normalmente não gosta de consultar. Ainda que as escolas recomendem tais obras, a matéria contida não corresponde às necessidades do estudante de escolas profissionais e o resultado do seu estudo é pouco prático. Esta é a razão porque esta 2. Dentro desta orientação, preocupamo-nos em apresentar o essencial e o básico dos programas de escolas profissionais. Esta matéria é exposta de maneira clara e fácil entendimento. As conclusões importantes são destacadas e formuladas em frases curtas. Procuramos assim nos adaptar à capacidade de absorção do nosso estudante. A diferença mais acentuada entre a presente obra e outros livros didáticos é a de que cada página pretende ser uma aula, estruturada de tal forma que esteja completa em si, e bem definida quanto aos seus objetivos. Julgamos importante a seqüência dada à matéria, como representações gráficas, o que fez com que fosse esta orientação tomada como base desta obra, correspondendo inclusive aos objetivos do ensino técnico profissional. Estes objetivos, porém, são alcançados da melhor maneira pelo estudo das leis básicas da eletricidade/ eletrônica e de suas aplicações, que levam o estudante a um raciocínio próprio e assim à capacidade de um trabalho próprio. Esperamos que esta obra alcance este seu objetivo despretensioso, mas que mesmo assim é de importância bastante relevante.
  7. 7. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos vii O Fato de o método de ensino e de representação já haver, durante dezenas de anos, produzido os melhores resultados, animam-nos a renovar neles nossa confiança. Esperamos que esta obra preencha a sua finalidade, colaborando para o aperfeiçoamento do nosso corpo discente. O AUTOR
  8. 8. viii Manutenção de Televisão LED e 3D
  9. 9. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos ix ÍNDICE PREFÁCIO III CAPÍTULO 1: Geração, Corrente e Tensão 1 1.1 - Natureza e Geração da Eletricidade ................................................... 1 1.2 - Geração Elétrica de Energia .............................................................. 3 1.3 - Grandezas Elétricas .......................................................................... 5 CAPÍTULO 2: Resistências e Resistores 7 2.1 - Resistência Elétrica .......................................................................... 7 2.2 - Resistores ......................................................................................... 9 2.3 - Resistores Lineares e Não Lineares ................................................... 12 2.4 - O Código de Cores de Resistores ...................................................... 16 2.5 - Associação de Resistores .................................................................. 21 2.6 - Lei de Ohm ....................................................................................... 23 2.7 - Potência Elétrica ............................................................................... 26 CAPÍTULO 3: Lâmpadas e Dispositivos 27 3.1 - Lâmpadas ......................................................................................... 27 3.2 - Lâmpadas Incandescentes ................................................................. 27 3.3 - Lâmpadas de Vapor Metálico ........................................................... 28 3.4 - Lâmpadas Fluorescentes ................................................................... 28 3.5 - Fusíveis ............................................................................................ 30 3.6 - Disjuntores ....................................................................................... 31 CAPÍTULO 4: Capacitores 33 4.1 - Constituição dos Capacitores ............................................................ 33 4.2 - Os Tipos e Modelos de Capacitores .................................................. 35 4.3 - Os Capacitores Eletrolíticos .............................................................. 36 4.4 - O Capacitor Como Temporizador e Constante de Tempo .................. 37 4.5 - Associação de Capacitores ................................................................ 40 4.6 - Escrevendo os Valores dos Capacitores ............................................. 41 4.7 - O Código de Cores dos Capacitores .................................................. 43 4.8 - Reatância Capacitiva ........................................................................ 49 CAPÍTULO 5: Corrente Contínua 51 5.1 - Tipos e Valores da Corrente Elétrica ................................................. 51 5.2 - Baterias e Acumuladores .................................................................. 52 CAPÍTULO 6: Corrente Alternada 55 6.1 - A Geração de AC ............................................................................. 55 6.2 - Valor Eficaz (RMS) ......................................................................... 56
  10. 10. x Manutenção de Televisão LED e 3D CAPÍTULO 7: Magnetismo 59 7.1 - Natureza e Propriedades ................................................................... 59 7.2 - Eletromagnetismo ............................................................................. 61 7.3 - Indutância ........................................................................................ 63 7.4 - Associação de Indutores .................................................................... 65 7.5 - Relé .................................................................................................. 68 CAPÍTULO 8: Transformadores 70 8.1 - Construção e Funcionamento ............................................................ 70 8.2 - Tipos de Construções ........................................................................ 72 8.3 - Características de Funcionamento ..................................................... 73 8.4 - Autotransformador ........................................................................... 74 8.5 - Características dos Transformadores do Tipo Isolador ...................... 75 8.6 - Fator de Potência .............................................................................. 76 8.7 - Projeto de um Transformador ........................................................... 77 8.8 - Prática - Medidas no Transformador ................................................. 85 CAPÍTULO 9: Semicondutores 86 9.1 - Estrutura Atômica dos Semicondutores ............................................. 86 9.2 - Condução da Corrente nos Semicondutores Tipo “N” e Tipo “P” ... 88 9.3 - Como é Construído um Diodo ........................................................... 89 9.4 - A Passagem da Corrente num Sentido e no Oposto ............................ 90 9.5 - Diagramas de Polarização do Diodo .................................................. 91 9.6 - Símbolo e Aparências dos Diodos ..................................................... 92 9.7 - Circuitos Retificadores ..................................................................... 93 9.8 - Diodos Especiais .............................................................................. 95 9.9 - Prática com o LED ........................................................................... 98 9.10 - O Display Numérico a LEDs (7 Segmentos) .................................... 100 CAPÍTULO 10: Transistores 104 10.1 - Tipos de Transistores ...................................................................... 104 10.2 - Transistor NPN .............................................................................. 105 10.3 - Transistor PNP ............................................................................... 108 10.4 - Amplificadores Transistorizados ..................................................... 109 10.5 - Ponto de Corte e Saturação do Transistor ........................................ 112 10.6 - Polarização de Transistores ............................................................. 113 10.7 - Transistores Especiais .................................................................... 115 10.8 - Tiristores ........................................................................................ 118 10.9 - Práticas com Transistores ............................................................... 120 CAPÍTULO 11: Circuitos Integrados 121 11.1 - Tipos de Circuitos Integrados .......................................................... 121 11.2 - Amplificadores Operacionais .......................................................... 122 11.3 - Práticas com Circuito Integrado ...................................................... 123 11.4 - Potência de Saída dos Amplificadores ............................................. 125 11.5 - Medindo a Potência dos Amplificadores .......................................... 126
  11. 11. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos xi CAPÍTULO 12: Eletrônica Digital 128 12.1 - Eletrônica Digital ............................................................................ 128 12.2 - Famílias de Circuitos Integrados, Portas Lógicas ............................. 132 CAPÍTULO 13: Instrumentos de Medida 134 13.1 - Multímetros .................................................................................... 134 13.2- Medidas com o Multímetro e com osciloscópio analógico............. 136 13.3 - Osciloscópio Analógico .................................................................. 137 13.4 - Formas de Ondas ............................................................................ 138 13.5 - Amplitude ....................................................................................... 138 13.6 - Freqüência ...................................................................................... 139 13.7 - O Osciloscópio Analógico ............................................................... 139 13.8 - Medidas de Tensão ......................................................................... 142 13.9 - Medidas de Freqüência ................................................................... 143 CAPÍTULO 14: Teste de Componentes 145 14.1 - Teste de Diodos .............................................................................. 145 14.2 - Teste de Diodo Zener ...................................................................... 146 14.3 - Teste de Transistor de Baixa Potência ............................................. 146 14.4 - Teste de Transistor de Alta Potência ............................................... 148 14.5 - Teste de MOSFET .......................................................................... 149 14.6 - Teste de Componentes SMD ........................................................... 149 14.7 - Teste de Transistores ...................................................................... 150 14.8 - Teste com Multímetro Digital ......................................................... 152 14.9 - Como fazer uma placa de circuito impresso ...................................... 160 BIBLIOGRAFIA E REFERÊNCIAS 162
  12. 12. xii Manutenção de Televisão LED e 3D
  13. 13. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 1 1 TELEVISÃO LCD VERSUS TELEVISÃO LED 1.1 - Funcionamento Básico da TV LCD Antes de iniciarmos o estudo da fantástica tecnologia LED há a necessidade premente de apresentarmos dois diagramas de blocos os quais o caro técnico terá a oportunidade de compara-los entre si e antever as diferenças do diagrama de um televisor convencional LCD com o diagrama do televisor LED. Considerando quem nem todos os leitores têm experiências anteriores sobre a televisão LCD, oferecemos a seguir um resumo que para alguns será uma revisão, o qual com certeza completará as informações. Enquanto para outros será um estudo novo, que dará o alicerce necessário ao encontro do fantástico televisor LED. Vamos verificar agora a diferença entre o televisor com display LCD e o outro com o display LED. A tecnologia vem evoluindo de forma cada vez mais acelerada e lidamos diariamente com muitas informações sobre os benefícios que cada uma delas proporciona. É cada vez mais difícil acompanhar todas as novidades que o mercado oferece. Quando escolher, por exemplo, um produto com tecnologia LCD ou LED? Nos produtos com a tecnologia LCD (Liquid Crystal Display – Tela de Cristal Líquido), a imagem é formada no cristal líquido a partir do feixe de luz por lâmpadas miniaturas fluorescentes, que fica atrás da tela. Os aparelhos de LCD são leves , possuem baixo consumo de energia, telas finas, melhor nível de contraste (proporcionando cores mais vivas), oferecendo um nível de contraste de aproximadamente 30000:1. A tecnologia LED (Light Emitting Diode) é basicamente a evolução da LCD, quase todos os circuitos são iguais , o que difere é a tecnologia de iluminação da tela que utiliza também o display LCD.A iluminação é feita por
  14. 14. 2 Manutenção de Televisão LED e 3D um painel de diodos emissores de luz atrás do display de cristal líquido e ocupam menos espaço do que as lâmpadas fluorescentes. Por isso esses aparelhos são mais finos na sua profundidade, pois os diodos led’s disponibilizam mais uniformidade da luz traseira, regulagem na intensidade da luz com mais precisão e muito mais forte (brilho). Este oferece um nível de contraste de aproximadamente 3000000:1. Vejam aí a grande diferença.Na sequência apresentamos algumas siglas encontradas em alguns manuais técnicos . SIGLAS ENCONTRADAS NOS MANUAIS TÉCNICOS ADC – Conversor analógico / digital ARSENAL - CI de processamento de vídeo .Este envia os sinais até o Scaler BGA – CI que usa a tecnologia de solda por esferas em vez de pinos na PCI BLU – Unidade back-light (luz trazeira) no display LCD CCFL – lâmpadas fluorescentes de catodo frio, utilizadas no back-light LCD CVBS – Sinal de vídeo composto que contém luminância e croma CHELSEA – CI DSP /scaler normalmente é separado do chip Arsenal DDR – CI Memória rápida com 2 canais de transferência de dados DRAM – CI Memória dinâmica RAM DSP – CI Processador digital de sinais, possui internamente o Scaler DVI – Interface de sinal de vídeo digital EEPROM – CI memória que grava e apaga dados eletricamente FLASH – CI memória rápida que contém o firmware gravado na fábrica HDMI – Interface multimídia de alta definição ( contém áudio e vídeo digitais) HERCULES – CI de processamento de vídeo quando é separado do Scaler ISDB-T – Serviço integrado de tranmissão digital terrestre.(padrão no Brasil) LATAM – América latina LVDS – Sinais diferenciais em baixa voltagem (trilhas que ligam a placa até o display)
  15. 15. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 3 MPEG – Formato digital (moving picture expert group), de imagens em movimento. MUTE – Inibe áudio ou vídeo de um sistema com um pulso determinado. NAFTA – Equipamentos fabricados ou oriundos da América do Norte (USA). OSD – On Screen Display (caracteres que a parecem na tela). PCB – Placa de circuito impresso. PWB – Placa de circuito impresso. PIP – Picture in Picture (tela dentro da outra tela). PLL – Elo de fase travada (circuito utilizado nos osciladores, Seletronic). PWM – Modulador por largura de pulso (oscilador da fonte chaveada). PS-ON – Pulso de 5 VDC que liga a Tv através do MICON. BL-ON – Pulso de 5 VDC que liga o backlight da Tv LCD/LED. P-DIN – Pulso que controla a luminosidade da tela LCD/LED. (varia entre 1 a 5 VDC). RAM – Memória volátil utilizada no MICON RESET – Pulso que inicializa o circuito do MICON. SCL – Sinal de Clock do barramento digital (I2 C). SDA – Dados seriais bidirecional (I2 C). SDRAM – Memória RAM dinâmica volátil. Utilizada no CI DSP. SIF – Sinal do canal de FI (sistema de televisão). SMPS – Fonte de alimentação chaveada. SSB – Placa principal de processamento (placa lógica). S-VIDEO – É o sinal de vídeo Y e C. SNNUBER – Transformador da fonte chaveada. SUB-WOOFER – Caixa acústica para sons graves (120Hz). SURROUND – Som envolvente do sistema 5.1 THD – Distorção harmônica total. TRAP – Filtro tipo armadilha. VIDEO COMPONENTE – Sinais de video Y, R-Y, B-Y. XTAL – Cristal oscilador QUARTZ. STB – Equipamento SET TOP BOX. T-COM – Placa que conecta a SSB via LVDS com o Display LCD. TFT – Transistores do tipo MOSFET que se encontram na tela LCD. TMDS – Sinais diferenciais para a redução de ruido. UART – Recepção e transmisão universal de dados.
  16. 16. 4 Manutenção de Televisão LED e 3D USB – Barramento serial universal (Alta velocidade de transferência de dados). URSA – Circuito integrado utilizado em alguns televisores para dar mais velocidade na transferência de quadros. YPbPr – Sinal de vídeo componente: Luminância R-Y e B-Y. Y – Sinal de luminância. ZOOM – Aproximação da imagem. 1.2 - Funcionamento Básico do Televisor LCD Acreditamos que o caro leitor já tenha conhecimentos sobre a manutenção de televisores LCD. Se naõ, recomendamos adquirir o livro MANUTENÇÃO DE TELEVISÃO LCD, deste mesmo autor para não sermos redundantes na ordem didática dos capítulos. Então, vamos revisar sucintamente o assunto: Através do diagrama de blocos da Fig 1 podemos identificar alguns chips que consideramos os mais importantes para a manutenção do TV LCD, também monitor. O sinal de RF é ligado ao sintonizador diretamente através de um cabo de 75 Ù. Do seletronic seguem os sinais FI de som para o decodificador stereo, e vídeo composto para o processamento de vídeo, chamado de HÉRCULES. Os sinais R.G.B. podem ser inseridos na placa mãe em duas modalidades: Analógico através do conector DB15, ou Digital pelo conector DVI, (definição Standard) ou HDMI (alta definição). Estes sinais são selecionados por um CI específico switch (chaveador), o qual seleciona a fonte de sinal desejada inserida. Quando esta for DB15, os sinais R.G.B. do PC (analógico) irão diretamente para um conversor A/D. Na saída deste CI já obtemos sinais digitais os quais adentram no Scaler (CI controle de varredura do painel LCD). Este utiliza um clock para o pixel o qual é gerado pelo PLL para cada modo de resolução, escalonando os bits R.G.B. padrão para os pixels correspondentes. Normalmente, a faixa do clock do pixel está entre 25 a 135 MHz. (65 MHz é o clock típico). O scaler capta o sinal de vídeo e faz a interpolação dos pixels dependendo da resolução para no máximo 1.280 x 1.024 pixels com sinais TX, RGB, de 24 bits. A partir deste ponto, surgem os sinais diferenciais LVDS com os pulsos de clock e sync. Todos esses sinais são controlados através do
  17. 17. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 5 Micom (CI microcontrolador) que gerencia todo o funcionamento do TV/ Monitor. Nas saídas dos chips LVDS TX, é observado dois sinais simétricos para cada cor R.G.B., com polaridades invertidas, eliminando assim a possibilidade de ruídos EMI ( interferência eletromagnética). A saída deste é realizada através de um conector que vai até o painel onde se encontra o chip LVDS RX. Alguns modelos de TV/monitores, e como exemplo, TV LED marca LG 23" o chip LVDS TX está incluso no encapsulamento do chip Scaler, neste caso é utilizado o chip DSP,otimizando-o. Quando é selecionada a entrada digital, este sinal é acoplado através do conector DVI, que será “bufferizado”; este integra a tecnologia TMDS, interligando diretamente ao Scaler, “by-passando” o conversor A/D. A partir daí a seqüência é semelhante a entrada DB15, já explanada acima. Este TV/monitor trabalha com uma fonte externa chaveada que tem como saída a tensão de 19 V.Apartir daí é entregue a alguns chips reguladores power Step- down e power Step-up que geram tensões diferenciadas de 12V, 5 V, 3.3 V e 1,6 V, na PI principal. A tensão de 19V alimenta diretamente o inversor das lâmpadas backlight. Importante: O TV LCD não possui estágios de deflexão horizontal e deflexão vertical.Asua varredura é realizada através de matrizes de pixels que são habilitados com o sinal de vídeo no Scaler. A figura 1.1, mostra um diagrama de blocos simplificado,didaticamente ilustrado que apresenta as interligações de seus estágios mais importantes. Este é válido como estudo para qualquer marca e modelo de TV LCD disponível hoje no mercado nacional e estrangeiro. Funções de cada estágio da TV LCD (figura 1.1) 1. CI Scaler – Fisicamente é o maior entre todos os CI’s. Tem como função: Conversor A/D, processador gráfico de vídeo, escalonar os bits entrelaçados/progressivos, determinar a resolução , gerador de texto ,On Screen display e bufferizar os sinais LVDS. 2. Processador de Vídeo e Texto (também chamado de Hércules) – Este CI é o processador dos sinais RGB, S-Vídeo , e Vídeo Composto. 3. Módulo LCD – Este é o display de cristal líquido, é a tela que converte os sinais vindos do CI Scaler em imagens da TV.
  18. 18. 6 Manutenção de Televisão LED e 3D 4. Fonte Inversora (Inverter) – É a fonte de alta tensãoAC, que polariza as lâmpadas fluorescentes CCFL (backlight). 5. Micro – Também chamado de MICON é o microcontrolador que gerencia todas as funções da TV. 6. CI HDMI – Este é quem converte o processamento do sinal de vídeo digital em HD (alta definição). 7. Seletor Varicap – É o sintonizador de canais eletrônico (Seletronic). 8. Processador de Áudio – Faz o processamento analógico do áudio. 9. Saída de Áudio – Amplificador de potência do áudio. 10. Decodificador de Áudio – Decodifica o sinal Stereo/SAP. 11. Fonte chaveada – Fonte de alimentação principal. 12. Reguladores de Tensão – São CI’s que fornecem as tensões necessárias para todos os circuitos da TV, a partir da fonte principal. 13. CI switch – Este seleciona e chaveia a função solicitada pelo usuário.
  19. 19. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 7 Fig. 1.1
  20. 20. 8 Manutenção de Televisão LED e 3D 1.3 - Funcionamento Básico do Televisor LED A grande diferença entre os televisores LCD e LED é exatamente no tipo de tecnologia de iluminação de cada display. Veremos mais tarde com detalhes a tecnologia back light utilizada nos televisores LED. Back light ou também chamado de Luz de fundo é a luz gerada para projetar o feixe sobre o cristal liquido. Antes de falarmos sobre a tecnologia da LED TV, é preciso entender o que são LEDs. Basicamente, LEDs são diodos (semicondutores) pequenos que se ajustam facilmente em um circuito elétrico. Mas diferentemente das lâmpadas incandescentes comuns, eles não têm filamentos que se queimam e não aquecem muito. Além disso, eles são iluminados somente pelo movimento de elétrons em um material de silício e duram tanto quanto um transistor padrão. Os LEDs são baseados em diodos semicondutores. Quando o diodo é polarizado no sentido direto este acende (ligado). Os elétrons são capazes de se recombinar em cavidades, e a energia é liberada na forma de luz. Esse efeito é chamado eletroluminescência e a cor da luz é determinada pelo intervalo de energia do semicondutor, que varia em cada material semicondutor usado . A figura 1.2 mostra um painel traseiro de uma tv lcd com as suas Calhas retangulares de plástico contendo no seu interior Lâmpadas backlight fluorescentes dispostas ao longo. OBS : Enquanto o TV LCD convencional utiliza lâmpadas fluorescentes que por sua vez possui inversores de alta tensão Backlight, o TV LED utiliza controladores de baixa tensão para alimentar os leds, por isso a possibilidade de defeitos é menor em TV LED. Normalmente a tensão em cada led é de 1,5Volts, entretanto são interligados em série 4 a 4 ou blocos de 8X8 e também ligados em fontes independentes de 20, 48V ,90V ou mais Volts.Depende da marca da TV. Fig. 1.2 - painel traseiro de uma TV LCD
  21. 21. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 9 Apresentando as tiras horizontais com os blocos de leds por toda a tela. Este método chamado de Local Dimming é para televisores maiores que 40".Os TV’s menores utilizam apenas blocos verticais com led’s na lateral da tela. Tecnologias LED / TV As tecnologias aplicadas na contrução dos televisores LED podem se apresentar de três formas: LED’s RGB Dinâmico - Os leds são posicionados atrás do painel LCD; normalmente saõ coloridos R,G,B e branco e são controlados por um estágio chamado de Dimming local, que controla individualmente a luminosidade de um ponto determinado da tela. Edge LED’s - Os leds são posicionados na borda lateral esquerda ou direita ou nas quatro bordas da tela do painel LCD; depende da marca e polegadas do display, normalmente para aparelhos abaixo de 32 “ . Neste caso utiliza-se difusores de luz especial para tornar uniforme a distribuição luminosa em toda a extensão da tela, também chamados de EDGE LIT. Quando o controle de luminosidade é feito de uma só vez em toda a tela, é chamado de Full Dimming Full Array LED’s - Também chamado de Direct LED Neste caso utiliza-se leds brancos em toda a extensão da parte trazeira da tela. O controle de luminosidade pode ser Local Dimming ou Full Dimming, depende da marca. O processo Local Dimming é o mais eficaz. Os blocos de luz atuam diretamente sobre cada pixel, controlados por sensores. Quanto maior o número de blocos mais eficiente é a iluminação no display; normalmente esses aparelhos trabalham com 128 blocos, mas já existem com mais números de blocos. Como por exemplo, a TV Sony BRAVIA XBR8. Este modelo não tem as mesmas funcionalidades das outras marcas como a Samsung ou a LG; mas a Sony deu mais atenção para a parte interna da TV. O recurso aqui é a tecnologia LED, é a XBR8, apelidado Triluminos. Montado atrás do painel LCD são aproximadamente 128 clusters (128 segmentos de blocos com led’s). Ao contrário dos LED’s de luzes brancas nos outros televisores de LED, cada cluster no XBR8 contém uma luz vermelha, duas verdes e uma luz azul; as cores de base se integram diretamente à retina do olho. O resultado é uma iluminação local dimming, que produz as cores mais puras
  22. 22. 10 Manutenção de Televisão LED e 3D mais realistas e atraentes que qualquer aparelho de televisão pode oferecer. No capítulo que apresenta exclusivamente o Back light, informamos com mais detalhes técnicos. Descrição dos estágios da TV LED Observando os dois diagramas de blocos ( TV LCD e TV LED) podemos compara-los entre si e fazer uma pequena análise e ratificar o que falamos inicialmente.A diferença é muito pequena, todos os circuitos são praticamente similares; o que muda realmente é o método de iluminar o display LCD. Entretanto, como esta nova tecnologia é recente, os fabricantes já desenvolveram novos chips para aplicações imediatas , por exemplo “ ON Chip”. Esta tecnologia denominada “Um Chip”contém vários chips em uma só pastilha, formando que chamamos de DSP ( processador digital de sinais). Na gíria técnica , chamamos de CHIPÃO tipo BGA .(com mais de 100 pinos). O que tem dentro do DSP ? Lá dentro encontramos por exemplo, vários conversoresA/D, Memórias sdram,cpu,processador de vídeo, clock,circuitos TMDS, LVDS e Scaler. Com esta técnica minimizamos ruidos na entrada de vídeo e áudio, como tambem EMI (interferências eletromagnéticas) no circuito de RF. Descrição sumária da fonte de alimentação: O televisor que citamos como exemplo é um TV/monitor que trabalha com uma fonte chaveada convencional e tem como saída a tensão de 80 V. A partir daí, esta voltagem é entregue a alguns chips reguladores chopper power Step-down e power Step-up que se encontram na placa principal também chamada de placa mãe ou placa lógica, que geram tensões diferenciadas entre 150 V, 20V,5V,3.3 V e 1,6 V. A tensão de 3,3 V alimenta o seletor de canais (seletronic tuner). A tensão de 5V é a responsável pela referência Stand – By do aparelho. Importante: O TV LED possui uma outra tensão específica para alimentar o estágio Driver dos led’s. O qual irá controlar a luminosidade dos led’s por um dos processos já vistos. Possui outra tensão que alimenta diretamente os blocos contendo os Led’s em série presos nas bordas do painel, ou em toda a extensão da tela. A
  23. 23. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 11 figura 1.3, mostra um diagrama de blocos simplificado,didaticamente ilustrado que apresenta as interligações de seus estágios mais importantes. Este é válido como estudo para qualquer marca e modelo de TV LED disponível hoje no mercado nacional e estrangeiro. Funções de cada estágio da TV LED (figura 1.3) 1. CI HDMI – Este é quem faz o processamento do sinal de vídeo digital em HD (alta definição). 2. CI interface USB . Este CI controla a entrada e saida de sinais digitais via USB. 3. Micro – Também chamado de MICON é o microcontrolador que gerencia todas as funções do painel , teclado e controle remoto da TV. 4. DSP – Fisicamente é o maior entre todos os CI’s. Utiliza a tecnologia FPGA e tem como função: .Conversor A/D, processador gráfico de vídeo, escalonar os bits entrelaçados/progressivos, determinar a resolução , gerador de texto, On Screen display e bufferizar os sinais LVDS, e Scaler (Lake e SVP-LX). 5. Memórias Sdram – Memória volátil que auxilia o chip DSP a armazenar dados de vídeo. 6. Memória EEprom. Memória não volátil que contém informações do status da TV. 7. Seletor Varicap – É o sintonizador de canais eletrônico (Seletronic). 8. Decodificador de Áudio digital – Decodifica o sinal Stereo/SAP, converte sinal digital /analógico, e amplificador de potência de áudio stereo. 9. Módulo LCD – Este é o display de cristal líquido; é a tela que converte os sinais vindo do CI DSP (Scaler) em imagens da TV. 10. Fonte chaveada – Fonte de alimentação da placa principal.
  24. 24. 12 Manutenção de Televisão LED e 3D 11. Fonte Inversora (Inverter) – É a fonte de baixa tensão DC, que polariza o conjunto de LEDs através do chopper e Local-Dimming (backlight). 12. Placa T.CON. placa que é a interface entre o DSP e o display LCD, esta utiliza sinais LVDS. Fig. 1.3 DIAGRAMA DE BLOCOS DE UM TELEVISOR LED
  25. 25. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 13 2 CARACTERÍSTICAS DOS TELEVISORES LCD E LED 2.1 - Tendências dos Televisores O Display de Cristal Líquido, também chamado de LCD (Liquid Crystal Display), surge no mercado como a grandiosa aposta das indústrias para um futuro bem próximo. É o único concorrente com as outras tecnologias, como tubo de Raios Catódicos (TRC) e plasma. É uma tecnologia bastante recente em televisores, mas já está perdendo para o LED. É um pouco mais caro, mas a tendência mostra a diminuição do custo no mercado mês a mês. Estamos bastante convictos que futuramente o plasma deverá ficar restrito aos TVs com mais de 100’’. Enquanto o LCD terá hegemonia entre as telas (screens) de menor tamanho, juntamente com os LED’s. Existe uma certa semelhança entre as tecnologias de telas, vistas através da imagem. Entretanto, no interior dos equipamentos, esses displays possuem muitas diferenças fundamentais entre si. A primeira delas está relacionada diretamente com a resolução. Esta é medida em pixels (elementos de imagem). Existem telas de plasma com especificações de 1280 x 720; por outro lado, encontramos no mercado, display LCD com resoluções 1.280 x 768, 1366 x 768 e na máxima resolução comercialmente produzida 1920 x 1080 (Full HD). Isto nos informa categoricamente que qualquer um dos equipamentos terá condições de reproduzir imagens em HDTV (alta definição) com resolução de 720 pixels. Os televisores LCD têm uma grande vantagem com relação à resolução; entretanto, não podemos ratificar sobre o contraste. Este é o maior desafio que as indústrias têm pela frente. Normalmente, hoje, os gradientes de contraste no LCD não vão além de 30.000:1.
  26. 26. 14 Manutenção de Televisão LED e 3D Nos televisores de LED, esse gradiente pode chegar até 3.000.000:1. O ângulo de visão das telas LED’s é de aproximadamente 10º maior do que o do LCD, ficando em torno de 170º, o que nos permite visualizar bem a tela do televisor se estivermos em frente do equipamento, ou razoavelmente nas laterais. 2.2 - Formação da Imagem O funcionamento básico de um display LCD, se dá através do processamento de imagens digitais, a partir de painéis com pequeníssimos cristais, os quais são estimulados através de impulsos elétricos. A tela, display LCD é formado por dezenas de milhares de pixels, que são pontos minúsculos contendo cada ponto três cores básicas, que são: Vermelho, azul e verde. Estas cores todas combinadas com certa proporcionalidade, atingem ao usuário, frontalmente através de filtros R.G.B. Na realidade, basicamente, os cristais quando são estimulados por um pulso elétrico tornam-se opacos e daí são filtrados através dos dispositivos pós-polarizadores de acordo com a intensidade e matiz a ser reproduzida. Podemos afirmar que hoje, todas as telas LCD são do tipo matriz ativa. Estas utilizam micro-transistores TFT (Thin - Film - Transistor), traduzidos por transistor de filme fino. Eles são capazes de controlar com segurança o fluxo de elétrons que polarizam os cristais. Cada elemento de verde, azul ou vermelho é controlado isoladamente, individualmente sem interferências entre eles, gerando dessa forma pequenas graduações de luz e cor, traduzindo em variações de cor. Para que o leitor tenha uma idéia, um display LCD TFT é capaz de reproduzir até 16,8 milhões de cores, com proporções de 256 gradientes para cada cor correspondente. Com esta nova tecnologia TFT, cria-se uma imagem com mais realismo e nitidez. A relação de aspecto utilizada é com o formato 16:9, e possuem hoje diversos tamanhos de tela. Conforme foi explicado no cap.1, os televisores de LED utilizam a mesma tecnologia do display LCD; o que modifica é apenas o sistema do Back Light.
  27. 27. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 15 TV LCD FULL HD Antigamente, existiam basicamente três tipos de telas quando o assunto era televisor LCD: Standard, HD, e Full HD. A diferença entre elas está na quantidade de pixels que compõe a tela do televisor.Por causa dessa característica, existe uma limitação para exibição de um sinal de alta definição (HDTV), que pode apresentar 720 linhas progressivas (720p), 1080 linhas entrelaçadas (1080i), ou 1080 linhas progressivas (1080p). CUIDADO: Os modelos de televisores mais baratos são equipados com tela de display Standard,conexão DVI, com resolução de 852 X 480 pixels. Apesar de serem compatíveis com os sinais de 720p e 1080i; entretanto ,não são capazes de reproduzir sinais de vídeo HDTV. Hoje a maioria dos TVs LCD com a tela acima de 19 polegadas oferece 1080 linhas com conexão HDMI. 2.3 - Componentes do Display LCD O surgimento das telas de LCD só foi possível graças à descoberta de um cristal líquido conhecido por “Twisted Nematics” (TN). Essa substância apresenta uma estrutura mecânica torcida, por isso o nome “twisted” (torcido em português). Ao receber uma descarga elétrica, suas moléculas são alteradas, distorcendo o cristal, e conseqüentemente alterando as características mecânicas e ópticas. Além disso, variando a intensidade aplicada àquela substância, pode-se fazer o controle total do ângulo em que as partículas cristalinas são torcidas. O módulo de cristais líquido é formado por diversos componentes, os quais descrevemos a seguir: Backlight: Os displays de tubo e plasma, emitem luz por meio de elétrons que colidem com uma camada de fósforo presente na tela; o cristal líquido não é capaz de gerar luz. No LCD, isso é feito com a ajuda de uma lâmpada fluorescente, chamada backlight, colocada na parte traseira da tela. O controle da luminosidade emitida pelo backlight em cada pixel (ponto) da tela é feito pela camada de cristal líquido. Segundo os fabricantes, os atuais backlights apresentam vida útil de até 60 mil horas, o que equivale a 20 anos, usando o TV oito horas por dia. Para melhorar a taxa de contraste dos TVs de LCD, novos modelos estão sendo fabricados com backlight de LED (Light Emitting Diodes).
  28. 28. 16 Manutenção de Televisão LED e 3D Polarizadores: Como sabemos as ondas de luz se propagam em todas as direções. A função do polarizador é filtrar os raios de luz, deixando passar as ondas apenas em uma única direção. Dentro da tela, um dos polarizadores filtra os raios no sentido vertical e o outro no sentido horizontal. É graças a esses filtros polarizadores que o controle da passagem de luz entre o cristal líquido é possível de ser realizado. Pastilhas de Cristal Líquido: A tela do display de LCD é formada por milhares de pequenas “pastilhas” de cristal líquido. Quando uma certa descarga elétrica é aplicada em um cristal líquido, este se alinha com os filtros polarizadores, permitindo a passagem da luz. Com a variação da descarga elétrica, é possível controlar o ângulo de alinhamento do cristal líquido com o filtro polarizador, determinando assim a quantidade de luz que passará por aquele ponto da tela. Eletrodos: Sabemos que cada ponto da tela é identificado por meio de uma malha de eletrodos - verticais e horizontais - localizada entre os cristais líquidos, formando assim uma matriz. Definido o eletrodo vertical e o horizontal, é possível aplicar uma determinada descarga elétrica em qualquer um dos pontos do cristal líquido da tela. Isso permite controlar a intensidade do brilho nos pixels. Filtros de Cor: Nas telas monocromáticas, como no display dos relógios, por exemplo, a passagem da luz irá determinar se a cor será preta ou branca. Nas telas coloridas, cada pixel é formado por filtros coloridos nas cores vermelha, verde e azul (o conhecido RGB). A combinação desses três pontos coloridos é que irá formar o pixel colorido na tela, gerando assim as imagens. 2.4 - Características do Display LCD Para que o técnico obtenha um diagnóstico com segurança ao atender o cliente, o mesmo deverá ter o mínimo de conhecimentos técnicos pertinentes as características do televisor LCD, que ele esteja reparando. As características principais são: Tempo de Resposta: Como originalmente as telas de LCD foram criadas para utilização em notebooks, tendo este como principal aplicação a reprodução de imagens estáticas, o tempo de resposta só se tornou um fator importante com o início de aplicações em vídeo no PC e com o primeiros televisores de LCD. O tempo de resposta indica o quanto um pixel demora para ir do preto, para o branco e em seguida retorna para o preto. Um display com tempo de resposta de 12 ms, por exemplo, leva 0,012 segundos para completar esse
  29. 29. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 17 ciclo. Um outro display com tempo de resposta baixo, em cenas com movimentos rápidos, irá apresentar imagens com o conhecido efeito Blur (mancha), também chamado de efeito fantasma. Isso porque o pixel do quadro anterior permanecerá registrado na tela. Apesar de ser importante, o tempo de resposta apenas indica o quanto o pixel leva para ir do preto para o branco e retornar para o preto. Em condições reais, é raro isso acontecer. Na reprodução de um vídeo, os pixels alteram de uma escala de cinza para outra. Como o cristal líquido responde mais rápido com tensões mais altas, como é o caso da transição entre o preto e o branco, o tempo de resposta acaba não indicando o quanto a tela demora para transitar entre uma escala de cinza e outra. Apenas alguns fabricantes informam o tempo de resposta, tendo como referência a transição entre duas escalas de cinza diferentes. Por esse motivo, essa especificação não pode ser seguida à risca para comparar os modelos. Taxa de Contraste: Essa especificação indica o número de graduações de cinza que o display é capaz de apresentar. Um modelo com 3.000:1 de taxa de contraste, por exemplo, pode gerar 3.000 gradientes de cinza entre as cores preta e branca. Quanto maior a taxa de contraste, mais cores o monitor será capaz de exibir na tela. No caso do display de LCD, a taxa de contraste vale o mesmo tanto para ambientes claros como escuros. Já os valores da taxa de contraste apresentada pelos displays de plasma só são válidos em ambientes escuros. Além disso, a medição da taxa de contraste em um plasma é feita sem o filtro de proteção EMI (Electromagnetic Interference) que reveste a tela. Por esse motivo, não é possível comparar diretamente a taxa de contraste de um LCD com a de um plasma. Brilho: O brilho de uma tela LCD é especificado em candelas por metro quadrado (cd/m2 ). Quanto maior esse valor, mais brilho terão as imagens geradas pelo televisor. Assim como a taxa de contraste, não é possível comparar diretamente o brilho de um LCD com o de um plasma. Resolução: A resolução de uma TV LCD é indicada pela quantidade de pixels verticais e horizontais. Quanto maior a resolução, maior o número de pixels presentes na tela.
  30. 30. 18 Manutenção de Televisão LED e 3D Consequentemente telas com mais pixels podem gerar imagens com uma definição de imagem melhor. Uma TV com resolução de 640 x 480 pixels, por exemplo, apresenta 480 linhas horizontais, sendo cada linha formada por 640 pontos. Os modelos existentes hoje apresentam diversas resoluções: 640 x 480, 800 x 600, 854 x 480, 1.280 x 720, 1.280 x 768, 1.366 x 768 e 1.920 x 1.080 pixels. Para conseguir exibir sinais de alta definição com 720p (720 linhas progressivas), o aparelho deve apresentar, no mínimo, resolução horizontal de 720 pixels. Um aparelho com resolução horizontal de 720 ou 768 pixels, apesar de conseguir reproduzir sinais de 1.080i (1.080 linhas entrelaçadas), não é capaz de gerar todos os 1.080 pixels da imagem. Nesse caso, a TV processa o sinal tornando a imagem compatível com a resolução da tela. Para exibir um sinal de 1.080i com resolução integral, é necessário que o display apresente 1.920 x 1.080 pixels. Conexões: Vídeo Composto, S-Vídeo e Vídeo Componente são conexões presentes na maioria dos televisores de LCD. Como também as conexões digitais, DVI e HDMI, são facilmente encontradas, nos televisores mais sofisticados de LED. Outra conexão presente em quase todos os modelos de TV LCD é a entrada RGB, para conexão do sinal de vídeo do computador. Ângulo de Visão: O ângulo de visão já foi um dos principais problemas do LCD. Essa especificação indica quais os ângulos máximos, vertical e horizontal, em relação ao centro da tela, em que é possível ter visão integral das imagens. Hoje, diversos modelos apresentam ângulo de visão superior a 180º, tanto vertical quanto horizontal. Relação Contraste/Brilho: Quanto maior a capacidade de diferenciação entre o claro e o escuro será melhor. Você terá mais nitidez na visualização das cores de tons semelhantes. Um display com uma relação 30.000:1 é melhor que um 3.000:1, por exemplo. 2.5 - A Física do Cristal Líquido O cristal líquido LCD é um material orgânico que foi descoberto há muitos anos atrás.Este é formado por um elemento líquido o qual exibe uma estrutura molecular cristalina que reconstitui um sólido. Se o caro leitor visualizar internamente, através de um microscópio a parte interna do LCD,
  31. 31. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 19 verá uma grande matriz em forma de barras horizontais e verticais. No estado normal, o LCD é virtualmente limpo, e a luz atravessa totalmente em linha direta o painel do LCD. Quando um material LCD é montado dentro do painel do display, as moléculas têm uma tendência de torção. Este fenômeno foi descoberto acidentalmente. Quando uma voltagem é aplicada através de um LCD, força as moléculas entre os eletrodos ativos a se estenderem. Quando a voltagem é removida aquelas moléculas estendidas retornam à forma normal, anteriormente torcidas. Mais tarde, experiências posteriores revelaram um interessante fenômeno quando o material é polarizado com a luz, posta em ambos os lados da camada do cristal líquido (LC). As áreas do material LCD que são excitadas por uma voltagem externa volta a ser escura e visível. Quando a voltagem é removida, a área se torna limpa e, novamente, invisível por completo. Um polarizador é utilizado, o qual é um filme fino que permite que a luz atravesse somente em um sentido. Esses cristais líquidos que são formados por materiais orgânicos especiais mudam do seu estado sólido para o estado intermediário entre o sólido e o líquido, dependendo da polarização que estão submetidas as camadas cristalinas a qual é proporcional a tensão aplicada, gerando dessa forma a fase nemática.Neste caso, as suas moléculas tendem a apontar na mesma direção, como num sólido, porém podem se mover para outras direções como acontece na forma líquida. As telas do LCD, possuem cristais do tipo TN, (Twisted Nematic), que têm as suas moléculas torcidas normalmente e quando é aplicada uma tensão nas suas bordas, as moléculas desviram-se em vários graus, dependendo da corrente e dessa forma se possibilita o controle da luz que atravessa esses cristais. Ver Fig. 2.1 e Fig. 2.2. Fig. 2.1 Moléculas desalinhadas não conduzem a luz totalmente. O vídeo aparece na tela pois há contraste e luz. Fig. 2.2 Moléculas alinhadas conduzem a luz. A tela acende com todo brilho, totalmente branca. O vídeo não aparece na tela.
  32. 32. 20 Manutenção de Televisão LED e 3D 2.6 - Matriz Ativa TFT A tecnologia LCD de uma matriz ativa TFT é similar aos painéis monocromáticos com uma diferença; utilizam três eletrodos para cada ponto; cada eletrodo é completamente independente e é excitado pelo próprio transistor de filme fino (TFT). Estes são mosfet’s de alta sensibilidade. Com três transistores por dot podemos calcular quantos transistores entrarão em saturação quando o televisor LCD, estiver configurado na função de monitor PC, por exemplo na resolução 640 x 480. 600.9213480640 =×× transistores. Conclusão: Quanto maior a resolução, maior será o número de transistores habilitados. Na Fig. 2.4 podemos ver a estrutura de uma matriz ativa LCD (TFT). Às vezes acontecem acidentes fatais na tela LCD quando na fabricação, causando a queima de alguns transistores no teste de qualidade, criando os bad dots, ou dead dots. Por esse e outros motivos a tela LCD ainda é muito cara, entretanto, o seu custo já está diminuindo no mercado, visto que a tecnologia de tubos utilizados em TV’s está sendo substituída gradualmente. Todo transistor driver, ou CI driver e todos os fios de conexão (flat-cable) são instalados na superfície traseira do painel, com três transistores por ponto. Uma resolução de 1.024 x 768 deverá utilizar 2.359.296 transistores individuais visto que 1.024 x 768 x 3 = 2.359.296. Da mesma forma que o display de matriz passiva, o do tipo ativa também não gera cores. O pixel que é um elemento individual, simplesmente acende ou apaga. A luz branca é gerada através da lâmpada backlight que atravessa alguns eletrodos e é filtrada por um material apropriado correspondendo a uma das três cores primárias. Quando todas as cores estão desativadas uma luz branca brilha através dos três elementos e o pixel aparece branco. Se os elementos R.G.B. estão ativados, toda luz é bloqueada, e o pixel aparece preto. Para habilitar ou desabilitar o controle de contraste, em pontos individuais, a matriz LCD ativa é independente e na configuração de 256 cores pode produzir 512 nuances de cores individuais. O display LCD matriz ativa tem seu tempo de resposta muito rápido, na ordem de 5 ms ou menos. Tem excelente performance para aplicações de animações ou gráficos; o controle de luminosidade e contraste tem uma resolução de 30.000:1 com um confortável ângulo de visão de no mínimo 140º (medidas mínimas). Na Fig. 2.3 podemos ver uma placa LCD em corte, para a visão interna do sanduíche de camadas de cristais líquidos, com os transistores TFT’s.
  33. 33. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 21 Para que haja uma distribuição uniforme, a luz (backlight) é redirecionada através de refletores antes de atingir o vidro frontal do painel. Existe um refletor de cristal líquido para cada pixel que será coberto por um filtro vermelho, verde ou azul (R.G.B.) formando o pixel propriamente dito. Em um televisor 20" temos 1.024 pixels de largura por 768 pixels de altura que multiplicado pelas 3 cores nos dão portanto 2.359.296 sub-pixels. Cada tríade de R.G.B. é controlada por 3 transistores conforme vemos na Fig. 2.4, que envia uma voltagem individual para cada um dos três sub-pixels. Essa voltagem faz com que cada sub-pixel de cristal líquido se mova para um ângulo determinado bloqueando parte da luz. A imagem no painel se forma, então, quando combinamos os sub- pixels onde cada um deles tem uma tonalidade diferente, causada pelo bloqueio parcial ou total backlight com seus respectivos filtros de cores. A Figura 2.5 mostra a vista explodida de um display LCD com Back lisht LED. Fig. 2.4 - Estrutura de uma matriz ativa LCD (TFT)
  34. 34. 22 Manutenção de Televisão LED e 3D Fig. 2.3 – Corte de um módulo de cristal líquido de matriz ativa VISTA EXPLODIDA DE UM DISPLAY LCD/LED Fig. 2.5
  35. 35. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 23 3 DISPLAY LCD e PLACA T.CON 3.1 - Abrindo o Módulo LCD Ao abrirmos os televisores em estudo, modelo 26 LC2R da marca LG, e o TV LED da mesma marca modelo M2380A, qual foi a nossa surpresa: Os módulos display de cada um continham o selo industrial com o código de fabricação LC260WXZ e LED 23XXXo , com o logotipo LG/Philips. Vimos no primeiro capítulo que o TV LCD pode ter o mesmo display que o TV LED. O que realmente muda é o modo de iluminar este display. Daí, concluímos que a Philips em parceria com a LG produziram juntos estes display. Com este exemplo, poderemos considerar um modo comercial muito comum hoje entre empresas que chamamos de “Joint Venture” (parceria) e “O&M”, no qual um fabricante produz o produto, entretanto uma outra empresa compra os seus direitos de comercialização e fixa o novo selo ou logotipo (O&M quer dizer: Order Manufacturing): Veja outros exemplos abaixo: 1) Philips/LG, Samsung/Fujitsu, Sony/Nec são exemplos de Joint Venture. 2) Philco e Britania e outras marcas desconhecidas são exemplos de O&M. O modelo do módulo LCD que descrevemos neste capítulo é o módulo Fujutsu TFT-LCD. Entretanto, serve como base de outros apenas como estudo, mas não como substituto imediato. Este módulo é de matriz ativa, utilizando à tecnologia TFT (Thin Film Transistor) o qual utiliza uma PCI acoplada diretamente através dos flats cables.
  36. 36. 24 Manutenção de Televisão LED e 3D É um modelo de 26’’ que pode chegar a uma resolução XGA , 1.280 x 768 pixels com reprodução fiel de até 16 milhões de cores, digitalizado em 8 bits para cada cor RGB. Este possui 6 lâmpadas fluorescentes, CCFT (Cold Cathode Fluorrescent Tube), que faz o backlight, que traduzimos por luz traseira. Neste, também encontraremos uma interface chamada LVDS com um sincronismo de 1 pixel/clock. Nos antigos TRC’s tínhamos o dot pitch. No caso dos LCD’s temos o pixel pitch, que é o formato quadrado dos filtros R.G.B., que tem como dimensão 0,297 x 0,297 mm (valor típico). A tensão de alimentação deste painel é de 5 VDC (polarização do TFT). A corrente máxima do módulo é de 550 mA com um padrão de teste mosaico na tela. Se for utilizado no teste o padrão branco, neste caso a corrente diminui para 300 mA. Este controle é realizado automaticamente por um circuito discreto, contendo dois MOSFETs que de acordo com o sinal padrão desejado para o teste, estes transistores irão controlar a corrente do módulo LCD. Existe um fusível que protege esta linha +VDD, que é facilmente identificado na PCI (quando este queima, a tela LCD se apaga). Este módulo tem a capacidade de atender a tela Widescreen e suporta o formato XGA. O sinal de controle é temporizado para fazer com que a imagem seja explorada na tela com um dado valor abaixo do tempo especificado de transição do preto para o branco. O valor típico normal hoje considerado como um Time Good fica em torno de 5 ms. Os sinais de controle para este módulo LCD é ativado com os pulsos ENAB (Data Enable Signal), DCLK (Data Clock) e os dados do sinal de vídeo RGB. Este último, RGB é transmitido como uma porta singela, contendo 8bits para cada cor R, G, B. Este módulo LCD da TV LG 26LC2R (não é LED) consiste de: 1) Painel de display TFT, montado com circuitos integrados, os quais são os drivers TFTs; 2) 6 lâmpadas fluorescentes do tipo néon/xenon (backlight), em canaletas difusoras; 3) Uma PCI, a qual é a placa de circuito impresso contendo a interface LVDS. Esta é acoplada no painel através de cabos do tipo flats. A Fig. 3.1 apresenta o diagrama de blocos do módulo de controle do display LCD.
  37. 37. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 25 3.2 - Especificações Elétricas do Módulo LCD Algumas características são descritas abaixo, as quais achamos muito relevantes com relação do Display LCD: 1) A tensão de alimentação típica do módulo LCD é de +5 Volts. Esta pode variar desde 4,75 V a 5,25 V. 2) A tensão de Ripple não pode ultrapassar a 100 mVpp. Se este Ripple for maior, a tela do TV apresentará distorções lineares, visíveis ao telespectador (ondulações na varredura). 3) A corrente máxima não ultrapassa a 1 A. O valor típico é de 700 mA. 4) A freqüência de clock do painel LCD é de 32, 498 MHz. A Fig. 3.1 apresenta o diagrama de blocos dos circuitos elétricos do controle do módulo LCD, do backlight, bem como as entradas de corrente e tensão realizados nestes pontos. Fig. 3.1 - Diagrama de blocos de um módulo LCD simplificado 3.3 - Interface LVDS Acreditamos que o caro leitor esteja estupefato, assustado, ao perceber através dos capítulos anteriores que a tecnologia de televisores LCD é completamente diferente dos já conhecidos, os antigos tubos de raios catódicos (TRC). Entretanto, vamos enfrentar esta “Fera” de frente, objetivando a composição desta nova tecnologia dos displays.
  38. 38. 26 Manutenção de Televisão LED e 3D Para que o público consumidor destas informações novíssimas, que ainda não estão divulgadas por aí, consiga assimilar com maior facilidade de fixação, apresentamos um diagrama simplificado de um módulo LCD, onde identificamos a interface que faz as ligações e a transferência de dados da PCI (placa mãe) até o módulo LCD em altíssima velocidade. A Fig. 3.1 nos mostra um diagrama de blocos simplificado de uma placa display LCD. Todos os estágios expostos serão exaustivamente explicados ao caro leitor, como também a interface do módulo LCD, a placa de controle e drivers do mesmo. Por incrível que pareça, a maioria dos TVs LCDs não fazem diretamente uma comunicação digital entre a placa (motherboard) e o módulo display, mas sim através de uma interface LVDS (Low Voltage Diferential Signaling). Depende do chip SCALER utilizado no projeto.Verificamos que a TV LG que pesquisamos, possui na sua placa mãe 2 conectores distintos, que correspondem as saídas de vídeo R,G,B digitais nível TTL e saídas de vídeo R,G,B digitais nível LVDS .Entretanto,o cabo Flat que liga o Scaler ao display LCD está interligado ao conector TTL (o conector LVDS está sem ligação). Vai depender do fabricante e do modelo da TV.Antigamente as TVs de tela maior que 26 polegadas utilizavam a tecnologia TTL; enquanto que abaixo disso, utilizavam a tecnologia LVDS. Hoje mudou, todos os TV’s LCD ou LED, utilizam a tecnologia LVDS. Basicamente esta última funciona como uma interface de 8 vias, ou 4 pares. É utilizado um par de fios para cada cor primária, (R.G.B.) e um outro par para o sinal de clock. Existe um circuito integrado que é chamado de CI “transmissor LVDS” na placa lógica, e um outro CI, que é o “receptor LVDS” na placa do display. O significado da sigla LVDS pode se traduzir como um sinal diferencial de baixa voltagem. O termo diferencial origina dos amplificadores diferenciais contidos internamente nos circuitos integrados. Este faz com que, por exemplo, os sinais do croma R, G, B tenham pares múltiplos simétricos, ou seja, teremos sinais de baixas tensões +R, -R, +G, -G, +B, -B. Esta técnica faz com que os chips anulem ou cancelem o ruído de comunicação entre a placa mãe (motherboard) com o módulo do display LCD. Traduzindo na prática: Sinal de vídeo isento de ruídos e/ou interferências. Na Fig. 3.2 abaixo, é possível visualizar um diagrama de blocos de uma típica aplicação de um interface LVDS. Os sinais digitais que saem da PCI Mãe são chamados de sinais LVDS. Os siinais que saem da placa T-Con são chamados de sinais mini- LVDS.
  39. 39. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 27 Fig. 3.2 - Interface LVDS Podemos observar que este chip LVDS possui internamente buffers tri-state. Veja Fig. 3.3. Vamos recordar ⇒ Tri-state ⇒ 3 estados de saída: Estado zero, estado 1, e nível de alta impedância. Fig. 3.3 - Tri-state 3.4 - Ultimate One-Chip - (UOC) A integração na mesma pastilha de vários chips é chamada de UOC. Nos televisores modernos, não são utilizados mais os chips isolados como o CI DS90C383 para transmitir os sinais LVDS e DS90C384 para a sua recepção. Hoje, existe um “chipão”, que está embutido internamente nele, um processador gráfico, scaler e interface LVDS, utilizando a nova tecnologia TMDS (Transition Minimized Differential Signaling). Traduzimos esta sigla por transição mínima do sinal diferencial. Em alguns modelos, está incluso neste mesmo chip o conversor A/D. Esta tecnologia faz com que todo o sistema de dados R.G.B. seja transmitido em alta velocidade, mesmo com dados seriais. Pode ser aplicado diretamente neste CI as interfaces de vídeo DVI3 (Interface de Vídeo Digital) ou HDMI4 (Interface de Multimídia de Alta Definição). 3 DVI = Digital Video Interface. 4 HDMI = High Definition Multimedia Interface
  40. 40. 28 Manutenção de Televisão LED e 3D O DVI utiliza um conector para vídeo digital;(NÃO CONTÉM O ÁUDIO) enquanto que o HDMI utiliza um conector especial para vídeo digital de alta resolução e também é acoplado o áudio digital. A arquitetura HDMI utiliza a nova tecnologia TMDS que por sua vez, adota o nome comercial para este protocolo “Panel Link”. Este protocolo codifica um dado de 8 bits em um sinal de 10 bits e os transmite em transmissão diferencial, que faz com que haja cancelamento dos sinais diferenciais, eliminando dessa forma o ruído, e interferências eletromagnéticas. As informações de vídeo são enviadas em uma série de pixels de 24 bits e transmitidos em 10 bits/período de 1 clock. 1 período de clock de pixel é chamado de T pixel, que é exatamente o tempo necessário para se transmitir um pixel. Este clock de pixel varia entre 25 MHz a 165 MHz (dependendo da resolução do TV/monitor).A freqüência típica é de 65 MHz, para os TVs LCD e também para os TV’s LED convencionais. 3.5 - Cancelamento de Ruídos LVDS O processo de cancelamento de ruídos e interferências eletromagnéticas (EMI) é realizado pela tecnologia TMDS, conforme já vimos; é uma cópia do que se utiliza também no sistema Gigabit Ethernet. Como existem milhares de micro trilhas para a formação da matriz da tela, consequentemente juntas uma a uma, porém isoladas eletricamente, mas não isoladas eletromagneticamente. Dessa forma surge o EMI,(interferência) causando imagens trêmulas e com riscos horizontais em toda ou parte da tela LCD. Este problema é chamado de diafonia ou cross talk. A técnica que se utiliza no sistema TMDS para o cancelamento daqueles sinais interferentes é fazer transmitir o mesmo sinal R.G.B. duas vezes cada, sendo que de forma espelhada, ou seja, um sinal positivo e outro negativo. Veja a Fig. 3.4. Para complementar o processo, em todos os esquemas de TV LCD LED é inserido vários resistores de 100 Ω (valor típico) na entrada do módulo LCD, exatamente nos inputs do chip receptor LVDS. Estes resistores têm a função de abaixar a impedância do módulo LCD e casar a impedância com a PCI (LVDS TX), com o objetivo principal de eliminar interferências. Veja abaixo, as duas formas de ondas simétricas.
  41. 41. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 29 Fig. 3.4 - Técnicas de cancelamento de ruídos 3.6 – Placa T.Con A placa de controle, é a PCI (placa de circuito impresso) que fica entre a placa principal (placa mãe) e o display LCD.Esta transporta os sinais LVDS (sinais digitais de vídeo e controle) em altíssima velocidade para o display. A palavra T.CON timming control traduzido como controle de tempo de tranferência de fluxo de bits vídeo para o display. Como isto acontece explicaremos desde o início da entrada de sinais de vídeo digitais vindo dos conectores até chegar a esta placa. O canal TMDS transporta os sinais digitais de entrada DVI ou HDMI até o Chip Scaler (nos modelos antigos ) ou no Chip DSP ( nos modelos mais modernos), neste já contém internamente o Scaler. Durante o período de dados de vídeo, os pixels de uma linha ativa de vídeo são transmitidos.Durante o espaço de tempo chamado de Island Period (o qual ocorre durante os intervalos de apagamentos horizontal e vertical), o áudio e dados são transmitidos dentro do pacote de dados na forma serial. O período de tempo de controle ocorre entre os espaços de tempo da transmissão do vídeo e dados. Os métodos de sinalização podem ser exclusivos para o sistema DVI ou HDMI (são diferenciados). A taxa de bits de vídeo pode variar entre 25 a 340 MHz para DVI ou 680 MHz para o HDMI. O canal TMDS pode transferir dados desde 24 para 48 bits/pixel e suporta até 1080p como resolução de vídeo.
  42. 42. 30 Manutenção de Televisão LED e 3D Veja na figura 3.5 um diagrama de blocos de uma placa T-Con. Fig.3.5 - diagrama de blocos de uma placa T-Con Fig 3.6 – Placa T-Con do televisor LG LCD 32"
  43. 43. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 31 Dependendo do tamanho da TV podemos observar no mercado placas T-Com de diversos tamanhos e com chip’s diferenciados, veja a figura 3.6 que é uma placa T-con da tv LG LCD e na figura 3.7 uma placa T-con de uma tv LG LED; entretanto a funçaõ é sempre a mesma: transferir o sinal de vídeo R,G,B (cada um em 8 bits) e o sinal de sincronismo ( Clock ) , todos no formato chamado de mini-LVDS para o display LCD. Fig. 3.7 – Placa T–Con do televisor LG LED 23"
  44. 44. 32 Manutenção de Televisão LED e 3D 4 TELEVISÃO LED 4.1 – Introdução a Televisão LED Vimos no capitulo 1 algumas informações sobre os televisores LED’s. Neste cápitulo iremos informar mais detalhes sobre essa nova tecnologia. As LED TVs são uma combinação de duas tecnologias: tela de LCD com iluminação por LED. As LCDs que conhecemos hoje usam tubos fluorescentes (Cold Cathode Fluorescent Lamp, ou CCFL) para iluminar a tela. Como resultado, elas têm um limite de espessura e problemas para criar pretos profundos. Isso acontece porque os tubos fluorescentes estão sempre ligados, e alguma luz vaza para a frente da tela mesmo quando parte da imagem deveria ser preta. Como consequência, a falta do preto total reduz a percepção do brilho da imagem da TV. O que as LED TVs fazem é iluminar a tela LCD com uma camada de LEDs, evitando o vazamento de luz. Os LEDs podem ser instalados em todo o painel, que pode ser dividido em pequenos segmentos controlados independentemente. Isso possibilita que algumas partes da tela fiquem muito escuras, enquanto outras permanecem muito claras.È uma grande vantagem em relação ao LCD.Os televisores de pequeno porte abaixo de 23" utilizam o processo edge lit (borda acesa), com apenas um lado da tela iluminada, contendo difusores e polarizadores para dispersar o feixe de luz para o centro da tela. A figura 4.1 mostra um painel de LED‘s do tipo full LED.
  45. 45. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 33 Fig. 4.1 –Visão do Painel de LED’s usado para iluminação direta Back light 4.2 – Diferenças entre Full LED e LED Plus A tecnologia Full LED é a evolução da iluminação LED disponível hoje no mercado. O número de LEDs que fazem a iluminação no painel back light do LCD aumenta consideravelmente e agora é apresentada da forma direta, que proporciona um aumento no contraste (30.000.000:1). Já a LED Plus faz uma simulação dessa iluminação direta com um número um pouco reduzido de LEDs, o que proporciona uma taxa de contraste diferente (5.000.000:1). Esta é a diferença de preços de um TV para outro que utiliza a mesma tecnologia LED; entretanto, ainda assim é superior ao oferecido até então no mercado.As TV’s mais modernas utilizam o tipo full Led, que têm aproximadamente 423, à 128 áreas de LED para iluminar a imagem. Como exemplo o controle de luminosidade de um aparelho da Philips para os LEDs se chama LED LUX dimming backlight. As 128 áreas contém no total 1152 LEDs e o controle eletrônico dos LEDs permite que a taxa de contraste chegue até 30.000.000:1, graças às áreas totalmente negras que não tem LEDs para iluminar. As telas dos TV´s LCD ficam com aquele aspecto cinza ou chumbo. Tipos de paineis de LED’s: Na atualidade existem 2 tipos de paineis de Led’s montados em diversos televisores de LCD/LED. Chamados de Local Dimming e Edge Lit. No Primeiro os Led’s são montados em blocos distribuidos pela superfície do painel, iluminando diretamente os pixels, também chamado de full Led ou direct Led. No último, os Led’s são montados nas bordas do backlight. 4.3 –Formatos de Back Light Antes de falarmos sobre a tecnologia da LED TV, é preciso entender o que são LEDs. Basicamente, LEDs são lâmpadas (semicondutores)
  46. 46. 34 Manutenção de Televisão LED e 3D pequenas que se ajustam facilmente em um circuito elétrico. Mas diferentemente das lâmpadas incandescentes comuns, eles não têm filamentos que se queimam e não aquecem muito. Além disso, eles são iluminados somente pelo movimento de elétrons em um material de silício e duram tanto quanto um transistor padrão. Os LEDs são baseados em diodo semicondutor. Quando o diodo é polarizado no sentido direto este acende (ligado), os elétrons são capazes de se recombinar em cavidades, e energia é liberada na forma de luz. Esse efeito é chamado eletroluminescência e a cor da luz é determinada pelo intervalo de energia do semicondutor, que varia em cada material semicondutor usado . OBS: Enquanto o TV LCD convencional utiliza lâmpadas fluorescentes que por sua vez possui inversores de alta tensão Backlight, o TV LED utiliza controladores de baixa tensão para alimentar os Leds, por isso a possibilidade de defeitos é menor em uma TV LED. Normalmente a tensão dos Leds é de 1.5 volts, entretanto são interligados em série em conjunto de 3 a 3; 4 a 4; 6 a 6; dependendo do modelo e marca do televisor LED. São ligados em fontes independentes a partir de 20 Volts, até tensões chegando a 150V. Existem duas maneiras na atualidade de utilização dos LEDs para iluminar a tela de uma TV LCD: pode-se colocar em toda a parte traseira da tela, como um painel (iluminação direta), ou posicionando-os nas bordas na tela (iluminação de perímetro). As duas técnicas usam menos energia do que as TVs de plasma e de LCD com tubos fluorescentes.Aprincipal vantagem da iluminação direta de LED é que ela pode ser usada para aumentar os níveis de contraste ao desligar os led´s selecionados, aumentando a quantidade de preto contrastando com o branco. 4.4 – Televisão LED não é Televisão OLED Quando o primeiro televisor LCD com luz de fundo de LED foi lançado, acreditávamos que se tratava de um aparelho usando a tecnologia OLED (diodo emissor de luz orgânica). A TV era muito fina de espessura e tinha poucos centímetros, mas ainda assim era grossa demais para ser uma OLED TV. Alguns anos depois, a Sony lançou sua primeira OLED TV - o que só aumentou a confusão, já que nós consumidores acreditávamos se tratar de mais uma LED TV. É bom não confundir.
  47. 47. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 35 Enquanto a TV LED necessita de um bulbo para tornar a luz visível ao ser humano, a OLED utiliza compostos orgânicos que se auto-iluminam, dispensando lâmpadas fluorescentes ou Led´s para iluminar a tela. Com isso, é possível usar a tecnologia na fabricação de displays ultrafinos, com poucos milímetros de espessura, e até flexíveis, que é a última geração de OLED. Veja a figura 4.2 A natureza eletro-ótica dos LEDs LED é um diodo dos mais simples. Ele é formado por um semicondutor, ou seja, um fio composto por uma ou mais substâncias cujas propriedades de condutividade elétrica estão num meio termo entre um metal e um isolante. A natureza química do composto determina o comprimento de onda da luz emitido pelo LED, como, por exemplo, o arsenieto de gálio (GaAs), que emite na faixa do infra-vermelho. A estrutura típica de um LED pode ser vista na fig. 4.3: O LED é alimentado por corrente contínua e portanto dispensa o uso de um inversor. E como pode ser observado no diagrama ao lado, a luz emitida passa por um domo, que serve também de lente. Nos tipos mais simples de LEDs o domo pode ser coberto por um corante de qualquer cor, mas nos tipos mais complexos o domo pode ser impregnado por sais de algum elemento, provocando uma irradiação singular. É assim, por exemplo, que se faz um LED para luz branca, com o uso de uma camada de fósforo. Fig. 4.2 – Vista de uma OLED TV Fig. 4.3
  48. 48. 36 Manutenção de Televisão LED e 3D 4.5 – Montagem dos Blocos de LEDs no Painel LCD Conforme já foi mencionado, os televisores Led podem ter blocos de LED´s posicionados em várias localizações na tela LCD. Depende da marca e do tamanho da tela. A luz é espalhada sobre os pixels de forma indireta; veja nas figuras 4.4 e 4.5 os efeitos visuais com as diferenças de luminosidades entre as duas tecnologias. O posicionamento dos LED’s no backlight de TV LED. Chamados pela indústria e pelos vendedores de LED TV, erradamente porque TV com LED é outra coisa,ou seja, este não possui backlight ,o próprio display que é formado a base de LEDs frontais na tela, como é hoje o TV de plasma. O que temos hoje para venda no mercado é televisor LCD com back-light de Led. Este pode ser construída de duas maneiras básicas: 1 – Arranjo de LEDs em “full array”. O backlight deste tipo pode ser (e geralmente é) construído com uma matriz bidimensional de LEDs. Qualquer ponto da matriz pode ser identificado digitalmente através de métodos de endereçamento. Isto permite a modulação da amplitude de luz, tanto vertical quanto horizontal da matriz. A tela acesa e vista de frente, ele teria o aspecto da figura 4.6. Fig. 4.4 - Edge-lit Os Leds são montados nas bordas no backlight, e a luz é espalhada através dos difusores sobre os pixels de forma indireta. Fig. 4.5 - Local Dimming Os leds são montados em blocos distribuidos pela superficie toda do painel traseiro, iluminando diretamente os pixels, também chamados de “Full-LED, ou “Direct LED”
  49. 49. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 37 A montagem na forma de uma matriz permite a iluminação diferenciada de uma área, em relação às outras. Esta modulação é chamada de “local dimming” (escurecimento local). Isto faz com o contraste dinâmico, que é a relação de amplitude entre zonas claras e escuras e conseqüentemente, o nível de preto, sejam os melhores possíveis. Através da figura 4.7 podemos verificar dois diagramas de forma unifilar que mostram os estágios com caminho do sinal que gera e controla a luminosidade na tela. Inicialmente podemos acompanhar o circuito que faz parte do sistema de um televisor LED. O sinal de vídeo é gerado, tratado e processado na placa principal; daí segue para a placa de controle do back-light, que contém os circuitos Local Dimming, Scanning, e ABL (controle de luminosidade, varredura da luz na tela,e controle automático de brilho respectivamente). Deste ponto segue para um Driver Led, que tem a função de fornecer a corrente necessária para polarizar os paineis de blocos de LED’s, em toda a extensão da tela ou nas bordas da mesma, dependendo da marca e modelo do televisor LED. Por um outro caminho , separado do primeiro, o sinal de vídeo no formato LVDS é enviado até o display LCD. O circuito da figura 4.8 mostra toda a sequência do caminho do sinal e a geração do back-light dos televisores LCD, que utilizam as famosas lâmpadas fluorescentes chamadas de CCFL . Fig- 4.6 - Arranjo de LEDs em “full array”. (local dimming) Fig- 4.7
  50. 50. 38 Manutenção de Televisão LED e 3D O diagrama de blocos da figura 4.9 mostra através de dois gráficos as diferenças entre as tecnologias global dimming e local dimming. Observe que no primeiro, a tela pode ficar em duas condições: Toda clara ou em gradiente decrescente contínuo até chegar ao cinza em toda a extensão da tela.No último, a tela pode ficar com diversas tonalidades, totalmente clara desde o branco, com gradiente decrescente até chegar ao cinza, em pontos distintos localizados na tela dependendo do sinal de vídeo. A figura 4.10 mostra fisicamente como estão montados e dispostos os conjuntos de leds na superfície traseira da tela do display LCD. Fig- 4.8 Fig- 4.9 Fig- 4.10
  51. 51. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 39 Cores dos LED’s, também chamados LEDs RGB Atualmente estão utilizando em diversas marcas de TV’s, back-light LEDs de cor branca ou LED’s coloridos RGB.Este último, é potencialmente capaz de um alcance mais amplo de cores, pois eles usam separados vermelho, verde e azul (RGB). A Sony produziu a tecnologia Triluminos®, onde se usa um conjunto emissor RGB composto de quatro LEDs (2 verdes somados a vermelho e azul), conforme mostra a figura 4.11. Fig. 4.11- O espectro de emissão neste caso, atinge a um nível superior ao conseguido com LEDs brancos convencionais. Este procedimento na montagem do back- light minimisa o efeito Borrão, também chamado de calda do cometa, que é a persistência luminosa da tela quando o quadro é trocado.(depende da velocidade da frequência de quadros, também chamado de frames). O borrão é derivado do fato do tempo de retenção da luz emitida, quando a camada de LCD não tem tempo de bloquear a sua passagem (tempo de resposta do cristal lento). Embora este tempo esteja hoje em níveis muito baixos (abaixo de 8 ms), o apagamento completo da emissão pelo LED do backlight elimina o problema ao invés de atenuá-lo. Freqüências na ordem de 100 Hz e acima são suficientes para conseguir um efeito estroboscópico imperceptível. Arranjo de LEDs em montagem “edge-lit” (luz nas bordas). Claramente menos eclético que o primeiro, por não permitir o mesmo tipo de local dimming, ainda assim os painéis montados com LEDs nas bordas têm ganhado novos contornos nos modelos recentes das telas de TV. A iluminação pelas bordas não tem o mesmo tipo de crosstalk ótico das telas. As suas principais limitações são consistentes com a ausência do local dimming e do menor nível de preto. Em princípio, o escurecimento (dimming) pode ser executado em qualquer tipo de backlighting, porque se trata de uma característica dos drivers que comandam os LEDs, ou seja, nada tem a ver com o fato do arranjo ser full array ou edge-lit.
  52. 52. 40 Manutenção de Televisão LED e 3D No caso da iluminação nas bordas, a luz é inicialmente direcionada ao centro da tela através de um guia ótico. Este guia é construído com fibra acrílica, porque as resinas acrílicas são excelentes dispersoras de luz. Com este arranjo, cada LED das bordas pode permanecer aceso ao mesmo tempo e todos os outros são apagados, o que permite prever que a luz será espalhada de maneira a haver quase nenhum crosstalk ótico vertical. Em contrapartida, a área iluminada será maior do que a necessária, impedindo assim um controle tão bom quanto o local dimming. Este detalhe torna o uso de dimming um processo, em princípio, impraticável, para a iluminação parcial da imagem. A solução é adotar outro método de iluminação e escurecimento, de modo a manter o brilho da tela constante. Neste ponto, a tecnologia usa uma propriedade biológica da visão humana, que é a persistência de visão de uma imagem, frente a uma maior intensidade da mesma. Se alguém olhar para uma luz forte, que depois é apagada e acendida sucessivamente, o olho tende a reter a imagem da luz acesa e não ver a mesma luz apagada.Na tela de LCD com edge-lit, cada fileira de LEDs é apagada em seqüência, de cima para baixo, numa freqüência determinada pelo drive que as modula. Este é um efeito estroboscópico, que pode ser usado em várias aplicações. Veja a disposição lateral dos Led’s da TV LG LCD / LED, na figura 4.12. Desmontamos todo o televisor LCD / LED da marca LG modelo M2380A. Desde as placas até o display LCD para chegar nos conjuntos dos leds.Retiramos os polarizadores, que são os polímeros difusores que ficam entre o back-light e o painel de cristal líquido e fizemos as fotos que correspondem as figuras 4.13; 4.14, e 4.15 que podemos visualizar logo abaixo. Conjuntos de Leds dispostos na lateral direita do display LCD da tv LG M2380A Fig- 4.13 Fig- 4.14
  53. 53. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 41 4.6 – Taxa de Renovação (Refresh rate) A chamada refresh rate é a taxa medida em Hertz, e indica quantas vezes o TV é capaz de ler cada quadro (frame) da imagem. Esta leitura é feita em altíssima velocidade e, portanto, depende de circuitos exclusivos de cada marca da TV e modelo.Grande parte das TV’s LCD trabalham com taxas de 60Hz mas os televisores mais modernos de LCD /LED trabalham acima desta frequência. Estas TV’s possuem ainda outras tecnologias embutidas como sua velocidade de resposta caracterizada por freqüências que vai desde 60Hz até 480 Hz. Atualmente o tempo de resposta de 2 ms, na freqüência de 120Hz o TV LCD cria uma excelente nitidez de movimentos para imagens vibrantes mesmo em filmes de muita ação. Ele duplica a nitidez da reprodução de movimento em relação ao LCD convencional de 60 Hz, resultando em um alto desempenho com tempo de resposta de 2 ms medido em BEW (Perceived Blur-Edge-Width). Essa tecnologia leva a nitidez de movimento das telas LCD a um nível sem precedentes. Fig- 4.15 Fig- 4.16
  54. 54. 42 Manutenção de Televisão LED e 3D A figura 4.16 mostra a quantidade de frames dispostos em uma tela com as proporcionalidades de quadros e suas variações de velocidades (Refresh rate) correspondentes disponíveis hoje no mercado da televisão LCD / LED. Quanto maior a velocidade de exposição de quadros no display mais nítida será a imagem em movimento, oferecendo um menor efeito da calda do cometa, que é o aparecimento de um borrão na trajetória do elemento de imagem que está em deslocamento. Como exemplo, podemos verificar os efeitos visuais com diferentes taxas de refresh,através das figuras 4.17 (tela com refresh rate de 60Hz) e 4.18 ( tela com o refresh rate de 240HZ). TV com refresh rate de 60Hz TV com refresh rate de 240Hz 4.7 – Televisão Full LED Ambilight O termo Ambilight é um recurso exclusivo patenteado pela Philips, que funciona com a emissão de luzes suaves refletindo contra a parede atrás da tela da TV e faz combinar a decoração da sala com as cores e o brilho da imagem que está sendo exibida na tela da TV. Trata-se de uma tecnologia ultra-moderna, pois o dispositivo usa um software específico, que faz uma análise matemática com algorítimos especiais com as cores exibidas na tela da TV Ambilight, independente da origem do sinal. A tecnologia Ambilight, comparando, fazendo uma analogia com o sistema de som é como um sistema de cor surround, já que os estímulos das cores vêm de todos os lados, envolvendo o espectador e levando você completamente para dentro do filme, tornando sua tela ainda virtualmente maior e também descansando os olhos do espectador. Imaginemos que você está assistindo a cena de um filme, que acontece em uma praia, e, no destaque vemos uma menina observando a paisagem, olhando para o mar azul em um lindo dia de sol a pino.
  55. 55. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 43 Nesta cena, o recurso Ambilight emite uma luz azul nas laterais na parte superior da tela da TV, Conforme a cena vai se voltando para a protagonista, menina da tela que está na frente dos coqueiros da praia, as luzes atrás da tela passam, no mesmo instante, para o verde nas laterais realçando a presença das árvores e, na parte inferior, uma luz mais branca quase creme, cor de terra que se identifica com a areia da praia.A figura 4.19 mostra a foto de um tv Ambilight com os seus LED’s acesos nas bordas laterais. Convém informar que estes LED’s não tem nada a ver com os LED’s do Back-light trazeiros do display, são conjuntos de LED’s separados e independentes. Nos capítulos seguintes apresentaremos como é realizada esta nova tecnologia com os seus exclusivos circuitos eletrônicos. Fig. 4.19 – Televisor LCD / LED Phillips com o sistema AMBILIGHT
  56. 56. 44 Manutenção de Televisão LED e 3D 5.1 - Abrindo o Televisor LED Está chegando a hora de colocar mãos à obra e começar a explorar o interior de um televisor LED. Adquirimos um televisor da marca LG de 23" modelo M2380A, e procedemos a desmontagem.Sem mais, antes de começarmos é conveniente fazermos algumas recomendações. Reconhecimento Inicial: Recomendamos que antes de abrir qualquer equipamento eletrônico, tente reconhecer suas partes externas. Encontrará os mesmos componentes que todos os aparelhos similares de outras marcas possuem. Fig. 5.1 – Fotografia frontal da TV LED Fig. 5.2 – Fotografia da traseira da TV LED Acreditamos que você já conheça a arquitetura fundamental de um televisor LED apresentado nos capítulos anteriores, de maneira que não falaremos mais a respeito. Para que facilite a manutenção e se resolva o 5 O HARDWARE DOS TELEVISORES LED
  57. 57. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 45 problema técnico, demonstramos um método que é descrito a seguir e que poderá ser aplicado a alguns modelos, mas não é uma regra geral. Necessidade de Ferramentas Especiais: Para chegar ao interior da televisão, em certas ocasiões não é necessário ferramentas especiais. Por exemplo, alguns fabricantes colocam parafusos tipo allen para aparafusar seus equipamentos; outros usam parafusos allen de segurança (tem um pino central) e tipo estrela. Então, é muito conveniente que tenha uma boa caixa de ferramentas à mão, para poder contar a todo o momento com a chave de fenda adequada. Cuidado com as Presilhas de Encaixe: Tenha muito cuidado ao tentar soltar as presilhas plásticas que a maioria dos fabricantes utilizam para prender seus gabinetes; em caso de quebra, dificilmente poderão ser reparados (alguns são extremamente frágeis). Às vezes utilizamos um macete que é o estilete de metal que se usa para retirar Clips em papel; esta peça é extremamente útil para levantar com cuidado as laterais da tampa de plástico trazeira e frontal da tela sem produzir morças no plástico do gabinete. Cuidado com os Cabos Flat’s: Antes de retirar qualquer peça do interior de um TV led observe muito bem por onde correm os cabos que levam energia e/ou sinal. Muitas vezes, se o flat cable não entrar perfeitamente no compartimento, poderá danificá-lo e também às vezes a tampa não fecha. Verifique cada tipo de conector e estude-o antes como desprende-lo. Veja as figuras 5.4, 5.5 e 5.6 os procedimentos. Use as Informações do Fabricante: Sempre tenha em mãos as características da TV, a marca e modelo do seu televisor para não dar passos em falso no momento de energiza-lo. Ver Fig. 5.3. Fig.5.3 Caracteristicas da TV LED Fig.5.4 Flat Cable preso ao conector da TV LED
  58. 58. 46 Manutenção de Televisão LED e 3D Fig. 5.5 e 5.6 Desprendendo o Flat Cable do conector com a ponta da chave de fenda 5.2 – Desvendando o Televisor LED Os manuais de serviço podem poupar múltiplos problemas no momento da manutenção. Nem sempre se consegue facilmente; temos que estabelecer contacto por Internet com o fabricante da Televisão em questão para saber se existe no depósito para venda e como adquirir em sua matriz. De fato, dê uma busca exaustiva na sua página. Pois normalmente publicam documentos técnicos, dando acesso aos diagramas esquemáticos ou datasheeet,e atualizações. Inclusive existem companhias dedicadas a venda deste tipo de informação, ainda que sempre se localizam nos Estados Unidos. Contudo, se você está acostumado a fazer compras pela Internet (saiba fazê-lo com cuidado), não representará nenhum inconveniente. A figura 5.7 apresenta o televisor LED LG M2386A visto pela parte traseira do cabinete, com os ser circuitos expostos para melhor compreenção do texto. Fig. 5.7 - Foto da parte traseira do televisor LED.
  59. 59. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 47 Na mesma figura podemos ver o televisor LG LED sem a tampa traseira, expondo três placas importantes: a maior sobre uma blindagem metalica, corresponde a placa LÓGICADE SINAL. A outra placa mais estreita porém comprida localizada na parte superior é a placa T COM; e a última menor de todas é a placa do INVERTER (Backlight LED) que também se encontra sob a blindagem metálica junta a placa lógica separada pelo flat cable . A fig. 5.8 mostra a placa principal (placa mãe), também chamada de Main Board (placa principal em ingles), vista por cima sendo retirada do gabinete. Na sequência vemos várias fotos dos circuitos desmontados com os respectivos comentários técnicos. Fig. 5.8 Fig. 5.9 Retirando a blindagem da placa principal da TV LED. Cuidado ao desconectar os flat cables da PCIs driver Led e T-Com no Display LCD. Placa principal da TV LED vista por baixo. Observe que temos semicondutores fixados neste lado da PCI. Visão parcial da placa principal da TV (Vista por cima) Podemos observar o Seletronic analógico, e os conectores de entrada e saida de sinais de video e áudio, fixados na PCI. Fig. 5.10
  60. 60. 48 Manutenção de Televisão LED e 3D Fig. 5.11 Fig. 5.12 Fig. 5.13 Retirando o flat cable que alimenta os 42 blocos de Leds duplos brancos, formando no total 84 Leds nas bordas da tela da TV. A tensão que alimenta os leds é de 94VDC, vindos da fonte secundária chopper (driver Led). Visão da PCI (parte inferior ) do painel do amplificador de saída áudio. INVERTER (Backlight LED) que também se encontra sob a blindagem metálica junta a placa lógica separada pelo flat cable.
  61. 61. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 49 Fig. 5.14 Fig. 5.15 Fig. 5.16 Visão da PCI do amplificador de áudio stereo, com seus conectores interligando os dois alto-falantes. Visão do chassis da TV LED com os dois conjuntos de mini-altos falantes soltos da base. Visão da PCI do painel de controles frontal do TV LED. Convém advertir aos nossos técnicos para manusearem com muito cuidado esta PCI pois, os contatos são extremamente sensíveis e frágeis.
  62. 62. 50 Manutenção de Televisão LED e 3D Fig.5.17- Placas lógica e Inverter (vista por cima) da TV LG LED M2380A
  63. 63. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 51 5.3 – Entendendo o Hardware do Televisor LED A foto que corresponde a figura 5.17 mostra todo o Hardware das duas placas da TV LED LG. A placa superior corresponde ao circuito Inverter driver dos led’s que gera tensão de 44,5VDC para alimentar os 84 Led’s instalados na lateral do Display LCD, pois este modelo é do tipo Edge Lit (borda iluminada). Nesta mesma PCI podemos ver o conector que a interliga até a placa Mãe. A placa maior é a placa Mãe; Nela estão todos os outros conectores de entrada de sinais disponíveis para este modelo, como: A/V,HDMI,PC, e tuner analógico. Os chips instalados são de alta tecnologia do tipo SMD e alguns do tipo BGA, ambos de dificil substituição pelo técnico não experiente. O Chip de maior tamanho é o DSP (processador digital de sinais) que detém a tecnologia FPGA, que não passa de um microprocessador (microcontrolador) inteligente ultra veloz.Dentro dele estão contidos: conversor A/D, processador de vídeo,Chaveador de sinais, transmissor LVDS, e SCALER. Algumas memórias podemos ver interligadas até o chip DSP, como: Memórias DDR, FLASH e EEPROM. Estas corrigem e armazenam os dados digitais e Firmware.(Software do programa residente gravado pela fábrica da TV). O circuito Dimming Led é o responsável pelo controle da luminosidade do painel LCD, que está diretamente ligada ao circuito da PCI Inverter Driver dos Led’s. O chaveador e o processador de áudio digitais neste modelo, são separados dos amplificadores de potência de áudio (stereo) com saida para dois mini-altofalantes retangulares de 8 Ohms com baixa potência (10W). O bloco superior do diagrama da figura 7.18 corresponde a placa Mãe com os seus circuitos já comentados anteriormente.Na parte inferior desta figura temos o circuito do Inverter Driver dos Led’s. Nela estão contidos todos os circuitos eletrônicos que vai gerar a tensão de polarização dos Led’s (neste modelo =45VDC) e os de controle de luminosidade no Display LCD. Neste diagrama podemos ver o bloco LVDS, com o seus sinais múltiplos (vídeo R,G,B balanceados) vindos do chip DSP, entrando na mini-placa T.Com (neste modelo esta placa é fixada junto ao Display LCD). Algumas fontes secundárias reguladas são vistas nesta placa; uma delas é a responsável pela conversão da tensão de 20V para 45V com o objetivo de alimentar os Led’s e outras tensões de polarização dos componentes da placa T.Com, como por exemplo o chip Driver Clock. Este tem como função direcionar e ativar adequadamente os sinais de controle e
  64. 64. 52 Manutenção de Televisão LED e 3D comando dos reprodutores das matrizes da tela para os Drivers das colunas e Drivers das linhas para a reprodução total do quadro de imagem na tela do display LCD. O bloco chamado de Gamma Generator, tem como função controlar a distorção Gamma, que é a dispersão entre a luminosidade e o contraste no transdutor LCD, sensibilizada pelo Sensor Light. Lembramos aos caros leitores que toda essa complexidade eletrônica é gerenciada pelo Micro que é residente no DSP e cadenciada pelo clock Driver. Com estas informações relevantes o técnico poderá fazer uma análise mais adequada e identificar facilmente o estágio que estaria defeituoso para um determinado sintoma, apresentado na tela do TV.
  65. 65. Eng. Arilson Bastos & Paulo Roberto dos Santos 53 6 FONTE DE ALIMENTAÇÃO DOS TELEVISORES LED 6.1 - Fonte dos Televisores LED Como foi visto anteriormente os circuitos da TV LCD são similares ao da TV LED, por conseguinte apresentamos neste capitulo alguns diagramas de fontes de televisores LCD e LED A fonte de alimentação é responsável pelas tensões básicas de qualquer equipamento eletrônico. Se a fonte principal estiver com problemas, nenhum outro estágio funcionará e, conseqüentemente, o aparelho não funcionará. Os televisores que utilizam a tecnologia LCD e LED não são diferentes com relação aos outros equipamentos eletro-eletrônicos. Eles necessitam também de tensões adequadas para a polarização dos semicondutores chips, transistores e etc. Diferentemente de alguns televisores TRC’s (Tubos de Raios Catódicos) que utilizavam tecnologias de 2ª e 3ª gerações, os de cristais líquidos (LCD e LED), já utilizam a 4ª geração de fontes chaveadas. Entretanto, a mudança não é substancial, visto que a filosofia básica é a mesma; ou seja, utilizam a fonte chaveada, porém com inovações e atualizações tecnológicas. Veja a Fig. 6.1 um diagrama básico e suas funções. Se o técnico, leitor, tiver alguma dificuldade em discernir, entender as explicações sobre fontes, solicito consultar o livro “Manutenção de Fontes Chaveadas Avançadas”, do mesmo autor, pois este ensina detalhadamente como fazer reparação neste tipo de fonte de alimentaÀ

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