Как работает плазменный телевизор?

Как работает плазменный телевизор?

 

Коробка, которая делает снимки из горячего газового супа? Что дальше?
Машины, которые могут летать? Люди на Марсе? Это может звучать как что-то прямо
из «Флэша Гордона», но плазменный телевизор
был далек от научной фантастики. Это был блестящий пример того, как передовая наука
может быть применена к повседневным проблемам, чтобы сделать нашу жизнь лучше и
веселее — и наука по-прежнему интересна, даже если технология устарела.
Давайте подробнее рассмотрим, как это работало!

Произведение искусства: Телевизор на плазме. Часто с первого взгляда не скажешь, является ли телевизор с плоским экраном ЖК-дисплеем, плазмой или даже OLED. Раньше считалось, что если вам нужен очень большой телевизор, вам нужно было купить плазменный экран, но теперь доступны ЖК- и OLED-экраны очень больших размеров, и они гораздо эффективнее.

Что такое плазма?

В школах нас учат, что все вещества бывают трех основных
видов или состояний материи:
твердое, жидкое и газообразное. Но они ошибаются! Есть четвертый
вид, называемый плазмой
(и пятый, называемый конденсатом Бозе-Эйнштейна, о котором мы здесь не будем говорить, но который
принес трем ученым Нобелевскую премию по физике 2001 года). Что такое плазма и как она связана с твердыми телами, жидкостями и газами?

Предположим, у вас есть кусок ледяного льда (твердое тело).
Немного нагрейте его, и вы получите жидкость (воду).
Немного нагрейте его еще больше, и вскоре у вас будет газ (пар). Чем больше тепла вы даете, тем
больше энергии вы вливаете. Чем энергичнее молекулы (или атомы), тем дальше друг от друга они могут отталкиваться и тем больше они движутся.
В твердом теле, таком как вода, молекулы тесно связаны друг с другом; в жидкой воде молекулы
могут свободно перемещаться мимо друг друга (вот почему вода может литься и
течь); в паре (газообразной воде) молекулы полностью свободны
друг от друга и обладают такой энергией, что
они распространяются, заполняя все доступное пространство.

 

Фото: Солнце демонстрирует впечатляющую демонстрацию плазмы в магнитно-интенсивных областях
своей поверхности, известных как активные петли. Извержения плазмы, которые вы можете здесь увидеть, гигантские — во много
раз больше Земли! Фото предоставлено NASA/SDO.

Но что произойдет, если вы не остановитесь на этом? Что, если вы продолжите
нагревать газ? Молекулы и атомы внутри
него распадаются, высвобождая часть своих электронов, чтобы они могли свободно перемещаться внутри и вокруг
него. Когда атомы распадаются таким образом, они образуют положительно заряженные
частицы, называемые ионами. Смесь положительно заряженных ионов
и отрицательно заряженных электронов в плазме превращает ее в своего рода горячий
суп, который будет очень легко проводить электричество. Вот что мы подразумеваем
под плазмой. Это особый тип газа, в котором некоторые атомы
стали ионами (ионизированный газ, другими словами).

Вот, что нам удалось найти по Вашему запросу:  Как действует краска

 

Фото: Игра с плазмой. Плазма образуется, когда некоторые электроны в газе вырываются на свободу,
оставляя после себя положительно заряженное ядро, называемое ионом. Отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные ионы позволяют газу проводить электричество. Эта стеклянная сфера содержит плазму: горячий ионизированный газ, полученный с помощью электрического тока. Когда вы кладете руки на стекло, они притягивают свободные электроны, поэтому кажется, что плазма движется к вам. Фото Джона Сьютса предоставлено ВМС США и
Wikimedia Commons.

 

Как плазменный телевизор создает изображение

Если вы читали наши статьи об энергосберегающих люминесцентных лампах
(также известных как КЛЛ) и неоновых лампах
(лампах, которые создают яркие
цветные дисплеи на наших улицах), вы знаете, как они создают свет,
пропуская электричество через газ.
Представьте, что вы построили экран телевизора
из миллионов микроскопически маленьких КЛЛ или неоновых ламп, каждая из
которых может включаться или выключаться очень быстро по мере необходимости с помощью
электронной схемы, чтобы управлять всеми
отдельными пикселями (светящимися
цветными квадратами) на экране. Примерно так
работает плазменный телевизор, и это сильно отличается от других видов телевизионной
технологии: в обычном (электронно-лучевом) телевизоре
изображение создается путем сканирования электронного луча вперед и назад по экрану, обработанному химическими веществами, называемыми люминофорами; в ЖК-телевизоре ( телевизоре с
жидкокристаллическим дисплеем) поляризующие кристаллы заставляют световые лучи преломляться, чтобы включать и выключать пиксели.

Ячейки пикселей в плазменных телевизорах имеют что-то общее как с неоновыми
лампами, так и с люминесцентными лампами. Как и в неоновых лампах, каждая ячейка заполнена крошечными
количествами неонового или ксенонового газа. Как и в люминесцентных лампах, каждая ячейка покрыта изнутри
фосфорными химикатами. В люминесцентных лампах фосфор — это меловое белое
покрытие на внутренней стороне стеклянной трубки, и оно работает как фильтр.
Когда электричество поступает в трубку, атомы газа сталкиваются внутри нее
и генерируют невидимый ультрафиолетовый свет. Белое фосфорное
покрытие превращает этот невидимый свет в видимый белый свет. В плазменных телевизорах
ячейки немного похожи на крошечные люминесцентные лампы, только покрытые фосфором
красного, синего или зеленого цвета. Их задача — взять невидимый
ультрафиолетовый свет, производимый неоном или ксеноновым газом в ячейке, и
превратить его в красный, синий или зеленый свет, который мы можем видеть.

 

Шаг за шагом

  1. Подобно изображению на ЖК-экране, изображение на плазменном телевизоре формируется из массива (сетки) красных, зеленых и синих пикселей (микроскопических точек или квадратов).
  2. Каждый пиксель можно включать и выключать по отдельности с помощью сетки горизонтально и вертикально установленных электродов (показаны желтыми линиями).
  3. Предположим, мы хотим активировать один из красных пикселей (показан в сильно увеличенном виде в светло-сером выдвижном круге справа).
  4. Два электрода, ведущие к пиксельной ячейке, подают на нее высокое напряжение, заставляя ее ионизироваться и излучать ультрафиолетовый свет (здесь он показан в виде бирюзового креста, хотя в самом телевизоре он не виден).
  5. Ультрафиолетовый свет проникает через красное фосфорное покрытие на внутренней стороне пиксельной ячейки.
  6. Фосфорное покрытие преобразует невидимый ультрафиолет в видимый красный свет, заставляя пиксель светиться как один красный квадрат.

 

 

Вот, что нам удалось найти по Вашему запросу:  Вам не нужно ехать в кафе, чтобы попробовать лучшую куриную шаурму

Кто изобрел плазменные экраны?

Первый практический плазменный экран был разработан в 1960-х годах Дональдом Битцером , Хирамом Слотовом и
Робертом Уилсоном из Иллинойсского университета как часть образовательной компьютерной системы под названием
PLATO. Это одна из собственных иллюстраций Битцера его изобретения из его оригинального патента, который был подан в 1966 году и в конечном итоге выдан в 1971 году. Как и на моей иллюстрации выше, вы можете видеть, что экран состоит из нескольких заполненных газом дисплейных «миниячеек» (оранжевые капли в центральной синей секции). Спереди и сзади от этого находятся два набора электродов, один из которых работает горизонтально, а другой вертикально. Каждая газовая миниячейка («капля») на экране может быть активирована путем подачи питания на соответствующую пару электродов с любой стороны. Поскольку каждая миниячейка может быть только включена или выключена, этот экран может отображать монохромные изображения, но не цветные.

 

Произведение искусства: Оригинальный плазменный дисплей Битцера. Из патента США 3,559,190: Газовый дисплей и запоминающее устройство Дональда Битцера и др., Университет Иллинойса, предоставлено Патентным и товарным знакам США.

В чем разница между плазменным и ЖК-телевизором?

Плазменные и ЖК-телевизоры выглядят очень похоже, но, как мы только что увидели, работают
совершенно по-разному.

Главное отличие в том, что клетки, из которых состоят пиксели
в плазменных телевизорах, могут включаться и выключаться
в тысячи раз быстрее, чем пиксели в ЖК-экранах, поэтому вы
получаете более четкие изображения с меньшим размытием, особенно для движущихся изображений
во время боевиков или спортивных игр. (Последние ЖК-экраны включаются
и выключаются быстрее, чем старые, но в целом верно, что плазменные
экраны были быстрее.) Плазменные телевизоры также обычно были ярче и
имели более высокую контрастность, что важно, если вы много смотрите телевизор
при дневном свете. Вы могли смотреть плазменные экраны под более широким углом,
не видя искажения цветов (как на ЖК-экране компьютера
), поэтому они часто были лучше для большой аудитории
(проекционный телевизор — еще один вариант для показа изображений в комнате, полной людей).

Но у плазмы тоже были недостатки. Они были более прожорливыми,
чем ЖК, например. Вот очень грубое сравнение четырех
основных телевизионных технологий, чтобы дать вам представление. Вы можете видеть, что плазма
действительно выделяется из толпы:

  • Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ): 65–120 Вт.
  • Жидкокристаллический дисплей (ЖК): 20–150 Вт.
  • Плазма: 150–300 Вт .
  • Органический светодиод (OLED): 15–100 Вт.

Источник: Калькулятор энергопотребления и данные производителя.

Плазменные экраны также были тяжелее и более хрупкими, поэтому
при их транспортировке приходилось быть очень осторожным. У плазменных телевизоров также были
проблемы с «выгоранием» (когда изображения, отображаемые
слишком долго, навсегда портили экран), и они имели тенденцию «выгорать
» (переставать работать из-за слишком частого использования) быстрее, чем ЖК-дисплеи, хотя
большинство людей, скорее всего, меняли телевизор на что-то новое, прежде чем
это случалось.

Рынок плазменных телевизоров достиг своего пика примерно в 2010 году; по сути, они устарели
в 2014 году, когда сначала Panasonic, а затем и Samsung (которые вместе производили около трех четвертей всех плазменных телевизоров) отказались от этой технологии, и на смену ей пришли более финансируемые и более инновационные конкурирующие технологии (ЖК-дисплеи и OLED (органические светодиоды)).

Вот, что нам удалось найти по Вашему запросу:  Как работает телевидение?

Не хотите читать наши статьи? Попробуйте вместо этого послушать

Если вы предпочитаете слушать наши статьи, а не читать их, подпишитесь на наш новый подкаст
на Apple Podcasts,
Spotify,
Amazon,
Podchaser
или в вашем любимом приложении для подкастов или слушайте ниже:

 

Узнать больше

На этом сайте

  • Телевидение: охватывает традиционное электронно-лучевое телевидение.
  • HDTV (телевидение высокой четкости): более детальное изображение на плоском экране.
  • IPTV (интернет-телевидение): как смотреть прямую трансляцию телепередач онлайн.
  • ЖК-телевизор: еще одна основная технология с плоским экраном.
  • Проекционное телевидение: проекторы, проецирующие телевизионное изображение на стену.
  • Светодиоды, органические (OLED) и LEP (светоизлучающие полимеры): сверхтонкие дисплеи, которые могут стать будущим телевидения?

Книги

Общие сведения

  • Телевизионные технологии демистифицированы: нетехническое руководство Александра Луи Тодоровича. Focal Press, 2006. Охватывает общие принципы телевидения.

Наука о плазме

  • Физика и инженерия плазмы Александра Фридмана и Лоуренса Кеннеди. CRC Press, 2012.
  • Плазмохимия Александра А. Фридмана. Издательство Кембриджского университета, 2008/2012.
  • Основы физики плазмы JA Bittencourt. Springer, 2013. (Переиздание 1980-х годов.)
  • Плазменная наука: продвижение знаний в интересах нации, Комитет по плазменному исследованию. Издательство National Academies Press, 2007.

Статьи

  • Поцелуй свой телевизор на прощание Пола О’Донована. IEEE Spectrum, 25 апреля 2016 г. ЖК-дисплей, плазма… или ничего из вышеперечисленного? Какое будущее ждет телевизоры в эпоху Интернета и сверхтонких OLED-дисплеев?
  • LED LCD против OLED против плазмы Джеффри Моррисона. CNET, 18 ноября 2013 г. Какая телевизионная технология подойдет вам лучше всего?
  • Выбор большого телевизора: Wired, 15 ноября 2011 г. Перечислены некоторые моменты, которые следует учитывать при выборе между ЖК-телевизором, плазмой и другими телевизионными технологиями.
  • Плазменные телевизоры, от которых отказались, возвращаются: The New York Times, 10 января 2008 г. Почему плазменные телевизоры (на короткое время) снова вошли в моду.
  • Что экологичнее: ЖК-телевизор или плазменный телевизор? Умбра Фиск, The Guardian, 26 февраля 2009 г. Какую технологию стоит выбрать любителям экологичного телевидения?
  • Плазменные телевизоры: внедорожники для гостиной, Сол Ханселл, The New York Times, 11 октября 2007 г. А как насчет энергопотребления плазменных телевизоров?
  • Потребляют ли телевизоры с плоским экраном больше энергии? Шон Кофлан, BBC News, 7 декабря 2006 г. Плазменные телевизоры могут потреблять в три раза больше энергии, чем старые электронно-лучевые телевизоры или большие ЖК-телевизоры.

Патенты

Для более глубоких технических подробностей попробуйте следующее:

  • Патент США 3,559,190: Газовый дисплей и запоминающее устройство Дональда Битцера и др., Университет Иллинойса, 26 января 1971 г. (подан в декабре 1966 г.). Оригинальный газоплазменный дисплей, созданный для образовательной компьютерной системы PLATO.
  • Патент США 5,525,862: Электрооптическое устройство, Шигеки Миядзаки,
    Sony Corporation, 11 июня 1996 г.
  • Патент США 5,971,566: Плазменный дисплей и способ его изготовления, Ютака Тани и др., Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., 26 октября 1999 г.
  • Патент США 7,477,328: Плазменный телевизор, телевизор с панельным дисплеем и способ изготовления телевизора с панельным дисплеем, Наото Марута, Funai Electric Co., Ltd. 13 января 2009 г.

Не можете найти то, что вам нужно? Поиск на нашем сайте ниже

 

Переведено в образовательных целях — источник: www.explainthatstuff.com

Ссылка на основную публикацию