La tecnologia che illumina

Dalle lampade fluorescenti ai Led: come sono cambiate le sorgenti luminose dei televisori Lcd. La guida tecnologica per capire come funzionano e le loro differenze.

di Nicola Martello

Tutti vogliono una Tv Led. Le Tv Lcd, agli occhi del consumatore e soprattutto a sentire i discorsi dei venditori, sono ormai roba vecchia. I plasma? Non vale neanche la pena parlarne, l’opinione più diffusa è che siano lì lì per uscire dal mercato. Ma come mai le Tv Led godono di tanto favore a scapito di quelle Lcd? Quali sono le differenze tra queste due tecnologie? Per rispondere a queste domande bisogna chiarire subito un punto molto importante: l’unica vera differenza tra le Tv Led e le Tv Lcd è il tipo di sorgente luminosa che sta dietro il pannello a cristalli liquidi, presente in tutte e due le tipologie di televisori.

In altre parole, una Tv Led è costituita da uno schermo Lcd illuminato da numerosi Led, una Tv Lcd è formata da un pannello Lcd illuminato da una serie di lampade fluorescenti. Quindi le immagini sono formate sempre e solo sullo schermo Lcd, mentre la sorgente luminosa posteriore può essere di diverso tipo. Anche nel campo dei monitor per computer è possibile trovare display con illuminazione a Led oppure con tubi fluorescenti, eppure in entrambi i casi questi prodotti sono sempre chiamati monitor Lcd. Come mai questo non avviene con le Tv? La risposta è molto semplice: i produttori, in perenne ricerca di novità  da proporre al pubblico, hanno pensato bene di presentare i televisori Lcd con luci Led come fossero una cosa completamente diversa – e naturalmente migliore – dalle Tv Lcd tradizionali. Giusto per stimolare nei consumatori il desiderio all’acquisto di un nuovo prodotto, proposto come un importante salto generazionale.

In queste pagine analizziamo in dettaglio le diverse configurazioni dei sistemi di illuminazione per le Tv con schermo Lcd, sia con tubi fluorescenti sia con Led. Ma come vedremo meglio in seguito, nel caso dei Led le differenze tra le diverse soluzioni costruttive non sono più così nette: l’avanzare della tecnologia ha reso molto vaghi i confini tra una e l’altra e oggi molti televisori implementano configurazioni ibride.

Tv Lcd: lampade fluorescenti

In un televisore Lcd con illuminazione tradizionale, le lampade fluorescenti (di solito di tipo Ccfl, Cold-Cathode Fluorescent Lamp, più raramente Hcfl, Hot-Cathode Fluorescent Lamp) sono tubi cilindrici dritti, lunghi e sottili disposti affiancati l’uno all’altro in orizzontale, distanziati di pochi centimetri in modo da illuminare completamente l’intero pannello Lcd. Dietro le lampade (sul fondo del televisore) si trova uno specchio sagomato in modo da riflettere tutta la luce in avanti, verso lo schermo Lcd. Per aumentare l’uniformità  di illuminazione è sempre presente un diffusore ottico, un foglio di materiale trasparente opalino che rende omogenea la luce ma che ne assorbe circa il 20%. Gli elementi successivi fanno parte del pannello Lcd: polarizzatore, celle con i cristalli liquidi, filtri colorati rosso verde e blu, secondo polarizzatore e infine vetro protettivo. Come abbiamo già  detto, questi elementi sono presenti, identici, anche nelle Tv Led.

Tv Lcd: Full Led

Il discorso nel caso di una televisione Led è più complicato. Mentre infatti con le lampade fluorescenti la configurazione è una sola (al massimo può cambiare il numero di tubi luminosi), con i Led (Light Emitting Diode) sono state sviluppate diverse disposizioni. Storicamente, la prima ad apparire è stata quella oggi chiamata Full Led, costituita da un pannello su cui sono disposte diverse centinaia di Led, distribuiti a scacchiera in maniera regolare. I diodi luminosi sono puntati in avanti, verso il diffusore e quindi lo schermo Lcd, perciò costituiscono il perfetto equivalente della soluzione a lampade fluorescenti.

I vantaggi di un sistema di illuminazione a Led sono una Tv leggermente più sottile (i diodi sono spessi circa un millimetro, le lampade Ccfl hanno un diametro di circa un centimetro) e un consumo elettrico inferiore, circa il 40% in meno. Ma il discorso non finisce qui. Se invece dei Led bianchi si usano gruppi di diodi Rgb (solitamente due verdi, uno rosso e uno blu, disposti a quadrato con i due verdi in diagonale, proprio come le celle di un filtro Bayer in una fotocamera digitale) si ottengono prestazioni cromatiche migliori. I Led bianchi sono infatti più economici ma meno precisi dal punto di vista dei colori, poiché di solito sono costituiti da diodi blu la cui superficie radiante è ricoperta da fosforo che emette nel giallo (giusto tra il rosso e il verde).

Questo sistema mal si adatta ai filtri colorati Rgb davanti alle celle a cristalli liquidi, con il risultato che il range cromatico e l’efficienza luminosa risultano ridotti. A fronte di un costo maggiore, i Led Rgb offrono un’efficienza luminosa più elevata (la Tv è più luminosa) e un gamut più ampio (i colori sono più saturi e più dettagliati) perché emettono la luce in bande di frequenza ristrette e quasi coincidenti con quelle proprie dei filtri Rgb posti davanti alle celle Lcd. Per dare un’idea, il televisore Sony Qualia 005, prodotto nel 2004, grazie alla configurazione Full Led Rgb vantava un gamut ampio circa il doppio rispetto alle altre Tv.

Un altro punto di forza, per molti il più importante, del sistema Full Led è la possibilità  di modulare la luminosità  dei diodi (local dimming in inglese), così da aumentare enormemente il contrasto e abbassare drasticamente il livello del nero. In una stessa scena, infatti, in corrispondenza delle zone più chiare i Led sono al massimo, nelle aree più scure sono al minimo o addirittura spenti. In questo modo la griglia dei Led riproduce in maniera grossolana le variazioni di luminosità  del video, fotogramma per fotogramma. È facile capire che con questo sistema cadono due delle principali obiezioni dei detrattori della tecnologia Lcd: il limitato contrasto e il livello del nero troppo elevato.

Ma naturalmente ci sono anche alcuni svantaggi. Innanzitutto il numero di Led è per ora limitato, ampiamente al di sotto dei 2.073.600 pixel che compongono uno schermo Full HD. A peggiorare la situazione, i Led non sono comandati singolarmente ma in gruppi che formano una scacchiera, quindi le zone a luminosità  costante in cui è suddiviso il pannello sono molte di meno dei Led, nei casi migliori superano di poco le 500 unità . Questa configurazione mostra i suoi limiti quando la scena è molto scura con piccoli elementi molto luminosi, come capita con un cielo stellato o con i titoli di coda di un film. In questi casi è facile notare un alone luminoso (blooming in inglese) che circonda gli elementi, dovuto all’incapacità  delle celle Lcd di bloccare completamente la luce sovrabbondante in arrivo dalla zona di Led sottostanti. L’altro svantaggio di questa tecnologia è il costo: l’elevato numero di Led e i complessi algoritmi necessari per la regolazione della loro luminosità  relegano questa configurazione ai modelli top di gamma. (…)

Estratto dall’articolo pubblicato sul numero 249 – dicembre 2011