Painel de Plasma Esse tutorial apresenta os conceitos básicos da tecnologia empregada em painéis de plasma e suas principais características. Anderson Clayton de Oliveira Graduado em Engenharia Elétrica (UNIVAP/FEI 2006) e Técnico em Eletrônica (Guaracy Silveira 1999). Atualmente trabalha como Analista de Suporte em Telecomunicações no Teleco. Email: oliveira@teleco.com.br Categoria: TV e Rádio Nível: Introdutório Enfoque: Técnico Duração: 15 minutos Publicado em: 21/11/2005 1
Painel de Plasma: Introdução A atual tendência, tanto para monitores de computador quanto para aparelhos televisores, é a de produtos de tela plana e espessura fina. Nesse segmento, temos como principais tecnologias, o LCD (Liquid Crystal Display) e o PDP (Plasma Display Panel). Na hora da escolha do equipamento, podemos encontrar monitores que podem funcionar como TV e televisores que funcionam como monitores (isso porque os monitores podem não ter internamente um circuito sintonizador de TV, embora recebam imagens de DVD e TV a cabo). Nessa categoria encontram-se os painéis de Plasma, que proporcionam uma ótima qualidade de imagem e vida útil estimada de 60.000 horas (aproximadamente 20 anos para um uso de aproximadamente 8 horas por dia). O que é um painel de Plasma? Se uma tensão for introduzida a um gás num painel de vidro, raios Ultravioletas (não visíveis) saem e fundem-se com uma substância fluorescente, onde, nesse momento, uma luz é emitida. Esse fenômeno é semelhante ao que ocorre no interior de uma lâmpada fluorescente, e é utilizado nos painéis de plasma para produzir imagens. O painel de plasma, de forma genérica, pode ser definido como um conjunto de minúsculas lâmpadas fluorescentes coloridas dispostas de forma matricial (fig. abaixo). 2
Painel de Plasma: Princípios Gerais da Tecnologia O plasma pode ser entendido como o 4º estado da matéria, pois difere do liquido, sólido e gasoso nos quais as matérias conservam sua estrutura integra. Considere como exemplo as moléculas de água (H 2 O), onde sua estrutura se mantém unida desde o estado sólido até o gasoso. Mas se a temperatura for elevada a 10.000ºC, o oxigênio e o hidrogênio se separam e cada átomo perde a sua integridade separando-se em núcleo (cargas positivas) e elétrons (cargas negativas) onde cada um se movimenta livremente no espaço. A esse estado (chamado de Plasma), se um campo elétrico é aplicado, a corrente flui livremente. Este fenômeno é chamado de descarga. Em um painel de plasma, cada célula pode ser entendida como uma pequena lâmpada fluorescente, subdividida em 3 sub-células que podem emitir independentemente luzes nas cores vermelha, verde ou azul (cores primárias) correspondendo a um ponto (pixel) da imagem formada na tela. A estrutura de uma célula de plasma pode ser vista na fig. abaixo. A alta temperatura é sinônimo de alto estado energético dos íons que constituem o plasma e está associada ao plasma de alta densidade, mas quando a densidade dessas partículas altamente energizadas for baixa, a temperatura média do ambiente do plasma também é baixa, o que caracteriza o plasma de baixa densidade (é o que ocorre no interior da lâmpada fluorescente). A descarga que ocorre no ambiente de baixa temperatura com plasma de baixa densidade é chamada de glow e o que ocorre no ambiente de alta temperatura com plasma de alta densidade é chamado de arc. 3
Uma partícula de plasma quando excitada, assume uma banda de energia superior à sua banda normal e quando perde essa energia ao voltar à banda normal, libera a energia excedente em forma de luz. No caso da lâmpada fluorescente, os elétrons energizados colidem com átomos de mercúrio (no interior da lâmpada há vapor de mercúrio de baixa pressão) e provoca o estado de plasma a baixa densidade. A luz emitida é ultravioleta, que ao incidir na camada de fósforo da parede interna da lâmpada, repete o processo descrito acima, agora com o fósforo emitindo uma luz visível. Na lâmpada, é necessário inicialmente, haver o processo de formação do plasma de baixa densidade, esse processo se inicia com a formação de uma nuvem de elétrons ao redor dos filamentos aquecidos, que formam um eletrodo em cada uma das extremidades da lâmpada, seguido da aplicação de pulsos de alta tensão entre os eletrodos através de um reator. O campo intenso faz com que os elétrons saiam com alta velocidade, e a colisão com os átomos de mercúrio provoca o surgimento de plasma de baixa densidade. A continuação dessa emissão de luz é feita através de descargas glow no ambiente do plasma. Ciclo de Operação em um painel de Plasma O que ocorre em uma célula de plasma é semelhante ao descrito acima, porém, o vapor de Mercúrio é substituído por um gás inerte como Argônio, Neônio ou Xenônio. A seqüência de excitação de uma célula está descrita abaixo: A primeira etapa é a descarga para o apagamento. Uma descarga glow que ocorria dentro de uma célula ao ser desligado pela interrupção de corrente, deixa no interior da célula cargas que podem ocasionar descargas espontâneas causando uma ignição indesejada da célula. A aplicação de uma tensão elevada entre os eletrodos de varredura e retenção neutraliza as cargas existentes (fig.1). Esse processo é executado para todas as células antes do inicio do processo de ignição. A segunda etapa é a formação do ambiente de plasma, aplicando tensão entre o eletrodo de varredura e o de endereçamento (fig.2). Esse processo cria carga nas paredes das células e é aplicado para células que devem emitir luz. A terceira e última etapa é a aplicação alternada de trem de pulsos entre os eletrodos de varredura e retenção, a célula emite a luz durante a aplicação dos sinais nos eletrodos. O segundo processo cria uma espécie de memória na célula que deseja acender, e ao aplicar os pulsos alternados no terceiro processo, as células marcadas acendem simultaneamente (fig.3). 4
Devido às características de funcionamento, uma célula apenas pode assumir o estado de ligada ou desligada, isso faz com que o controle de brilho seja feito pelo controle do tempo em que a célula fica ligada numa espécie de PWM de luz. Esse controle é feito em quadros de 16,7ms, subdivididos em 8 intervalos onde o tempo de ignição é proporcional a representação dos valores 1,2,4,8,16,32,64 e128, podendo representar o máximo de 256 níveis de brilho para cada cor e, portanto 16.777.216 (a mesma quantidade do LDC) para as 3 cores de cada célula. Na fig. abaixo, vemos 2 exemplos de cores diferentes formados pelo controle de brilho. Após cada intervalo de tempo, há o processo de limpeza, endereçamento e ignição. Não há a necessidade de ajustes individuais de cores, e as cores mostradas são matematicamente iguais, ou com pequenas diferenças que se deve a diferença de materiais usados nos fósforos. Nos painéis modernos, há filtros de cores presentes em cada célula para garantir a pureza de cada cor primária. 5
Painel de Plasma: Características Técnicas e Funcionais Conectores para entrada de vídeo Os painéis disponíveis possuem diversos tipos de conectores para entradas de vídeos, cada uma com uma determinada performance, influenciando diretamente na qualidade da imagem. Os principais conectores possuem as seguintes características: RF/ Coaxial: normalmente usado para acoplar antenas, a qualidade da imagem obtida nessa conexão é baixa. Vídeo Composto: conector do tipo RCA, possui uma qualidade de imagem mediana. S-Vídeo: conector para vídeo analógico de seis pinos que proporciona uma qualidade de imagem boa. Vídeo Componente: essa conexão formada por um trio de conectores RCA, proporciona uma qualidade de imagem muito boa. HDMI: conexão digital de alta definição com transmissão de áudio, proporciona a melhor qualidade de imagem. Distância ideal para visualização O tamanho ideal de tela depende do tamanho do ambiente e da tecnologia do painel. Telas com definição mais alta, como as de Plasma e LCD, podem ser vistas mais de perto do que as telas comuns (CRT tubo de raios catódicos de baixa resolução). A tabela abaixo mostra as distâncias recomendadas para telas com alta definição em função das dimensões da tela. Tamanho (Polegadas) Distancia Mínima (m) 15 0,5 1,0 28 0,9 1,9 32 1,1 2,1 36 1,2 2,4 42 1,4 2,8 46 1,5 3,1 51 1,7 3,4 60 2,0 4,0 Varredura Distancia Máxima (m) Tradicionalmente uma imagem é desenhada em um televisor em uma sucessão de linhas horizontais. Primeiro traçam-se as linhas impares e por ultimo as linhas pares. Essa técnica é chamada de varredura entrelaçada. Novos produtos disponibilizam o desenho da imagem de maneira progressiva, de forma que as linhas são traçadas em seqüência, com uma velocidade maior do que na varredura entrelaçada e qualidade de imagem superior. Trata-se da varredura progressiva (ou Progressive Scan ). 6
EDTV/ HDTV HDTV ou High Definition Television é o nome designado à televisão digital de alta definição, os aparelhos descritos como apropriados para HDTV possibilitam a exibição desse tipo de imagem em sua resolução completa (1280 por 720 - varredura progressiva ou 1920 por 1080 - varredura entrelaçada). EDTV ou Enhanced Definition Television é a designação para aparelhos que exibem imagens de alta definição com uma resolução reduzida (853 por 480 pixels, varredura progressiva). 7
Painel de Plasma: Considerações Finais A tecnologia de PDP tem passado por avanços notáveis, desde o desenvolvimento do plasma a cores no final dos anos 90 (abaixo, alguns aspectos que contribuíram para esse avanço). Aumento na vida útil do produto, que passou de 30.000 para 60.000 horas (valores aproximados). Tendência à diminuição do custo, que se deve a simplicidade da estrutura e ao aumento da produção. Obtém uma excelente qualidade na reprodução de cores. E tem por objetivo a melhora nos seguintes aspectos: Consumo de energia: comparado com equipamentos de CRT, seu consumo é equivalente ou superior. Brilho: ainda possui menos brilho que os CRT. Marcas na tela: imagens paradas na tela por um longo período podem marcar a tela dos PDP. Pontos coloridos na tela: um painel de Plasma é composto por aproximadamente 2 milhões de células, algumas podem apresentar defeito durante a fabricação, o que torna normal o aparecimento de alguns pontos coloridos na tela. Referências Plasma Display White Paper Fujitsu General America http://www.pctechguide.com/multimedia.htm http://br.lge.com/index.do http://www.plasmadisplaygroup.com/ http://www.plasmatvscience.org/ 8
Painel de Plasma: Teste seu Entendimento 1. Com relação ao texto, qual das alternativas está correta: O painel de Plasma utiliza o mesmo principio da lâmpada Fluorescente. No interior de uma célula de Plasma há vapor de Mercúrio de baixa pressão. Os painéis de Plasma possuem uma vida útil de aproximadamente 8 anos. 2. De acordo com o texto, assinale a alternativa incorreta. O controle de brilho de uma célula é feito pelo controle do tempo em que a célula fica ligada numa espécie de PWM de luz. Filtros de cores presentes em cada célula garantem a pureza das cores primarias do painel. A primeira etapa de um ciclo de operação de uma célula PDP é uma descarga "arc" entre os eletrodos de varredura e retenção. 3. Das características do Painel de Plasma, é correto afirmar que: Pode representar a mesma quantidade de cores do painel LCD. Possui o mesmo nível de brilho que o CRT. Não há riscos de marcas na tela causados por imagens congeladas. 9