Текст книги "Журнал "Компьютерра" №762"

Автор книги: Компьютерра Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 9 страниц)

ОПЫТЫ: Средство от Дракулы

Автор: Юрий Смирнов [email protected]

Еще три года назад мне захотелось сделать настоящий самолет, пусть маленький, авиамодель, но «с нуля». Чтобы даже чертежей на него не было. Чтобы все заново…

Cамолет Можайского превосходил зарубежные аналоги по всем характеристикам, только не летал… Анекдот

Вот этот анекдот "из Интернета" и подтолкнул меня подумать над аэродинамической схемой "летающее крыло". Сначала возникли амбициозные планы – сделать копию самолета Можайского на электрической тяге[www.airwar.ru/history/constr/russia/constr/mogaisk.html.], но вскоре я понял, что столкнусь с непреодолимыми технико-финансовыми сложностями.

Катализатором нового витка работ над проектом стал «тряпочный» самолет RC kite, «средство от Дракулы», как я окрестил его. Видеоролик полетов RC kite попался мне на YouTube[ru.youtube.com/watch?v=3Mze7xKWtOw.]. Аппарат шикарно «рассекал» ночью, отпугивая летучих мышей светодиодной бортовой подсветкой. Готовой модели в московских магазинах я не нашел, продавцы не понимали даже, чего я от них хочу[Заказать можно было с www.ebay.com, там игрушка стоила 128 «зеленых», но тогда посылку пришлось бы ждать месяц или два.].

Нам разум дал

Делать самолет из «тряпки», как г-н Можайский, я не решился, в дело пошла моя любимая потолочная плитка (депрон, 3 мм). Чтобы крыло имело достаточную жесткость, пришлось склеить две плитки. Размеры трапеции крыла прикинул на глаз – 36 см «нос», 48 см «корма». Длина 36 см. Потолочная плитка клеится «Титаном» долго; крыло сохло под грузом больше двух суток. Мотораму выпилил из алюминиевого уголка 40 мм. Она крепится винтами на сосновой рейке, которая является несущей частью всей конструкции. Элевоны подвешиваются на армированном скотче; на маленьких винтиках прикручивается хвост.

У самолетов типа «летающее крыло» отсутствуют рули направления и высоты. Летательный аппарат управляется двумя элевонами. Принцип такой: оба элевона опускаем вниз, самолет летит вверх, поднимаем элевоны – полетели вниз. А если отклонять их в противоположные стороны, то модель с креном поворачивает направо или налево. Чтобы реализовать это на практике, к каждому элевону присоединяем по сервомашинке… Тут-то и начинаются «приключения».

Управляющие сигналы с обычного авиамодельного приемника (и передатчика, разумеется) никак не соответствуют желаемому движению элевонов. Полазив по форумам, я нашел «примочку», которая могла решить мои проблемы; называется она V-микшер – малюсенькая платка размером с ноготь мизинца, с двумя стандартными управляющими входами под первый и второй канал управления; на выходе имеются, соответственно, два управляющих выхода на сервоприводы, которые благодаря конвертеру сигнала начинают вести себя как положено. Микшер я отыскал в «хоббийном» магазине, стоил он 900 рублей. Пришлось покупать, очень хотелось доделать модель.

…и пламенный мотор

По прикидкам получалось, что вес «летающего крыла» не превысит 400 г; сперва я начал искать двигатель исходя из конструктивных пропорций самолета Можайского – мощность двигателя 22,5 кВт при весе самолета 900–1200 кг. Поскольку масса моей модельки была в 2500 раз меньше, то и двигатель надо было найти во столько же раз менее мощный – 9 Вт. Увы, ни в одном из известных мне магазинов такого бесколлекторного движка не оказалось.

В Люблино[Об этом магазине я писал в «КТ» №5, 2008.] нашлись небольшие «бесколлекторники» от E-Sky по 400 рублей. Купил сразу два: на 100 и на 50 Вт, плюс регулятор и маленький литий-полимерный аккумулятор на 800 мАч. Менеджер в торговом зале торжественно пообещал мне, что стоваттный двигатель даст 700 г тяги. На вопрос, какой винт ставить, чтобы получить такую тягу? последовал исчерпывающий ответ: винтов у нас пока нет…

Пришлось ехать на Сущевку в «Пилотаж». Продавец быстро подобрал винт; возникла странная ситуация: на 50-ваттный движок шел 8– и 9-дюймовый винт, а на 100-ваттный – аж 10-дюймовый. Ситуация странная потому, что в прошлом году 200-ваттный двигатель с 9-дюймовым винтом норовил воспламениться через 15 секунд работы[См. «КТ» №30, 2007.].

Чтобы измерить тягу новых двигателей, построил испытательный стенд. Его конструкция на базе шасси от игрушечной машинки пришла мне в голову на даче, после грозы, 13 июня, в пятницу. Первым на стенд я установил маленький 50-ватный движок (E-Sky ЕК5-0001, 30 г, 1500 об./мин.) c гигантским, на мой взгляд, пропеллером 9*3,8[9*3,8 – диаметр винта 9 дюймов (дюйм, напомню, равен 2,54 см), шаг 3,8 дюйма. Чем больше шаг, тем сильнее винт «вкручивается» в воздух и тем большую нагрузку дает на двигатель (и большую тягу).]. Конструкция была привязана через цифровой безмен к ножке теннисного стола. «Нажал на педаль», и безмен показал 350 г тяги на неполном газу. Повторив эксперимент несколько раз, я потрогал движок – он был чуть теплый!

Следующий двигатель весил в полтора раза больше (E-Sky ЕК5-0002В, 45 г, 1000 об./мин.); я тестировал его уже с другим винтом – 9*6. На неполном газу он легко выдал 420 г тяги, а с винтом 10*4,7 удалось добиться тяги более 500 г. Этого было достаточно. Энерговооруженность «пепелаца» получалась 1,1–1,2 (отношение тяги к весу), почти как у СУ-30. При таких характеристиках самолет теоретически может взлетать вертикально, как ракета. В общем, можно было везти его на испытательный аэродром – на дачу.

Что пришлось купить

Мотор бесколлекторный E-Sky ЕК5-0002В 420 руб.

Цанга для винта под вал 3 мм 289 руб.

Винт воздушный 9*6 или 9*7,5 190 руб.

Аккумулятор Li-Po 12C/11.1V/800 mАh 480 руб.

Регулятор скорости для бесколлекторных моторов E-Sky 25А 800 руб.

Шестиканальный приемник 35 МГц в комплекте

с двумя микросервомашинками (вес 9 г, усилие 1,3 кг) 1500 руб.

Позолоченные контакты 3 мм, пара 40 руб.

V-микшер 900 руб.

"Кабанчики" для тяг 30 руб.

Винты и гайки М2 50 шт. 50 руб.

Проволока стальная 2 мм 25 руб.

Проволока стальная 1 мм 25 руб.

ИТОГО 4749 руб.

Всё выше, и выше, и выше!..

После сборки самолет работать отказался, я занервничал и стал в легкой панике переподключать на приемнике разъемы сервомашин и регулятора. Вовремя остановить меня было некому. Жертвой спешки стал E-Sky’евский приемник – я его спалил. На следующий день пришлось позаимствовать приемник у «Дракона»[ См. «КТ» №25-26, 2007.].

Теперь предстояло как-то разместить на борту электронику. Можно было, конечно, прилепить ее на двухсторонний скотч, но у фирменного тряпочного «прототипа» все это хозяйство было убрано в обтекаемую пластмассовую гондолу. Мне захотелось такую же. Вспомнил про воздушный корабль Робура-завоевателя (см. одноименный роман Жюля Верна), – его корпус был сделан из папье-маше. Форму для гондолы я вылепил из пластилина и начал обклеивать ее кусочками ватмана: понадобилось пять-шесть слоев.

Аккумулятор и аппаратура легли в гондолу практически идеально, гондолу приклеил на крыло скотчем. И… самолет готов! Общий вес получился 410 г.

Последнее, что предстояло сделать, – отрегулировать положение рулей-элевонов. Выражаясь профессиональным языком летчиков-испытателей, «оттриммировать модель». Это нужно, чтобы нейтральное положение ручки управления соответствовало строго горизонтальному положению элевонов. Вначале положение рулей регулируется вручную (плоскогубцами подгибаем проволочные тяги), потом включаем радиоуправление, и окончательное триммирование осуществляется с пульта управления, на котором для каждого канала предусмотрен ползунок триммера.

Медлить мы с дочерью не стали и пошли в поле – запускать. Первый полет закончился традиционной мертвой петлей и встречей с землей. Винт был сломан, а запуски отложены на завтра.

Полеты следующего дня показали, что я неправильно выбрал центр тяжести для модели – 15 см от передней кромки крыла; с неработающим двигателем самолет сносно планировал, но стоило включить движок, как хвост заваливался вниз, и модель норовила сделать мертвую петлю.

К следующим полетам в конструкцию были внесены существенные изменения. Аккумулятор был заменен на более мощный, емкостью 1200 мАч. Его я загнал в нос гондолы, а саму гондолу сдвинул максимально вперед. Центр тяжести сместился сантиметра на три. Кроме того, на "крыло" были установлены два светодиода, которые через переменный резистор подключались ко второму маленькому аккумулятору на 350 мАч, 7,4 В. Вес самолета после доработок достиг 490 г. Увы, я снова поспешил – светодиоды оказались разных номиналов и горели с разной яркостью. Но уж очень хотелось поскорее выйти в поле и "задать жару" летучим мышам.

Тяга двигателя явно превышала массу аппарата, моделька получилась очень шустрой. Если бы самолет летал медленно и плавно, как дирижабль с моторчиком, тогда бы я успевал реагировать на его финты в воздухе. Но в данном случае он больше походил на бешеную бабочку, которой воткнули в одно место стоваттный движок. Мне не хватало быстроты реакции. Несмотря на емкий аккумулятор и избыточную энерговооруженность, удержать «летающее крыло» в воздухе больше 20 секунд было трудно. Хорошо, хоть заснять модель в полете успели…

Что ещё понадобилось

Уголок алюминиевый 40 мм

Рейка сосновая 5х10 мм и 3х10 мм

Алюминиевая пивная банка

Клей "Титан"

Клей ПВА

Армированный скотч

Скотч цветной и скотч двухсторонний

Трубка алюминиевая 3 мм

Нож для бумаги

Микродрель

Паяльник

Ножницы

Металлическая линейка 50 см

Шкурка

ОРУЖИЕ XXI ВЕКА: Последний «Буревестник»

Автор: Ваннах Михаил

Сомалийские пираты оккупировали в новостях то же место, что в начале ХХ века – парижские апаши, а в 1990-е годы – кавказские похитители людей. Но вот в ноябре власти, наконец-то, перешли от слов о борьбе с морским разбоем к делу – утопили одну из посудин поклонников «Веселого Роджера». Проделал эту технологическую операцию, штатную для правительственных кораблей на протяжении тысячелетий, индийский фрегат INS Talwar.

Построенный на Балтийском заводе в Санкт-Петербурге (три систершипа – INS Talwar, INS Trishul и INS Tabar – обошлись Индии в конце 1990-х в миллиард долларов), последний "Буревестник" завершал линию российских сторожевых кораблей проекта 1135. Его проект 1135.6 доработало то же ПКБ "Северное", которое в 1964 году получило от ВМФ СССР задание спроектировать сторожевой корабль океанского класса.

INS Talwar длиной 124 метра и водоизмещением 4000 тонн унаследовал от буревестников удивительно изящные обводы, с носом, как у чайных клиперов. Пара турбин маршевого и пара форсажного хода разгоняют его до 30 узлов, на 18 узлах топлива ему хватает на 4500 миль, что вполне достойно задач региональной сверхдержавы, ставящей перед именами боевых единиц аббревиатуру INS (то есть корабль Индийского Флота). По оценкам зарубежных специалистов, корабль хорошо сбалансирован – радио– и гидролокаторы, системы управления огнем и радиоэлектронной борьбы российской разработки; восемь вертикальных шахт для противокорабельных ракет Клуб-Н или совместной индийско-российской разработки Brah-Mos, реактивные глубинные бомбы, зенитные ракеты комплекса Штиль-1 и малогабаритные Игла-1Е, зенитный ракетно-артиллерийский комплекс ближнего рубежа Каштан, вертолетная площадка.

Когда-то американские моряки (буревестники создавались для борьбы с их субмаринами) обозвали корабли этого класса загадочным, вероятно, выражавшим тайны славянской души, словом Krivak. А для муштровки сигнальщиков флотские поэты-мнемоники сочинили стишок: «Hot dog pack, Smokestack, Guns in Back – Krivak». И естественно, что Krivak III – так идентифицируют натовцы класс Talwar’а – унаследовал от буревестников пушки. У буревестников они на корме (нос был занят противолодочным оружием). Первые 1135-е несли арткомплекс, состоящий из двух 76,2-мм спаренных автоматизированных артустановок АК-726 и системы управления стрельбой МР-105. Потом спаренные трехдюймовки из-за недостаточного могущества их снаряда были заменены одноорудийными артиллерийскими установками АК-100 с пушками 100-мм калибра. У Talwar’а артустановка одна – A-190(E), те же 100-мм. И не на корме, а на носу.

По мнению французского историка Фернана Броделя, Европу, не слишком богатый и не очень населенный край света, сделали лидером глобальной экономической гонки всего лишь два killer application – океанское мореплавание и огнестрельное оружие. Применялись они, как сейчас модно говорить, синергически. Какой-нибудь Васко да Гама отягощал палубы своих кораблей пушками, а трюмы – ядрами и порохом и вокруг мыса Бурь в соответствии с тогдашними понятиями о спецпропаганде переименованного в мыс Доброй Надежды, отправлялся в Индию. Там, подвергнув бомбардировке Калликут, нагрузив корабли товарами и пошвыряв в море пушки во избежание перегрузки, он с добычей возвращался назад, чтобы стать графом Видигейрой и героем "Лузиады" гениального Камоэнса. Обратим внимание на две особенности. Пушки были орудием достаточно мощным для достижения экономических целей (захватить в море и ограбить корабль с паломниками, расстрелять столицу строптивого туземного царька) и достаточно дешевым, чтобы по прошествии нужды от него избавиться. Топить орудия в море – это, конечно, экстрим, но сравнительно дешевой нарезная артиллерия остается и в век ракет.

А западным специалистам, строившим современники буревестников, казалось, что век старой доброй пушки прошел. На фрегате HMS Broadsword (F88), головном корабле британской серии 22, пушек, за исключением двух 40-мм зенитных автоматов Bofors AA, нет. Этот фрегат печально прославился в Фолклендскую войну, 25 мая 1982 года зевнув два аргентинских истребителя, потопивших HMS Coventry (потом, правда, будучи сам поврежденным бомбой, попавшей в вертолетную площадку, отличился, спасая команду с тонущего корабля). Но, хоть британцы эту войну и выиграли, корабельной артиллерии, могущей обработать береговые позиции аргентинцев, их кораблям, проектировавшимся для глобальной межкоалиционной войны, явно не хватало. И это во время, когда геополитический пейзаж определялся противостоянием Варшавского договора и Североатлантического пакта. Ну а XXI век будет, похоже, веком большого числа мелких конфликтов, реагировать на которые надо не только эффективно, но и дешево.

Морские коммуникации уникальны в силу своей дешевизны. Никто не станет платить дорого за то, что можно купить дешевле. И пиратство привлекает глобальное внимание потому, что удорожает глобальные перевозки, является тромбом планетарной транспортной системы. А это касается любого из нас – поглядите, откуда фрукты в ближайшем гипермаркете? И уничтожать тромб надо с минимальными издержками, а тут артиллерия – вне конкуренции. Чтобы доставить на нужное расстояние потребное количество стали, начиненной взрывчаткой, она тратит куда меньше пороха, чем ракета. Высок темп стрельбы – артустановка Talwar’а способна за минуту выбросить шестьдесят пудовых снарядов на дистанцию до 15,2 км. Обратим внимание читателей на интересную параллель с некоторыми компьютерными технологиями – скорострельные морские пушки охлаждаются водой (как и легендарный пулемет). Еще интересная для тематики "КТ" черта – буревестники, имевшие в эру ракет достаточно мощные пушки, были первыми кораблями этого класса, на которых предполагалось разместить автоматизированный боевой информационный пост (БИП), прообраз будущих боевых информационно-управляющих систем (БИУС); на головном корабле даже была введена должность офицера-вычислителя.

Так что отметим главное: корабельные артсистемы XXI века будут высококомпьютеризованными изделиями. Уже на буревестниках система управления огнем состояла из двухдиапазонного радара, телевизионного канала (сегодня – и тепловизионного), лазерного дальномера, изощренных систем селекции целей и помех. Специфическим методом огня морской артиллерии является корректировка по всплескам от промахов. Вводя обратную связь, стягивая всплески промахов к цели, можно перейти на накрытие. Но при этом нужно учесть, что цель движется на высокой скорости, маневрирует, ставит помехи. Стрельба ведется также с движущейся, маневрирующей и качающейся на волнах платформе. То есть налицо изобилие сложных задач и обработки сигналов, типичных для всей ИТ-отрасли, общевоенных баллистических задач и специфических флотских проблем стрельбы с качающейся платформы по маневрирующей цели. И даже при современных технологиях надо смотреть, что дешевле – обработать цель управляемым снарядом с лазерной подсветкой или решить задачу за счет выпуска очереди обычных боеприпасов.

Британцы это поняли. Их новые малозаметные эсминцы класса HMS Daring (D32) несут артустановку Mark 8 калибра 114 мм. Причем министр обороны потребовал, чтобы калибр артсистем в перспективе был повышен до 155 мм.[ www.baesystems.com/Newsroom/NewsReleases/autoGen_1071114103911.html, BAE Systems Press release, 14 December 2007.]Корабли Daring ИТ-отрасли не чужие, британская пресса любит отмечать, что это первые корабли с e-mail и точками зарядки айподов. Но главный музыкальный инструмент у них будет на главной палубе – 155-мм орудиями сподручнее "настраивать слух Языческим королям", нежели митральезами, которыми пользовались некогда воспетые Киплингом морпехи. Работа такого калибра по поселку, где девушки считают пирата завидным женихом, быстро насадит в необработанных местечках мягкие нравы и любовь к рыболовству, и к тому же не слишком затратна. И российским политикам неплохо бы озаботиться тем, чем защищать, и защищать недорого, растущую экономическую мощь государства, зависящую от функционирования глобальной экономики и ее торговых путей.

ТЕХНОЛОГИИ: OLED-страдания

Автор: Юрий Ревич

В одной из публикаций я обещал рассказать, почему широко разрекламированные OLED-дисплеи можно пока увидеть живьем только на выставках. На самом деле это не совсем так: с OLED-дисплеями выпускаются мобильники (типичный пример – BenQ-Siemens S88), магнитолы, GPS-навигаторы; кто-то подсчитал, что ими снабжаются около четверти MP3-плееров… Есть, наконец, и нашумевший OLED-телевизор Sony XEL-1 с диагональю экрана 11 дюймов, выпущенный еще год назад, но при своей цене от 1800 до 2500 долларов так и не ставший сенсацией (говорят, месячное производство не превышает двух тысяч штук и при таких объемах для Sony, разумеется, невыгодно).

Давно подмечено, что в области OLED никакие оптимистичные прогнозы не оправдываются. Одновременно с выпуском XEL-1 в декабре 2007 года корпорация Samsung пообещала к концу следующего года наладить серийный выпуск 14-дюймовых панелей, но пока об этом не слышно. А прототипы больших OLED-дисплеев с диагональю аж до 40 дюймов та же Samsung демонстрировала журналистам еще в 2005 году, но воз и ныне там. Из десятков производителей, с энтузиазмом включившихся в OLED-гонку в начале тысячелетия, кое-кто уже сдался: например, фактически сошла с дистанции Sanyo. Но по-прежнему мало кто считает, что OLED-технология зашла в тупик, оптимизм все же преобладает. Среди ведущих производителей OLED-панелей – Samsung (точнее, ее подразделение Samsung SDI), LG, RiTdisplay, Pioneer, Univision и TDK. Sony не решилась с ними конкурировать и в ноябре объявила, что прекращает выпускать OLED-дисплеи малой диагонали, но зато сосредоточилась на разработке OLED-панелей для телевизоров. А всего исследовательских центров, занимающихся разработкой OLED-технологий, гораздо больше, чем производителей, и число их, вероятно, ближе к сотне.

По мнению Samsung, чтобы производство крупноформатных OLED-дисплеев было рентабельным, их нужно изготавливать не меньше 3 млн. штук в год. Самыми вероятными кандидатами на устройства, которые могли бы прорвать замкнутый круг"высокая стоимость – низкая популярность", считаются телевизоры. О своих планах в этом отношении заявляют многие – в том числе LG, Matsushita (Panasonic), Samsung, Toshiba, и, конечно, Sony, но завтра OLED-телевизоров на прилавках не ждите. Так, Toshiba собиралась представить свой первый OLED-телевизор в 2009 году, однако позже перенесла срок на 2011 год. И дело не только в себестоимости производства, но и в технологических проблемах, не решенных по сию пору.

Проблемы эти возникают на двух уровнях: в технологии изготовления органических светодиодов (Organic Light-Emmitting Diode, OLED) и в разработке на их основе реальных экранов. Чтобы разобраться в камнях преткновения, надо прежде всего понять: а что, собственно, OLED-технология нам обещает?

В начале 1990-х я прочел в журнале Elecronics про освоение промышленного выпуска долгожданных синих светодиодов. Сделала это в 1993 году японская компания Nichia, благодаря своему сотруднику Судзи Накамуре. Долгожданными они были потому, что красные, зеленые и желтые к тому времени уже выпускались в промышленных масштабах, а коротковолновая часть видимого спектра никак не поддавалась. Тогда мне показалось, что еще немного – и мы увидим светодиодные телевизоры с прекрасной цветопередачей и плоские (напомним, что тогда ни о каких ЖК-панелях соответствующих размеров, тем более полноцветных, еще и речи не шло). Потому что светодиод – идеальный компонент для построения цветовой триады пикселов, абсолютно черный в выключенном состоянии, могущий обеспечить большую яркость в состоянии включенном, и к тому же обладающий чистой спектральной характеристикой, далеко обгоняющей по насыщенности оттенка любые фильтры.

Но действительность оказалась куда прозаичнее. Во-первых, обычные светодиоды невозможно вырастить на единой подложке, хотя бы потому, что для разных цветов используются разные химические соединения. Во-вторых, даже если удастся их как-то объединить в матрицу, управлять ею будет очень трудно из-за того, что твердотельные светодиоды требуют довольно больших токов, в несколько миллиампер на каждый субпиксел, отчего даже небольшая матрица такого рода будет потреблять десятки и сотни ватт. Недаром в технологиях больших экранов для общественных мест предпочитают использовать капризную, но более простую в производстве и требующую относительно небольших токов плазму.

Выход нашелся в электролюминесценции в органических материалах, на основе которых сотрудники фирмы Kodak Чин Тенг и Стив Ван Слайк в 1987 году разработали первую разновидность OLED-технологии. Схематически устройство цветовой триады пикселов в OLED-дисплее показано на рис. 1. Пропуская ток между катодом и анодом, мы заставляем светодиод излучать, причем достаточное для свечения напряжение составляет всего 2,5 В, а при 4 вольтах яркость OLED достигает 1000 кд/м2 (что раза в два-три больше, чем у"обычного монитора")[Несмотря на то что OLED – это все-таки диод и первичной величиной для него является ток, разработчики чаще используют именно вольт-яркостную характеристику, не зависящую от размеров ячейки. – С.Л.]. Правда, для этого требуются довольно мощные токовые усилители-драйверы для каждого пиксела, ибо необходимый ток составляет до полумиллиампера.

При большом желании от OLED-ячейки можно получить яркость и в 100 тысяч кд/м2, то есть проблем с динамическим диапазоном теоретически здесь нет, но на практике, конечно, все упирается в потребление и в допустимую подводимую мощность – это не только токовые драйверы, ведь катоды делаются напылением из тонкой пленки алюминия с добавками щелочных металлов, а аноды – вообще из прозрачных проводящих материалов (типа оксидов индий-олово), и их высокое сопротивление тоже ограничивает величину допустимого тока. То есть потенциальные преимущества OLED-дисплеев, в первую очередь высокую контрастность, реализовать непросто, и дальше мы увидим, к каким ухищрениям приходится прибегать разработчикам.

Единственное преимущество OLED, заработавшее с самого начала: быстродействие ячеек, которое уже в первых лабораторных образцах достигало микросекунды. Правда, схемы управления снижают быстродействие до 10–100 мкс, но это все равно на порядок лучше, чем у самых быстродействующих ЖК-ячеек.

Профессор Ричард Френд вместе с группой химиков лаборатории Кембриджского университета в 1989 году разработал еще один вариант этой технологии под названием PLED (точнее, POLED – Polymer Organic Light-emitting Diode[Не путать с PHOLED (Phosphorescent OLED) – вариантом"обычного" OLED от Universal Display Corporation.]). Здесь вместо простых органических соединений используются полимеры. Будучи более простой в производстве[В частности, нашумевший способ производства дисплеев печатью на струйных принтерах связан именно с этой технологией.], PLED обладает меньшей эффективностью светоизлучения и худшими спектральными характеристиками, а долговечность ячеек у нее ниже, чем у"обычной" OLED.

Долговечность и представляет собой первую и одну из основных трудностей для разработчиков. Органика есть органика – она медленно, но неотвратимо деградирует, взаимодействуя с кислородом воздуха, водяными парами и компаундами, которые употребляются для герметизации. Наименьшей долговечностью отличаются синие субпикселы – считается, что их срок службы не превышает в среднем 10 тысяч часов, что приемлемо для мобильных телефонов, но недостаточно для ноутбуков и телевизоров. Компания DisplaySearch, занимающаяся исследованиями потребительской электроники, обнаружила, что яркость того самого Sony XEL-1 должна снижаться вдвое уже после 17 тысяч часов эксплуатации, хотя Sony гарантировала как минимум 30 тысяч.

Другая проблема – цветопередача. Это только в теории светодиоды обладают идеальными спектральными характеристиками, на самом же деле обеспечение нужной цветовой характеристики требует введения в органический материал добавок, которые лишь ухудшают стабильность. Поэтому многие разработчики склоняются к знакомой схеме: собственно матрица составляется из светодиодов белого свечения (для них достигнута долговечность порядка 20 тысяч часов), а цвета формируются обычными фильтрами. В пределе разница между ЖК-мониторами со светодиодной подсветкой и такими OLED-дисплеями, как видите, только в способе управления яркостью: в ЖК регулируют прозрачность фильтра, а OLED – яркость подсветки (что и в ЖК с динамической подсветкой широко используется). И еще неизвестно, что выгоднее, так как ЖК-ячейка управляется не током, а напряжением и в принципе требует энергию лишь для перезаряда соответствующей емкости (отчего, кстати, и быстродействие ее ниже). Поэтому для управления яркостью ЖК-ячейки (без учета, конечно, управления динамической LED-подсветкой, если она используется) не требуется манипулировать значительными токами.

А в OLED управление субпикселами, как мы говорили, требует достаточно мощных токовых драйверов. Можно привести такую цифру: для поддержки всего-навсего 128 пикселов в строке нагрузочная способность формирователя строк должна достигать почти 50 мА (при напряжении питания формирователя около 5 В); можете подсчитать, какую единовременную мощность потребует нормальная матрица для того же телевизора. Для преодоления этих ограничений придумали довольно сложный мультистрочный способ управления матрицей, когда в каждый момент времени горит только одна строка либо некий прямоугольный фрагмент экрана (и притом частично – полное многоцветное изображение"проявляется" за несколько циклов работы). При этом уровни токов для каждого пиксела, возможно, придется настраивать индивидуально, чтобы обеспечить равномерную яркость по всей площади экрана, а потом – по мере старения ячеек – еще и подстраивать дополнительно, поэтому строковые драйверы обычно делаются программируемыми (что еще больше усложняет конструкцию, а значит, и производство).

В обычной пассивной OLED-матрице, представляющей собой массив ячеек между перпендикулярными сетками анодов и катодов, используется знакомая по плазме схема управления яркостью через скважность, то есть через регулировку времени, в течение которого ячейка"горит" за один цикл работы. В практических конструкциях таким способом было трудно обеспечить достаточный динамический диапазон – мешает инерционность линий управления, для преодоления которой приходится вводить специальный этап"предзаряда", то есть быстрого доведения напряжения на ячейке до необходимой величины через заранее запасенную на конденсаторе энергию. Пассивные OLED-матрицы обычно отображают 262 тысяч цветов, а применяющиеся в реальных устройствах – еще меньше.

Для создания нормальных многоцветных экранов пришлось, увы, поступиться принципами и объединить органический материал с обыкновенной матрицей тонкопленочных транзисторов (TFT) на основе поликремния, хорошо знакомой по ЖК-мониторам. А соединение органики с кремнием только удорожает производство (какие уж тут струйные принтеры). Правда, такой AMOLED-дисплей (Active Matrix OLED) имеет все преимущества, приписываемые OLED в сравнении с ЖК – и лучшую цветопередачу, и повышенную яркость-контрастность, и высокое быстродействие, сравнимое с быстродействием ЭЛТ, и минимальную толщину, и даже, как ни странно, более низкое энергопотребление. Но практические достижения этой технологии в ее современном состоянии мы уже видели: экраны 2,2” для мобильников – да, телевизоры и мониторы мы пока встречаем, увы, только на выставках.

Одним из перспективных направлений считается разработка транзисторов на основе органических материалов. Это позволило бы изготавливать OLED с активной матрицей в едином технологическом процессе (в том числе и печатать на принтерах, почему нет), но пока мешает как минимум одно обстоятельство: из-за малой подвижности носителей заряда в органических полупроводниках быстродействие схем на их основе слишком мало. Если бы кому-нибудь удалось создать быстрый транзистор на органике, это сильно ускорило бы вывод OLED-технологий из ступора, но пока все подобные разработки существуют лишь в виде пресс-релизов исследовательских лабораторий.

Лично мне представляется весьма перспективным совсем иное применение OLED-технологий – для производства источников света. Не исключено, что мы их увидим у себя дома даже раньше OLED-телевизоров. OLED сравнимы по светоотдаче на каждый затраченный ватт с люминесцентными лампами, но лишены их недостатков, таких как сложные схемы управления, большое время"разгона" при включении, ограниченное число оттенков, потребность в хрупких вакуумных колбах, да еще и наполненных всякими вредными парами типа ртутных.

Крупнейшие производители осветительного оборудования (General Electric, Osram, Phillips) обещают"угостить" нас OLED-светильниками совсем скоро. В Европе это начинание поддерживает Еврокомиссия, которая привлекла к делу несколько университетских лабораторий. А в марте нынешнего года даже появились первые эксклюзивные OLED-светильники, исполненные известным"у них" дизайнером Инго Маурером, который так оценил потенциал новой технологии:"OLED-панели эстетически самодостаточны, их не нужно чем-то экранировать и как-то скрывать". За океаном представители General Electric выразили надежду, что коммерческие образцы OLED-светильников появятся к 2010 году.