LEDpedia

Der Blog rund um LED Videowalls und DOOH

Qualitätskriterien bei LED Displays 2019

Teil 1.: LED´s

 

Vorwort

 

Eine Videowall ist nur so gut wie die Summe Ihrer Teilkomponenten. Jede dieser Komponenten hat einen mehr oder wenigen großen Einfluss auf die Bildqualität und die Zuverlässigkeit der Anlage. Zudem hat sich der Stand der Technik von LED Displays in den letzten 10 Jahre rasant weiterentwickelt. Das hat dazu geführt, dass die Palette an Produkten beinah unüberschaubar groß geworden ist.  Die technischen Unterschiede dieser Produkte spiegeln sich dabei in Bildqualität und Lebensdauer, aber auch im Preis wieder.

Der Käufer eines LED Displays sollte diese Details kennen und wissen welche Fragen er stellen muss bevor er sich für ein Produkt entscheidet. Nur so kann er sich sicher sein, dass Angebote von verschiedenen Herstellern auch vergleichbar sind. Dieses Papier soll Ihm dabei helfen.

 

LED´s

 

LED´s sind, schon allein durch die große Menge die für ein Display benötigt wird, ein Hauptkostenfaktor. Gleichzeitig bestimmt die Qualität der LED maßgeblich die Lebensdauer der Anlage.  Außerdem hat die LED Selektion entscheidenden Einfluss auf Farbwiedergabe, Homogenität und Kontrast des Displays.

 

1. Degradation

 

LED´s verlieren über ihre Betriebsstunden an Helligkeit. Außerdem ändert sich die Farbwiedergabe und die Flussspannung . Diese sogenannte Degradation hat somit entscheidenden Einfluss auf die Lebensdauer der Anlage. Grundsätzlich unterscheidet man 2 LED Qualitäten durch die Art des sog. "Bonding".

 

 

 

 

Als Bonding bezeichnet man die Verbindung zwischen Halbleiter und den Aschlusspads der LED. Diese kann in Kupfer oder Gold ausgeführt sein.  Kupfer ist die preisgünstigere Lösung, Gold verspricht eine geringere Degradation und somit längere Lebensdauer. Natürlich haben aber auch noch andere Faktoren (vor allem thermische) Einfluss auf die Lebensdauer trotzdem haben Vergleichstests zwischen Gold und Kupfer eine um etwa 30% größere Lebensdauer ergeben.

 

Folgendes Beispiel zeigt die Unterschiede bei vergleichbaren LED Typen :

 

a) Nationstar gold wire :

 Helligkeitsverlust nach 1 Jahr max. 2,5% , 5-7,5% in jedem folgenden Jahr

 Lebensdauer: 5 - 7 Jahre

 

b) Kinglight copper wire :

 Helligkeitsverlust nach 1 Jahr max. 5 % , 7 - 10 % in jedem folgenden Jahr

 Lebensdauer: 3 - 5 Jahre

 

Da LED´s über Ihre Betriebszeit an Helligkeit abbauen und nur selten total ausfallen haben die Hersteller als Ausfallkriterium einen durchschnittlichen Helligkeitsverlust >30% festgelegt. Ein Display sollte deshalb so konzipiert sein, dass es auch über diesen Zeitpunkt hinaus weiter betrieben werden kann - und das bei besten Bildeigenschaften (Homogenität, Helligkeit). Wir erreichen das durch eine Rekalibrierung der Anlage und Leistungsreserven die wir schon bei der Konzeption des Displays vorsehen.

 

 

2. Binning

 

Eine weiterer wichtiger Qualitätsfaktor ist die Farbwiedergabe und Homogenität einer Videowall. Auch diese Eigenschaften werden hauptsächlich von den LED´s bestimmt. Bedingt durch den Herstellungsprozess aber auch der Quantennatur von Prozessen im subatomaren Bereich lassen sich keine identischen LED´s  herstellen. Vielmehr streuen LED´s , bezüglich Lichtstrom, Farbe und Flussspannung . Deshalb sortieren die Hersteller Ihre LED´s nach sog. "BIN´s". Um nun ein homogenes Bild zu garantieren sollten aber alle Pixel möglichst identisch sein. Das bedeutet es sollte

 a) möglichst nur ein BIN Wert verwendet werden

 b) die BIN Bereiche so schmal definiert sein, dass der Betrachter keine  Helligkeits- oder Farbunterschiede innerhalb eines BINs wahrnehmen kann.

Der Farbort, der jede LED charakterisiert, sollte darum innerhalb der sog. Mac Adam Ellipsen liegen. In diesen Bereichen kann ein Betrachter keine Farbunterschiede wahrnehmen.

 

CIE Farbdiagramm mit Mac Adam Ellipsen

 

3. Kontrast

 

Der Kontrast eines Displays wird durch das Verhältnis der Bildhelligkeit bei hellstem (100% weiss) und dunkelstem (0% weiss) Inhalt charakterisiert. Dieser dunkelste Wert ist davon abhängig wie stark die Displayfäche, bei ausgeschalteten LED´s "reflektiert". Achten sie deshalb darauf , dass die verwendeten LED´s auf jeden Fall schwarze Gehäuse (= "black frame") besitzen. "Black face" LED´s verfügen außerdem über eine mattschwarze, nicht reflektierende Optik und erhöhen den Kontrast noch weiter:

 

 

                          

                                         black frame                                 vs.                                    black face

 

4. aktueller Stand der Technik - Ausblicke

 

Besonders hinsichtlich der Pixelabstände haben sich durch neue Bauformen und Technologien ganz neue Möglichkeiten ergeben. Der Vollständigkeit halber wollen wir deshalb auf die sogenannten Mini LED´s und Micro LED´s hinweisen.

 

a) Mini Leds

 

Bei Mini LED´s handelt es sich um mehrere Pixel in einem einzelnen Gehäuse für Pixel Pitches < 1mm. So bietet die IMD-09T von Nationstar einen Pixel Pitch von 0.91mm . Die Matrix aus 4 Pixeln ist dabei intern so verdrahtet , dass nur noch die Treiber und Zeilenanschlüsse herausgeführt werden. Das erleichtert das Layout des LED Moduls.

 

 

                                                                                               IMD-09T Mini LED

 

b) Micro LED´s

 

Micro Led´s erlauben noch kleinere Pixelabstände (bis hin zu Monitoren, Tablets). Hier werden die Halbleiter direkt auf die Leiterplatte appliziert und durchkontaktiert. Das erfordert komplett  neue Herstellungsmethoden und Technologien. Diese sogenannte COB (Chip on Board) Technik ist momentan noch sehr teuer da Fehler innerhalb der Matrix nur schwer zu vermeiden sind und deshalb ein entsprechend großer Ausschuss während der Produktion entsteht. Hersteller die an dieser Technologie arbeiten setzen deshalb momentan noch auf kleinformatige Module mit einigen hundert Pixeln die dann wiederum zu größeren Einheiten verbunden werden.

 

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LED´s sind die Kernkomponenten LED Displays und massgeblich für die Bildqualität und den Preis verantwortlich