B. Ansteuerungstechnologie innerhalb der Hardware

Matrixschaltungen / Betreiben der LEDs mit Überspannung

Die Matrixschaltung ist eine einfache Art der Ansteuerung, bei der weniger Hardwarebausteine verwendet werden. Dadurch entstehen allerdings Nachteile.

Bei der Matrixschaltung wird immer ein Block von LEDs zeilenweise und spaltenweise hintereinandergeschaltet, wie auf der unteren Abbildung zu sehen.

Sobald nun an eine Spalte und eine Zeile Strom und Masse angelegt werden, beginnt Strom durch den Verbraucher zu fließen, der im Schnittpunkt der angeschlossenen Zeile und Spalte liegt. Es wird sich hier die Regel zunutze gemacht, dass der Strom immer den kürzesten Weg wählt.

Vorteile der Matrixschaltung:

• Es werden weniger elektronische Schalter benutzt um die LEDs anzusteuern, da nicht jede LED einen eigenen Schalter benötigt. Hierdurch lassen sich Bauteilkosten einsparen.

Nachteile der Matrixschaltung:

• Dunkleres Bild
• Es können bei der Matrixschaltung immer nur die LEDs einer Zeile gleichzeitig angesteuert werden.
• Im unteren Bild sind das immer nur 16 der 128 LEDs gleichzeitig.
• Während eine Zeile angesteuert wird, sind die übrigen LEDs die in den anderen Zeilen liegen aus.
• Das führt dazu, dass die LEDs technisch betrachtet die meiste Zeit aus sind, was zur Folge hat, dass das Display deutlich dunkler ist als wenn alle LEDs gleichzeitig leuchten würden.

Kürzere Lebenszeit der LEDs

Um diesen Helligkeitsverlust auszugleichen, werden die LEDs bei Matrixschaltungen häufig mit überhöhtem Strom betrieben, wodurch die LEDs heller erscheinen. Hierdurch sinkt allerdings die Gesamtlebensdauer der LEDs.

Einzelne Ansteuerung der LEDs mit Hilfe von LED Treiber-Bausteinen

Dies ist die gebräuchlichste Art der Ansteuerung von LEDs auf Hardwareebene. Nahezu alle LED Displayhersteller die zeitgemäße LED Displays bauen, setzen solche Treiberbausteine ein, was diese Art der Ansteuerung quasi zum Standard bei LED Displays macht.

Bei dieser Art der Ansteuerung gibt es einen Spezialbaustein der eine Reihe von LEDs, beispielsweise 16, gleichzeitig ansteuern kann. Diesem Baustein werden die Farbinformationen für die LED-Pixel übergeben und der Baustein berechnet die Schaltzeiten der LEDs, so dass sich die gewünschte Farbmischung ergibt.

Vorteil der Einzelansteuerung mit LED Treiber-Bausteinen:

• Schnelle und gleichzeitige Ansteuerung der LEDs mit hohen Bildwiederholraten.
• Teilweise Kalibrierbarkeit der einzelnen LEDs

Nachteil der Einzelansteuerung mit LED Treiber-Bausteinen:

Die Umrechnung der Farbinformationen, oft auch noch das Berücksichtigen von Kalibrierungsdaten für jede einzelne LED, ist ein aufwändiger Prozess. Für alle 16 LEDs (Je nach LED Treiber Typ auch nur 8 LEDs) wird ein solcher Spezialbaustein benötigt der zum Einen teuer ist, und zum Anderen durch die hohe Rechenanforderung sehr warm wird.

Hierbei geht eine Menge Energie in Rechenleistung und somit in Wärme verloren.

Da die Spezialbausteine direkt in der Nähe der LEDs verbaut sind, strahlt diese Wärmeentwicklung auch auf die LEDs ab. LEDs sind generell sehr empfindlich was den Betrieb bei hohen Temperaturen angeht. Hierdurch sinkt die Lebensdauer der LEDs mit dem Steigen der Betriebstemperatur ab, was zu einem früheren "Defekt" führt bzw. eine Neuanschaffung des Displays erforderlich macht.

Zusammengefasst sind die Nachteile:

• erhöhter Stromverbrauch
• hohe Bauteilkosten
• Sinken der LED-Lebensdauer

Multiscanning mit LED Treiber Bausteinen:

Verschiedene Hersteller setzen ein sogenanntes "Multiscanning"-Verfahren ein, um Bauteilkosten bei der Herstellung von LED Displays zu sparen.

Definition:
Beim Multiscanning werden die teuren Elektronik Chips zum Ansteuern der LEDs so verschaltet, dass man mehrere Gruppen von LEDs abwechselnd mit demselben Chip ansteuern kann.

Folge:
Verwendet man Ansteuerungschips mehrfach, so dass LEDs abwechselnd angesteuert werden, hat dies zur Folge, dass die LEDs die gerade nicht angesteuert werden können aus sind.

Hierdurch sind immer einige LEDs ausgeschaltet, was zu einem dunkleren Display führt.

Verwendet man beispielsweise einen Chip für die achtfache Menge an LEDs, so ist das Display durchschnittlich nur ein Achtel so hell, als wenn man jede LED wirklich gleichzeitig ansteuern würde.

Um diesen Helligkeitsverlust auszugleichen übersteuern die Hersteller die LEDs häufig mit einer zu hohen Spannung. Da die zu hohe Spannung immer nur sehr kurz anliegt, funktioniert dieses Verfahren zwar, allerdings sinkt hierdurch die Lebensdauer der LEDs. Hier wird also letztlich am falschen Ende gespart, da man zwar Bauteilkosten zu Beginn einspart, das Display allerdings früher ersetzen muss und dadurch wieder erheblich Geld verliert.

deset-patentierte Ansteuerungstechnologie

deset hat eine eigene Technologie zur Ansteuerung von LEDs auf Hardwareebene entwickelt.

Von der Funktionsweise her rechnet deset die Schaltzeiten der LEDs nicht mehr wie im vorhergehenden Beispiel innerhalb eines Hardwarechips im Display um, sondern führt diese Berechnungen für alle LEDs schon vorher im Ansteuerungscomputer durch. Hierdurch ergeben sich enorme Vorteile unter Beibehaltung der Vorteile durch LED-Treiber-Bausteine.

Die Vorteile sind:

• Schnelle und gleichzeitige Ansteuerung der LEDs mit hohen Bildwiederholraten.
• Kalibrierbarkeit der einzelnen LEDs
• Bildwiederholrate von 1.600 Hz und höher ohne erhöhten Strombedarf
• Keine Wärmeentwicklung
• Volles Ausschöpfen der LED-Lebensdauer ohne Eigenwärme im Display
• Geringster Stromverbrauch auf dem Markt!
• Günstigere Herstellungskosten als bei Verwendung von Spezial-LED-Treibern

Abschließend gilt es zu sagen: ein LED Display von deset ist die sinnvollste Wahl für Standardanwendungen im LED Display-Bereich wie Werbung, Informationsanzeigen, Leuchtreklamen, Public Viewing etc.

Durch die besondere Art der Ansteuerung sparen Sie spürbar Strom bei geringeren Anschaffungskosten und erhalten mindestens die gleiche Güte wie bei anderen Qualitätsanbietern.

Nur bei Spezialanwendungen kann es sein dass andere Displays für die Anwendung geeigneter sind; ähnlich wie es sich beispielsweise bei normalen Fotoapparaten und High-Speed-Kameras für Natur- oder Wissenschaftsfotographie verhält.

Sprechen Sie einfach persönlich mit uns, wir beraten Sie jederzeit ehrlich und kompetent.

Vergleichsrechnung Stromverbrauch:

Ein Display mit einer Größe vom 20m² verbraucht im Dauerbetrieb pro Monat:

Normal: 800 W / m² = 11520 KWh pro Monat -> 2.304,- EUR
Effizient: 400 W / m² = 5760 KWh pro Monat -> 1.152,- EUR
deset: 100 W / m² = 1440 KWh pro Monat -> 288,- EUR
(bei Stromkosten von 20 Cent pro KWh)