Die Entwicklung der Bildschirme: LED-Technik

LED-Hintergrundbeleuchtung (umgangssprachlich LED-Monitor)

LED (Light Emitting Diode, deutsch: lichtemittierende Dio­de) ist das aktuelle Schlagwort in der Technikwelt. Vor einigen Jahren kamen die Leuchtdioden nur als Anzeige von Betriebszuständen in elektronischen Geräten zum Einsatz. Inzwischen hat sich die Lichtausbeute der LEDs so stark verbessert, dass sie sogar in Taschenlampen eingesetzt werden. Da liegt es nahe, die energiesparenden Lichtbringer auch als Hintergrundbeleuchtung von LCDs einzusetzen.

Bisher kommen als Hintergrundbeleuchtung hinter den Flüssigkristallen Kaltkathodenröhren zum Einsatz. Zwei bis vier solcher Röhren befinden sich am Rand des LC-Displays, per Folie wird das Licht möglichst gleichmäßig über die gesamte Bildfläche verteilt. Die Nachteile dieser Leuchtröhren ist, dass sie den Großteil des Stroms im Display verbrauchen und dass umweltschädliche Stoffe zum Einsatz kommen. Vor allem das verwendete Quecksilber ist bei unsachgemäßer Entsorgung ein Problem. LEDs hingegen beinhalten keine gefährlichen Substanzen und benötigen theoretisch auch weniger Energie.

Quelle: Acer Das Bild zeigt den Aufbau einer einzelnen Leuchtdiode. LEDs, die als Hintergrund­beleuchtung eingesetzt werden, sind meist direkt auf einer Platine aufgebracht. Eine Leuchtdiode besteht aus einem Halbleiterkristall, der in eine Reflektorwanne eingebettet ist. An den Stromkreis wird die LED per Anode und Kathode angeschlossen. Das Halbleitermaterial bestimmt die Leuchtfarbe, für eine rote LED kommt zum Beispiel ein Gallium-Arsenid-Phosphid-Substrat zum Einsatz, für Grün hingegen wird das Arsenid weggelassen.

Einen preiswerten Ansatz, um eine LCD-Hintergrundbeleuchtung zu realisieren, bieten sogenannte White LEDs (weiße LEDs). Dabei handelt es sich eigentlich um blau leuchtende Dioden, die eine gelbe Phosphorschicht erhalten. Das blaue vermischt sich mit dem gelben Licht, sodass weißes Licht entsteht. Der Nachteil dieser Lösung ist der eingeschränkte Farbraum - nach den NTSC-Spezifikationen (National Television Systems Committee) beträgt er nur 67 Prozent, außerdem muss die Farbtemperatur schon während der Produktion der LEDs festgelegt werden. Daher bieten LC-Displays mit weißen Leuchtdioden keine satten Farben und eignen sich nur eingeschränkt zur Bildbearbeitung.

Deutlich aufwendiger ist der Einsatz von sogenannten RGB-LEDs. Dabei kommen drei Leuchtdioden in den Farben Rot, Grün und Blau zum Einsatz. Leuchten alle drei Dioden gleich stark, entsteht ein weißes Licht, welches einen erweiterten Farbumfang ermöglicht. Zudem kann die Farbtemperatur nachträglich geändert werden.

Acer gibt beispielsweise für die in eigenen LCDs eingesetzte LED-Technik einen Farbraum von 105 Prozent (NTSC) an. Ein Kaltkathodenbildschirm kommt nur auf 75 Prozent. Die RGB-LED-Technik ermöglicht also hochwertige LC-Displays, die sich mit dem entsprechenden Panel (PVA, IPS usw.) sehr gut zur Bildbearbeitung eignen. Allerdings gibt es auch bei RGB-LEDs einen Nachteil: Durch den Einsatz von drei Leuchtdioden pro Lichtpunkt verdreifacht sich auch der Strombedarf gegenüber weißen LEDs. Daher verbrauchen Flüssigkristallbildschirme mit RGB-Dioden kaum weniger Strom als LC-Displays mit Kaltkathodenröhren.

Quelle: Acer Die Leuchtdioden werden je nach Monitortyp über die gesamte Fläche des Bildschirms angeordnet oder nur seitlich angebracht. Ein weiterer wichtiger Vorteil der LED-Technik ist, dass damit sehr flache Monitore (unter 1 Zentimeter) gebaut werden können. Dazu werden die Leuchtdioden am Rand des LCDs angeordnet und das Licht wird über Diffusorplatten über den gesamten Bildschirm verteilt. Der Fachbegriff für diese Technik ist Edge Type. Das Gegenstück dazu wird als Direct Type bezeichnet. Dabei werden die LEDs direkt hinter dem Flüssigkristallmodul angebracht. Zusätzliche Diffusorfolien verteilen das Licht gleichmäßig. Durch Direct Type werden Monitore zwar dicker, aber es können einzelne Bereiche des Bildes über die Hintergrundbeleuchtung abgedunkelt werden, was wiederum zu einem höheren Kontrastverhältnis führt - mehr dazu im Extrakasten.

Obwohl die LED-Technik viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Leuchtröhren bietet, gibt es noch technische Mängel: Im Gegensatz zum weit verbreiteten Glauben über LEDs entwickeln die kleinen Leuchtdioden auch Wärme. Diese Hitze muss effektiv abgeführt werden, da zu viel Wärme zu einer verkürzten Lebensdauer von LEDs führt. Dieser Zeitraum kann im schlechtesten Fall auf 20 Prozent des nominellen Wertes (in der Regel 15.000 Stunden) fallen.

Artikel teilen

Der Bildschirm ist die Schnittstelle zwischen Ihnen und der virtuellen Welt. Grund für PC Games Hardware, einen Blick auf das zu werfen, worauf Sie gerade Ihre Augen richten.

Per E-Mail versenden

31

1. Seite 1 Die Entwicklung der Bildschirme: Einführung
2. Seite 2 Die Entwicklung der Bildschirme: Röhrenmonitore
3. Seite 3 Die Entwicklung der Bildschirme: Flachbildschirme
4. Seite 4 Die Entwicklung der Bildschirme: LED-Technik
5. Seite 5 Die Entwicklung der Bildschirme: Beamer
6. Seite 6 Die Entwicklung der Bildschirme: OLED-Displays