LED-Displays
Anatomie eines LED-Bildschirms: vom Chip zum Gehäuse
Ein LED-Bildschirm wirkt wie ein Ganzes, ist aber ein Aufbau aus Schichten: vom mikroskopischen Chip, der Licht erzeugt, bis zum wasserdichten Gehäuse, das alles schützt. Hier siehst du jede Ebene.
Ein großer LED-Bildschirm besteht eigentlich aus sehr vielen winzigen Lämpchen: den LEDs. Diese Lämpchen stehen ordentlich in Reihen auf kleinen Platten (Leiterplatten), und all diese Platten sitzen zusammen in einem stabilen, wasserdichten Gehäuse.
Jedes Lämpchen hat drei Teile: einen winzigen Chip, der das Licht erzeugt, ein glänzendes Schälchen darunter, das das Licht nach vorn wirft, und eine Linse, die das Licht vergrößert und in die richtige Richtung lenkt.
Ein Außen-LED-Bildschirm besteht aus einzelnen LEDs oder LED-Clustern, die auf Leiterplatten gelötet sind, welche in einem witterungsbeständigen Gehäuse sitzen. Von klein nach groß: Chip → LED-Lampe → Pixel → Modul/Panel → Gehäuse.
Die LED-Lampe von innen
Eine LED-Lampe enthält einen LED-Chip (oder „Die“), der das Licht erzeugt. Die chemische Zusammensetzung der Halbleiterschichten (Epitaxie und Substrat) bestimmt die Wellenlänge und damit die Farbe. Unter dem Chip wirft ein Reflektorschälchen das Licht nach vorn; dieses Schälchen dient zugleich als Minuspol (Kathode), während ein Drähtchen den Pluspol (Anode) bildet. Eine Linse vergrößert das Licht und legt den Betrachtungswinkel fest (typischerweise 30° oder 70°).
Pixel, Modul und Gehäuse
Ein Pixel besteht aus einem Cluster von LEDs (bei Vollfarbbildschirmen einer roten, grünen und blauen). Pixel sitzen auf Modulen; Module bilden zusammen den Bildschirm. Neben den LED-Panels beherbergt das Gehäuse auch das Netzteil und die Kommunikationselektronik. Für den Außeneinsatz ist dieses Gehäuse nach einer IP-Schutzart abgedichtet.
Der Aufbau ist hierarchisch: Halbleiterchip (Die) → Package (LED-Lampe) → Pixel → Modul/Tile → Cabinet. Der Die wandelt bei Stromdurchgang elektrische Energie in schmalbandiges Licht um; Epitaxie und Substrat (z. B. AlInGaP für Rot, InGaN für Grün/Blau) bestimmen die Wellenlänge. Ein Reflektorbecher und Linse/Verguss sammeln, schützen und richten das Licht; die Linse legt den Betrachtungswinkel fest.
Packaging-Technologie
Wie die Chips verpackt werden, bestimmt den erreichbaren Pixelpitch. Bei diskreten (DIP-)LEDs hat jede Farbe ein eigenes Gehäuse mit durchgesteckten Beinchen; bei SMD sitzen R, G und B zusammen in einem oberflächenmontierten Päckchen; bei COB liegen die nackten Chips direkt auf der Platine unter einer Harzschicht. Siehe den Artikel diskret vs. SMD.
Systemkomponenten
Hinter den LED-Panels sitzt eine Kette aus Netzteil(en), Empfangskarten und einem Controller/Prozessor, der das Bildsignal verteilt. Das Gehäuse bietet Wärmeabfuhr und, für den Außeneinsatz, eine IP-Schutzart gegen Staub und Wasser (Front und Rückseite können unterschiedliche Klassen haben). Helligkeit, Bildwiederholrate und Farbtiefe werden von dieser Elektronik gesteuert.