LED-displays
Anatomie van een LED-scherm: van chip tot kast
Een LED-scherm lijkt één geheel, maar het is een opbouw van laagjes: van de microscopische chip die licht maakt tot de waterdichte kast die alles beschermt. Hier zie je elk niveau.
Een groot LED-scherm is eigenlijk gemaakt van heel veel piepkleine lampjes: de LED’s. Die lampjes staan netjes in rijen op plaatjes (printplaten), en al die plaatjes zitten samen in een stevige, waterdichte kast.
Elk lampje heeft drie onderdelen: een minuscuul chipje dat het licht maakt, een glanzend kommetje eronder dat het licht naar voren kaatst, en een lensje dat het licht vergroot en de juiste kant op stuurt.
Een outdoor LED-scherm bestaat uit losse LED’s of clusters van LED’s, gesoldeerd op printplaten die in een weerbestendige kast zitten. Van klein naar groot: chip → LED-lamp → pixel → module/paneel → kast.
De LED-lamp van binnen
Een LED-lamp bevat een LED-chip (of ‘die’) die het licht produceert. De chemische samenstelling van de halfgeleiderlagen (epitaxie en substraat) bepaalt de golflengte, en dus de kleur. Onder de chip kaatst een reflectorkommetje het licht naar voren; dat kommetje doet ook dienst als minpool (kathode), terwijl een draadje de pluspool (anode) vormt. Een lens vergroot het licht en bepaalt de kijkhoek (typisch 30° of 70°).
Pixel, module en kast
Eén pixel bestaat uit een cluster LED’s (bij volkleurschermen een rode, groene en blauwe). Pixels staan op modules; modules vormen samen het scherm. In de kast zitten naast de LED-panelen ook de voeding en de communicatie-elektronica. Voor buitengebruik is die kast afgedicht volgens een IP-beschermingsgraad.
De opbouw is hiërarchisch: halfgeleiderchip (die) → package (LED-lamp) → pixel → module/tile → cabinet. De die zet bij stroomdoorgang elektrische energie om in smalbandig licht; epitaxie en substraat (bv. AlInGaP voor rood, InGaN voor groen/blauw) bepalen de golflengte. Een reflectorcup en lens/encapsulant verzamelen, beschermen en richten het licht; de lens legt de kijkhoek vast.
Packagingtechnologie
Hoe de chips verpakt worden, bepaalt de haalbare pixelpitch. Bij discrete (DIP)-LED’s heeft elke kleur een eigen behuizing met doorgestoken pootjes; bij SMD zitten R, G en B samen in één oppervlakgemonteerd pakketje; bij COB liggen de kale chips rechtstreeks op de print onder een harslaag. Zie het artikel discrete vs SMD.
Systeemcomponenten
Achter de LED-panelen zit een keten van voeding(en), ontvangstkaarten en een controller/processor die het beeldsignaal verdeelt. De kast biedt thermische afvoer en, voor outdoor, een IP-rating tegen stof en water (front en achterzijde kunnen verschillende klassen hebben). Helderheid, refreshfrequentie en kleurdiepte worden door die elektronica aangestuurd.