LED­werbetafel

LED – KLEINER BAUSTEIN FÜR GROSSSE BILDER Die LED-Technologie hat sich in den vergangenen Jahren deutlich weiterentwickelt. Damit ist sie auch in alltäglichen Anwendungen auf dem Vormarsch und löst in vielen Bereichen die Glühlampe ab. Verkehrsampeln oder die Scheinwerfer moderner PKW-Modelle sind Beispiele aus dem täglichen Leben, die diese Tatsache verdeutlichen. Im Bereich der Videodisplays ist LED mittlerweile Standard und wird es – unter steter Verfeinerung der Technik – in absehbarer Zeit auch bleiben. LEDs ermöglichen bei vergleichsweise geringer Stromaufnahme eine hohe Effizienz und verfügen bei sehr geringer Empfindlichkeit gegenüber mechanischer Einwirkung über eine sehr lange Lebensdauer. LEDs (Licht Emittierende Dioden bzw. Light Emitting Diodes) funktionieren mittels der Elektrolumineszenz. So wirkt sich auch der Öffnungswinkel der Diode auf die Strahlungsleistung aus. Eine Diode leuchtet, wiederum im Gegensatz zu einer Glühbirne, innerhalb eines deutlich abgegrenzten Spektrums, das Resultat ist eine klarere, intensivere Abstrahlung. Unter anderem als Ein-Aus-Signal technischer Geräte oder auch als Quelle des Infrarot-Signals einer Fernbedienung kommen Dioden einzeln zum Einsatz. Bei komplexeren Anwendungen, wie eben als Medium zu Darstellung von Videosignalen, sind Gruppen von LEDs auf Platinen im Einsatz. Für die monochrome Darstellung reichen einfarbig strahlende Dioden. Sobald aber mehrfarbige Bilder wiedergegeben werden, sind auf Grundlage des additiven Farbmodells drei Dioden erforderlich, um gemeinsam das gesamte Spektrum abbilden zu können – eine rote, eine grüne und eine blaue (RGB-Modell). Die Stromzufuhr durch zwei verschieden gepolte Halbleiter (An-ode/Kathode), die den „Kristall“ der Diode bilden und zum Beispiel aus Gallium-Ver-bindungen bestehen, bewirkt – stark vereinfacht beschrieben –, dass Elektronen Strahlungsenergie abgeben, die als Licht in Erscheinung tritt. Zur einzelnen Leuchtdiode, die zum Beispiel 3 mm oder 5 mm Durchmesser hat, gehören unter anderem auch eine klare Hülse als Linse und ein Reflektor. Eine unterschiedliche Ausprägung dieser Bauteile sowie Material­zusammen­setzung resultiert in unterschiedlichen Charakteristika des Lichts, der Bündelung und Strahlungsweite. Leuchtioden erzeugen im Gegensatz zu Glühlampen kein Licht, das sich frei ausbreitet, sondern eine punktuelle Strahlung. Die kleinste Einheit zur Definition eines Bildpunkts ist der Pixel. Drei LEDs stellen jeweils eine Einheit, einen Pixel, dar. Je mehr Pixel pro Fläche bereitstehen, desto höher ist die resultierende Auflösung des Gesamtbilds (und der Preis des Geräts). Ein Parameter bei der Beschreibung von Videowalls ist immer der Pixelabstand. Gemeint ist der Abstand von Mittelpunkt zu Mittelpunkt benachbarter Dioden, und beschrieben ist mit dem jeweiligen Wert die physikalische Auflösung. Die Werte bewegen sich innerhalb einer Bandbreite von etwa 3 mm bis 25 mm, wobei ein kleinerer Abstand das feinere, höher aufgelöste Bild ergibt. Ein weiterer Parameter, der sich hieraus ergibt und die Bedeutung des Pixelabstands relativiert, ist der Abstand des Betrachters zum Bild. Eine Plakat ist darauf ausgelegt, mit einem gewissen, als normal empfundenen Abstand betrachtet zu werden – tritt der Leser unmittelbar an die Plakatwand, nimmt das Auge kein zusammenhängendes Bild mehr wahr, sondern erkennt nur noch einzelne Punkte eines vierfarbigen Rasters. Ein Magazin hingegen wird kaum jemals weiter als 50 cm vom Auge entfernt gehalten. So sind auch unterschiedliche Arten von Videowänden auf unterschiedliche Betrachtungsabstände ausgelegt. Indoor-Modelle unterscheiden sich von Outdoor-Modellen selbstverständlich in punkto Wetterfestigkeit des Gehäuses. Als Faustregel kann gelten, dass der Pixelabstand, nicht in Millimetern, sondern in Metern angewandt, auch dem Mindestsichtabstand entspricht. 20 mm Pixelabstand bedeuten demnach rund 20 m Mindestsichtabstand. Freilich haben die Bildingenieure Technologien entwickelt, die geeignet sind, trotz eines großen Pixelabstand eine vergleichsweise hohe Auflösung zu erreichen: virtuelle Pixel – virtuell, weil ein Teil der Wirkung aus der Software-Steuerung resultiert, die vier Dioden pro Pixel zu Grunde legt (eine zusätzliche rote). Als Schnittmenge zwischen benachbarten Bildpunkten entstehen auf diese Weise zusätzliche – virtuelle, nicht physisch existente – Pixel. Eine Verfeinerung der LED-Technologie auf Hardware-Ebene brachte die Einführung von SMD (Surface Mounted Device). Während herkömmliche Dioden mit Drähten einzeln auf die Platine gesteckt sind, fassen SMD-LEDs jeweils drei Dioden, per Oberflächenmontage verlötet, in einem Gehäuse auf einer Platine zusammen. Diese elegantere und teuerere Lösung lohnt sich jedoch nicht unter allen Umständen für große Outdoor-Videowalls; der dank der speziellen SMD-Bauweise ermöglichte geringe Pixelabstand und die hohe Bildqualität kommt in erster Linie Geräten mit geringem Sehabstand im Indoor-Bereich zu Gute oder bei High-End-Videobanden und definiert dort die Oberklasse. LEDs und SMDs unterschiedlicher Hersteller oder Machart weisen mitunter deutliche Unterschiede in Sachen Charakteristik auf. Die jeweilige Beschaffenheit bildet die Grundlage für die Qualität eines gesamten Systems, entscheidend ist aber immer die Zusammenstellung aller Komponenten und deren Verarbeitung und Steuerung. Wesentlich für das Bildergebnis ist nicht zuletzt auch die Prozessorleistung in Zusammenhang mit der Farbtiefe. Mit „Farbtiefe“ wird die Bandbreite angegeben, in der einzelne Pixel Helligkeits­abstufungen der Grundfarben Rot, Grün und Blau wiedergeben können. 8 Bit bezeichnen pro Farbe 256 Abstufungen, also insgesamt 16,8 Mio. mögliche Farben pro Pixel – eine beinahe unvorstellbare Zahl, und in der Tat ist das menschliche Gehirn im Grunde nicht darauf ausgelegt, und solch differenzierte Werte wahrnehmen zu lassen. Die Grenze liegt hier bei 6 bis 8 Bit. Die deutlich größere Farbtiefe, die in der elektronischen Bilderzeugung und -Wiedergabe angewendet wird, hat ihre Begründung in der Möglichkeit, auf diese Weise Bilder dynamischer an das Umgebungslicht anpassen zu können und auch den Kontrast zu regeln.  Eine derzeit maximale Farbtiefe und Farbbrillianz wird mit 18 Bit erreicht, jedoch ist ein solcher Wert allein nicht als positives Qualitätskriterium einer LED-Anlage zu verstehen. Hier können 12 Bit mehr als ausreichend sein, um ein hervorragendes Bildergebnis zu erzielen. Als weiterer Faktor kommt die in der Einheit Hertz beziehungsweise Megahertz (Hz/MHz) angegebene Bildaufbaurate hinzu. Feine Farb- und Graustufen­übergänge in bewegten Bildern werden auf einer Videowall durch extrem kurze Bildfolgen simuliert – eines von vielen Beispielen dafür, dass die im Gehirn vollzogene Interpretation dessen, was das Auge sendet, als optische Täuschung funktioniert. Der Prozessor veranlasst das Ein- und Ausschalten der einzelnen Dioden in Frequenzen, die in der Größenordnung von Nanosekunden liegen. Hierbei ist für eine gute Videowall vielmehr das sinnvolle Zusammenspiel zwischen Farbtiefe und Prozessorleistung entscheidend als isolierte Werte der Superlative, die jeweils möglich wären. Die Praxistauglichkeit extremer Prozessorleistung endet zudem an jenem Punkt, ab dem die durch die Millionen von Schaltvorgängen erzeugte elektromagnetische Abstrahlung die Toleranzwerte überschreitet. Die Leuchtdichte beziehungsweise Helligkeit eines LED-Systems wird in der Einheit „NIT“ angegeben. Im Outdoor-Bereich sind gut 5.000 NIT üblich, erreicht werden derzeit  bis zu 8.000 NIT. Allerdings ist dieser Wert immer in Relation zu weiteren Parametern des Systems sowie der Lichtsituation in der Umgebung und dem Verwendungsweck zu betrachten – „Viel hilft viel“ ist bei der Kaufentscheidung für eine Videowall längst nicht in jedem Fall die angeratene Faustregel. Nach dem Motto „think big“ werden heutzutage auch ganze Fassaden mit LEDs bestückt – mittels Profilen, die kleinere Einheiten von LED-Modulen tragen und in einem Abstand montiert werden, der immer noch eine hohe Transpa-renz ermöglicht, wenn dies nötig ist. Und was an Fassaden praktiziert wird, funktioniert auch beim Fußboden – als Wegeleitsystem mit allen Möglichkeiten, animierte Werbung und Informationen zu zeigen und gleichzeitig als spektakuläre Raumgestaltung. Aber die Möglichkeiten enden nicht bei starren Formen. LED-Module können geschwungenen Wänden folgen oder sogar auf flexiblen Trägern montiert werden, womit auch freie Formen möglich sind. Individuelle Sonderlösungen erweitern das Spektrum noch erheblich.