Welche Scan-Modi werden bei LED-Anzeigen verwendet?

Da sich die LED-Display-Technologie weiterentwickelt, erwarten Menschen eine höhere Helligkeit, flüssigere Bildwiederholraten und eine insgesamt bessere Stabilität. Einer der entscheidenden Faktoren, der diese Leistungsmerkmale bestimmt, ist der in einem LED-Bildschirm verwendete Scan-Modus. Das Verständnis der Scantechniken von LED-Displays hilft Käufern, das richtige Produkt auszuwählen, besonders wenn Helligkeit, Kosten und Bildqualität wichtig sind.

Ein LED-Display enthält Tausende – oder sogar Millionen – von LED-Lampen. Wenn alle LED-Pixel gleichzeitig beleuchtet würden, bräuchte der LED-Treiber-IC eine extrem große Anzahl an Pins, was die Schaltung kompliziert und sehr teuer machen würde. Daher verwenden LED-Displays eine zeitliche Multiplexsteuerung, bei der Zeilen oder Spalten von LEDs nacheinander statt gleichzeitig aufleuchten. Diese zeitgesteuerte Methode wird als Scan-Modus des LED-Displays bezeichnet.

Arten von LED-Display-Scan-Modi

LED-Display-Scan-Modi lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen:

• Statische Ansteuerung
• Dynamische Ansteuerung (Scan-Ansteuerung)

Unter den beiden Varianten sind dynamische Scan-LED-Anzeigen weitaus verbreiteter, da sie die Hardwarekosten senken und gleichzeitig eine stabile Leistung gewährleisten.

1. Statische LED-Anzeige

Eine statische LED-Anzeige weist jeder LED-Lampe einen dedizierten Treiberkanal zu. Da jedes Pixel kontinuierlich beleuchtet bleibt, erreichen statische Screeens eine äußerst hohe Helligkeit und hervorragende Bildstabilität. Sie flimmern nicht, und Kameras können sie ohne Zeilen oder Verzerrungen aufnehmen.

Statische LED-Anzeigen benötigen jedoch deutlich mehr Treiber-IC-Pins, wodurch sie erheblich teurer sind. Daher werden sie normalerweise nur in hochwertigen oder professionellen LED-Anwendungen eingesetzt, wie beispielsweise in Rundfunkstudios und Premium-Innenraumanzeigen.

Hauptmerkmale statischer LED-Anzeigen:

• Sehr hohe Helligkeit
• Extrem stabiles Bild ohne Flimmern
• Höchste Kamerakompatibilität
• Hohe Kosten aufgrund der größeren Anzahl an Treiber-ICs

2. Dynamische LED-Anzeige (Scanning-Modus)

Eine dynamische Scan-LED-Anzeige verwendet die zeitliche Multiplextechnik. Bei dieser Struktur sind LED-Leuchten in einer Matrix aus Zeilen und Spalten angeordnet. Der LED-Treiber-IC teilt seine Anschlüsse in Zeilenauswahlanschlüsse und Spaltendatenanschlüsse auf. Durch schnelles Umschalten der jeweils aktiven Zeile lässt das System jede Zeile nacheinander in schnellen Zyklen aufleuchten.

Aufgrund des Beharrungseffekts des menschlichen Auges (ca. 1/24 Sekunde) nehmen die Augen die LEDs als kontinuierlich hell wahr, obwohl zu jedem Zeitpunkt nur ein Teil des Bildschirms beleuchtet ist.

Die dynamische LED-Abtastung reduziert den Einsatz von Treiber-ICs erheblich und senkt die Hardwarekosten.

Häufige dynamische Scan-Verhältnisse sind:

• 1/4-Scan
• 1/8-Scan
• 1/16 Scan
• 1/32 Scan

Die Zahl im Nenner gibt an, in wie viele Gruppen die Zeilen unterteilt sind. Beispielsweise leuchtet ein 1/16-Scan-LED-Modul zu einem bestimmten Zeitpunkt nur 1 von 16 Zeilengruppen.

Dazu eine Faustregel:
Je höher das Scan-Verhältnis (je größer der Nenner), desto geringer ist die durchschnittliche Helligkeit.

Statische vs. dynamische Scan-LED-Anzeigen: Ein Vergleich

So wählen Sie den richtigen Scan-Modus

Die Auswahl des Scan-Modus eines LED-Displays erfordert eine Balance zwischen Helligkeit, Kosten, Bildwiederholfrequenz und Stromverbrauch. Hier sind einige praktische Regeln:

1. Scan-Modus vs. Helligkeit

Höhere Scan-Verhältnisse (wie z. B. 1/16-Scan) reduzieren die Anzahl gleichzeitig leuchtender Zeilen in einem Moment, wodurch die durchschnittliche Helligkeit sinkt. Um dies auszugleichen, verwenden LED-Treiber-ICs während der Beleuchtung höhere Impulsströme, wodurch das Display ausreichende Helligkeit beibehält.

Ein LED-Display mit 1/16-Scan kann daher einen hohen Spitzenstrom erzeugen, während es dennoch einen vertretbaren durchschnittlichen Stromverbrauch aufrechterhält.

2. Scan-Modus vs. Pixeldichte

• Außen-LED-Displays:
  Bei größeren LED-Leuchten und höheren Helligkeitsanforderungen werden üblicherweise niedrigere Scan-Verhältnisse verwendet, wie beispielsweise 1/2-Scan oder 1/4-Scan , was eine bessere Helligkeit gewährleistet.
• Innen-LED-Displays:
  Da sie eine hohe Pixel-Dichte aufweisen und weniger Helligkeit benötigen, verwenden sie typischerweise 1/8 Scan oder 1/16 Scan , wodurch Kosten und Wärmeabgabe reduziert werden.

3. Auswirkungen auf die visuelle Leistung

Der Scan-Modus beeinflusst das Seherlebnis in mehrfacher Hinsicht:

• Erneuerungsrate:
  Niedrige Bildwiederholfrequenzen können Flimmern verursachen, wenn der Betrachter die Augen schnell bewegt. Kameras können Scanlinien erfassen, was bei schlecht konzipierten dynamischen Scan-Bildschirmen auffällig ist.
• Geisterbilder:
  Wenn die Treiber-ICs die Ausschaltphase nicht ordnungsgemäß steuern, können einige LEDs schwaches, unerwünschtes Licht anzeigen.

Deshalb kann ein gut konstruierter 1/16-Scan-LED-Bildschirm einen schlecht konstruierten 1/4-Scan-LED-Bildschirm übertrumpfen, obwohl letzterer technisch gesehen eine niedrigere Abtastung aufweist.

Fazit

Sie müssen sich beim Kauf einer LED-Anzeige nicht obsessiv mit Scan-Verhältniszahlen beschäftigen. Stattdessen sollten Sie auf reale Leistungsindikatoren achten – Helligkeit, Bildwiederholfrequenz, Stabilität und visuelle Qualität. LED-Displays mit statischer Ansteuerung bieten die beste Leistung, sind aber teurer. Dynamische Scan-LED-Displays bleiben die gängige Wahl, da sie Kosten und Funktionalität effektiv ausbalancieren.

Ein ordnungsgemäß konstruiertes LED-Display, unabhängig davon, ob es 1/8-Scan oder 1/16-Scan ist, kann weiterhin eine hervorragende Bildqualität für die meisten Innen- und Außenanwendungen liefern.

1. Verringert ein höheres Scan-Verhältnis die Helligkeit?

Ja. Ein höheres Scan-Verhältnis – wie beispielsweise 1/16-Scan – bedeutet, dass weniger Zeilen gleichzeitig beleuchtet werden, was die durchschnittliche Helligkeit senkt. Allerdings verwenden LED-Treiber-ICs Pulsstromkompensation, um akzeptable Helligkeitsniveaus aufrechtzuerhalten.

2. Welcher Scan-Modus ist besser für Indoor-LED-Bildschirme?

Indoor-LED-Displays verwenden typischerweise 1/8- oder 1/16-Scan, da sie eine höhere Pixel-Dichte aufweisen und keine extreme Helligkeit benötigen, wodurch der dynamische Scan eine kosteneffiziente Wahl darstellt.

3. Beeinflusst der Scan-Modus die Kameraleistung und visuelle Stabilität?

Ja. Schlecht konzipierte Scan-Schaltungen können Flimmern, Scan-Linien oder Geisterbilder verursachen. Ein gut gestaltetes 1/16-Scan-LED-Display kann dennoch eine hervorragende visuelle Stabilität und hohe Bildwiederholfrequenzen bieten, die sich für die Aufnahme eignen.