LED-Technologien im Vergleich

Ein LED-Pixel besteht grundsätzlich aus zwei Teilen: einem LED-Element bzw. einer Leuchtdiode und der Ansteuerung in Form einer Platine. Sogenannte SMD-LED sind die am weitesten verbreiteten und ausgereiftesten LEDs. SMD steht dabei für „surface-mounted-device“, also ein Bauteil, das auf einer Oberfläche angebracht ist. In diesem Fall betrifft das die LED, die mit der Anschlussfläche direkt auf eine Leiterplatte gelötet wird. Allerdings ist das nur eine von vielen LED-Technologien, alle mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen. Auf der ISE 2020 zeigte die Lang AG ihre eigens entworfene LED-Tech-Comparison-Wall, um Messebesuchern einen anschaulichen Überblick über das Reich der LED geben zu können:

• SMD chip LED: Die klassische SMD-Variante. Die einzelnen LED werden direkt auf der Leiterplatte montiert und sind von einem durchsichtigen Körper aus Epoxidhard umgeben. Das austretende Licht der LED überlappt allerdings und wird breit gestreut. Aufgrund der unterschiedlichen Wellenlängen der Farben wirken Screens mit dieser Technik beim Blick von der Seite leicht rötlich. Die Pixel sind einzelnd platziert – was sich auch beim darüberfahren mit dem Finger deutlich spüren lässt anhand der rauen Oberfläche – und können leicht repariert oder ausgetauscht werden.
• SMD top LED: Das austretende Licht wird bei SMD top LED durch ein trichterförmiges Kunsttoffgehäuse, das die Leuchtdiode umgibt, nach vorne ausgerichtet. Das Gehäuse ist mit Epoxidharz gefüllt. Durch den gezielten Lichtaustritt ist das Bild von vorne gesehen heller. Beim Blick von der Seite wirkt das Bild dafür aber deutlich dunkler und ist schwerer zu erkennen als bei chip LED. Das reparieren oder austauschen einzelner Pixel ist wieder recht einfach.

Da SMD Technologie direkt auf der Leiterplatte montiert wird, ist die Konstruktion recht fragil. Soll aber eine besonders hohe Auflösung erreicht werden, müssen die Pixelabstände und entsprechend die Bauteile sehr klein sein. Für gestochen scharfe Bilder im High-Resolution-Bereich müssen also andere Technologien eingesetzt werden, um die Stabilität zu erhöhen:

• GOB (Glue on Board): Die Technologie ähnelt stark den SMD top LED. Bei GOB wird allerdings eine Schicht Epoxidharz über die gesamte LED-Fläche gezogen, welche die Pixel einhüllt und verschließt. Die LED sind dadurch optimal geschützt und auch die Stabilität ist sehr hoch – ideal für den Outdoor-Einsatz und großen Pixelpitch. Allerdings lässt sich bei einem Schaden so auch nur das gesamte Modul tauschen. Das direkte Reparieren einzelner Pixel ist nicht möglich, bei Problemen muss das gesamte Modul getauscht werden. Auch verliert das Display durch das Coating deutlich an Farbwert. Das Licht wird durch das Harz zusätzlich gebrochen, was besonders bei der Darstellung von Schwarz auffällt. Das Bild wirkt dann eher gräulich.
• AOB (Admixture On Board): Auch die AOB-Technologie ähnelt den SMD top LED im Aufbau. Diesmal befindet sich zur Stabilisierung eine extra Silikon-Schicht zwischen den einzelnen Gehäusen der Pixel. Beim darüberfahren mit dem Finger kann man wie bei SMD die einzelnen Pixel ertasten. Diese lassen im Gegensatz zu GOB gegebenenfalls von oben reparieren. Ist eine Reparatur nicht möglich, muss aber auch hier das gesamte Modul getauscht werden.

• COB (Chip on Board): Für die Lang AG die Technologie der Zukunft im LED-Bereich. Die Leuchtdioden sind ungekapselt direkt auf dem PCB-Board, der Platine zur Ansteuerung der LED, platziert. Dadurch sind die LED nicht wie üblich von oben verkabelt, sondern direkt von unten, was auch als „Flip Chip“ bezeichnet wird. Die einzelnen Pixel können so noch enger zusammenrücken. Auch nimmt die Verkabelung von unten nichts von der Lichtausbeute weg. Besonders wenn baukleine Mini- oder MicroLED verwendet werden lassen sich mit COB-LED also sehr kleine Pixelpitches erreichen. Ein im Vergleich zu GOB recht dünnes Epoxidharz-Coating macht die LED etwas robuster, ohne die Farben zu sehr zu verfälschen.
• IMD (Integrated Mounted/Matrix Devices): Der Technologie-Übergang zwischen SMD und COB. Die Bezeichnung, ob Mounted oder Matrix, variiert je nach Hersteller. Ein IMD-Pixel lässt sich am ehesten als 4in1-LED beschreiben. Hierbei werden nämlich vier SMD-LED Pixel zu einer mechanischen Einheit zusammengefasst. Das ermöglicht optisch einen sehr feinen Pixelpitch, während der eigentliche mechanische Abstand sich in bereits der Industrie bekannten Größen bewegt. Das Bild der IMD LED wirkt allerdings bei größerer Pixelpitch zwischen den einzelnen IMD-Einheiten teilweise grob und unregelmäßig. Grund dafür ist, dass bei größerem Pixelpitch der Abstand der LED innerhalb der mechanischen 4er-Einheiten geringer ausfällt als zwischen den jeweiligen Blöcken. Bei einem Pixelpitch von 1,5mm und mehr wird deshalb ein schwarzes Kreuz in der Mitte der Einheit eingelasert, um den Pixelabstand wieder gleichmäßiger wirken zu lassen.
• miniLED & microLED: Anders als man häufig hört wird hiermit kein Herstellungsprozess bezeichnet, sondern nur die Chipgröße, die jeder Hersteller wiederum für sich definiert. miniLED und microLED werden beispielsweise mit bisher genannten Produktionsverfahren wie COB oder IMD kombiniert, um feinere Pixelabstände unter 1mm zu erreichen. Bei SMD-LED oder ähnlichen Technologien limitiert das Gehäuse, wie eng der Pixelabstand maximal werden kann. Darum eignen sich diese Technologien nicht für mini- oder microLED.