Lumineszenz löst Fluoreszenz ab

Nach Ansicht vieler Fachleute ist es nur noch eine Frage der Zeit, bis Leuchtdioden (LEDs) auch in der Display-Hinterleuchtung eine dominante Rolle spielen werden. Vor allem Hinterleuchtung mit sequenzieller Farbschaltung dürfte sich auf Dauer als vorteilhaft erweisen.

Nach Ansicht vieler Fachleute ist es nur noch eine Frage der Zeit, bis Leuchtdioden (LEDs) auch in der Display-Hinterleuchtung eine dominante Rolle spielen werden. Vor allem Hinterleuchtung mit sequenzieller Farbschaltung dürfte sich auf Dauer als vorteilhaft erweisen.

Farbdisplays waren bisher immer in irgendeiner Weise auf Fluoreszenz oder Gasentladung angewiesen: Bei Röhrenmonitoren trifft ein Elektronenstrahl auf eine fluoreszierende Schicht, bei Plasmadisplays entlädt sich ein Gasplasma, bei LCDs muss das Hintergrundlicht entweder mit Hilfe von Röhrchen mit Kaltkathodenfluoreszenz (cold cathode fluorescence tube, CCFT) erzeugt werden, oder es kommt von Leuchtdioden, deren weiße Emission sich über den Umweg des Pumpens einer fluoreszierenden Schicht mit Blaulicht erzeugen lässt. Einzige Ausnahme: Durch geschickte Mischung der Emission dreier rot, grün und blau leuchtender LEDs entsteht auch weiße Emission - in diesem Fall ist nur Lumineszenz im Spiel.

Bisher hatten CCFT die Nase vorn: Ihre Lichtausbeute ist gut und der Preis gering. Das von einem CCFT emittierte Licht enthält allerdings ein Farbspektrum, das kleiner ist als der Farbraum, den die US-amerikanische NTSC-Farbfernsehnorm verlangt. Das mit High-Brightness-Leuchtdioden (HB-LED) erzielbare Spektrum schafft hingegen einen Farbraum, der die NTSC-Vorgabe gar übersteigt (je nach Hersteller und Modell kommen LED-Displays auf bis zu 120 Prozent). Und auch in puncto Farbsättigung kann die LED im Vergleich zur CCFT punkten. Zudem haben LED-Anordnungen mit einem roten, grünen und blauen Emitter den Vorteil, dass sich das abgestrahlte Spektrum durch geschickte Wahl des RGB-Verhältnisses praktisch beliebig einstellen und verändern bzw. nachregeln lässt. Hierzu muss man nur den Betriebsstrom der LED variieren, was für Elektroniker eine leichte Übung ist (in der Praxis ändert man dazu das Pulsbreitenverhältnis eines gepulsten Betriebsstromes). Diese Maßnahme kann sogar Alterungseffekten entgegenwirken. Denn bei LEDs ändert nicht nur mit der Zeit die spektrale Zusammensetzung der Lichtemission, diese Verschiebung ist auch nicht für alle LED-Farben gleich. Und die unterschiedliche Reaktion unterschiedlich gefärbter LEDs auf thermische Schwankungen ist somit auch kein Problem: Mit Hilfe eines Regelkreises, in den ein Farbsensor eingebunden ist, lassen sich beide Divergenzen kompensieren.

Der Trend geht auch deshalb klar in Richtung LED, weil dieser Emitter sowohl in puncto Lichtausbeute als auch Preis noch viel Potenzial bietet. So ist es dem HB-LED-Pionier Lumileds gelungen, die Lichtausbeute auch bei Betriebsströmen weit oberhalb 350 mA (dem Standardwert für HB-LEDS) weitgehend stabil zu bekommen (bisher drückten Sättigungseffekte die Effizienz immer weiter nach unten). Und beim Preis lässt sich erfreulicherweise oft feststellen, dass der leistungsfähigere Nachfolger eines Modells meistens zu einem Preis zu haben ist, den man bis vor kurzem noch für den Vorgänger berappen musste.

Treiber-IC-Hersteller ziehen mit

Auch die Hersteller von LED-Steuerungs-ICs haben dazu beigetragen, dass effiziente Lösungen mit HB-LEDs möglich sind. Chips gibt es zum Beispiel von Analog Devices, Linear Technology, Maxim, Melexis, Micrel, National Semiconductor und Supertex. Diese steuern mindestens eine weiße LED, oft auch bieten sie aber auch drei oder mehr Kanäle, die einen individuell pulsweitenmodulierten Gleichstrom liefern, so dass sich die Betriebsströme für Rot, Grün und Blau getrennt einstellen lassen. So bietet Analog Devices mit dem Baustein ADM8845 eine Ladungspumpe an, die dieser Hersteller speziell für die Applikation LCD-Hinterleuchtung entwickelt hat und sechs weiße HB-LED mit Strom versorgen kann. Mit dem Baustein CAT4016 stellte Catalyst Semiconductor Anfang dieses Monats gar einen Baustein mit 16 Kanälen mit je einem Betriebsstrom bis 100 mA  vor. Und National Semiconductor bietet mit dem LP5520 einen dreikanaligen RGB-Treiber für kleinere Displays an, der die Besonderheit aufweist, dass er temperaturkompensiert ist. Das ermöglicht eine hohe Farbkonstanz über einen großen Temperaturbereich.