Comparación de las pantallas LCD y las pantallas LED
COMPARACIÓN DE LAS PANTALLAS LCD CON LOS PANELES LED
Contenido de la página:
- Paneles LED de color – soluciones
- Comparación de la legibilidad de los paneles a plena luz solar
- Comparación de la vida de los paneles LCD y LED
- Muestra de la luminancia de la pantalla LCD 42“ en diferentes condiciones de iluminación
- Comparación de parámetros de los paneles LED y LCD similares (aprox. 42“)
- Parámetros de construcción de la pantalla LCD
- Comparación de tecnologías
(publicado el 6 de mayo de 2014, actualizado el 9 de diciembre de 2017)
Las tecnologías para visualizar información utilizando una matriz de diodos LED (Light-Emitting Diode) o las pantallas LCD (Liquid-Crystal Display) funcionan según un principio completamente diferente. Ambas tecnologías cuentan tanto los pros como los contras incluso cuando se utilizan en las mismas condiciones, especialmente en el espacio exterior.
Paneles LED de colores – soluciones
Los paneles de visualización compuestos por varios miles de LED son actualmente la tecnología más utilizada para mostrar información en el transporte público de personas para uso exterior. Para los paneles LED, cada diodo representa un punto visualizable dentro del área de información y corresponde a un píxel “grande” en las pantallas LCD. La posibilidad de visualizar en colores de los paneles LED depende del tipo de diodos LED utilizado (el denominado chip multi-LED) y de los colores utilizados. En comparación con las pantallas LCD a todo color, por lo general, el modo de visualizar con los LED podemos dividir de la siguiente manera:
- Monocromática – usualmente colores rojo, amarillo, verde, blanco y ev. otros. Adecuado para mostrar texto y gráficos simples con la misma intensidad luminosa de todo el panel. Es suficiente para pantallas de la parada. Estos paneles son más baratos que los paneles LCD para uso en exteriores.
- Dos colores básicos – por lo general una combinación de colores rojo – verde o rojo – amarillo, ev. otra combinación. En total, se pueden mostrar tres colores y el tercer color se produce cuando se encienden ambos diodos LED simultáneamente en un caso (p.ej. rojo – verde – naranja). El precio de este panel es al menos un 50% más alta que la solución anterior. La resolución del color facilita distinguir, por ejemplo, tren, transporte urbano y suburbano.
- Tres colores básicos – aquí ya hay un LED triple estándar a todo color, es decir, un multi-LED que contiene LED individuales como rojo – verde – azul. En el caso de una solución más barata, los colores individuales sólo están interconectados y no permiten una imagen a todo color. Esto generalmente no se usa.
- Tres colores básicos con pleno control de la luminancia – esta realización corresponde al comportamiento del punto en las pantallas LCD, pero el punto tiene una intensidad luminosa mucho mayor. Este tipo de los paneles LED es adecuado para uso en exteriores y reemplaza las pantallas LCD aquí. Sin embargo, tiene un control más complejo con regulación de la luminancia de cada “chip” del diodo LED incluso dentro del multi-LED. Estos paneles son varias veces más caros que los paneles LCD similares, pero tienen una intensidad luminosa mucho mayor y, por lo tanto, también la legibilidad al sol.
En el caso de usar los paneles LED monocromáticos, sólo se puede mostrar información compuesta de caracteres individuales del conjunto de caracteres usados (algunos caracteres pueden modificarse en pictogramas simples para lograr un efecto gráfico parcial). Por otro lado, las pantallas LCD normalmente manejan mostrar al menos 256 miles de colores y más.
Por lo tanto, es preferible concentrarse en las pantallas LED para campos parpadeantes si queremos enfatizar el texto o el pictograma. La visualización inversa del texto debido a los puntos de visualización “grandes” puede causar una legibilidad peor.
Comparación de la legibilidad de los paneles a plena luz del sol
Los paneles formados por una matriz LED se caracterizan por tener muy buenos ángulos de observación, especialmente cuando se usan los llamados LED planos, donde el ángulo de observación es prácticamente de 170° y más y tienen una muy buena legibilidad bajo cualquier condición de iluminación. Los paneles LED son, de esta manera, adecuados tanto para interiores como para exteriores, donde es posibilidad de la luz solar directa sobre la superficie de visualización del panel.
Las pantallas LCD tienen una gran desventaja en comparación con los paneles LED cuando se ven bajo la luz solar directa, cuando la luz de fondo de la pantalla no puede iluminar la superficie de la pantalla LCD tan fuertemente que la legibilidad fuera comparable a la de los paneles LED, ni siquiera en el caso de pantallas con mayor potencia luminosa y un vendaje óptico especial con filtros solares. La información que se muestra en la pantalla LCD bajo la luz directa del sol es difícil de leer desde una distancia mayor, tanto en la pantalla de texto negativa como positiva. Las imágenes de las figuras 2a y 2b se tomaron a mediodía a plena luz solar (flujo luminoso de 100 000 Cd/m2), que tiene la luminancia 100 veces más alto que el de la pantalla LCD de alta luminosidad. El motivo de la legibilidad de las pantallas LED a la luz solar directa es muy simple: incluso con las tecnologías actuales de producción de las pantallas LCD con un mayor rendimiento de luz de fondo, los paneles LED tienen una luminancia aproximadamente 20 veces más alta.
Legibilidad de los paneles LED bajo la luz solar directa – con la hoja de contraste es siempre muy bien legible
La legibilidad de los paneles LCD de 42“ de alta luminosidad bajo la luz solar directa al mediodía: fotografiado desde una distancia de 5 metros (prácticamente ilegible desde una distancia mayor). La luminancia del panel LCD durante la prueba fue 1150 Cd/m.
Comparación de la vida de los paneles LCD y LED
La vida de las pantallas LCD y los paneles LED está influenciada por la intensidad de la luminancia. Todos los monitores LCD y LED suministrados por la empresa de Ing. Ivo Herman, CSc. están equipados con un sensor luminoso que regula la luminancia de los monitores para prolongar su vida útil y evitar el deslumbramiento desagradable de las personas durante noche o cuando la luz ambiental disminuye.
Dado que los diodos LED tienen una luminancia mucho más alta que un estándar, su rendimiento se disminuye considerablemente en la mayoría de los casos manteniendo una cómoda lectura de acuerdo con la luminancia ambiental. Eso permite garantizar la vida útil en los paneles LED min. 150 000 horas (debido a la regulación de voltaje en los diodos LED).
Para pantallas LCD con el mayor valor de luminancia, la luminancia máxima sigue siendo aproximadamente 20 veces menor que la de los paneles LED, lo que significa la necesidad más frecuente de luminancia para una visualización cómoda de la información en la pantalla. Debido al uso frecuente del valor máximo de luminancia de la pantalla, su vida útil se reduce considerablemente. Esto también lleva a la necesidad de cambiar la pantalla LCD más a menudo (en caso de haber un modelo compatible con la pieza que se reemplaza en el mercado) aproximadamente cada 5 años, la electrónica de la pantalla durará más tiempo. Para uso en exteriores, es necesario elegir un LCD que puede funcionar también a 105 °C y especialmente enfriar mucho desde el interior. El problema básico es el calentamiento de la pantalla LCD con los rayos del sol.
Muestra de luminancia de la pantalla LCD de 42“ con diferente iluminación
Como ya se indicó en la Fig. No. 2: con iluminación completa de la pantalla LCD, la luz del sol es 100 veces más intensa, lo que dificulta la lectura del panel LCD. Para completar, en la Fig. No. 3 mostramos la situación en la que a la misma luz solar, los paneles LCD están colocados en la sombra. De acuerdo con la tabla núm. 3, sin embargo, la luz del sol es aproximadamente 10 veces más pequeña y ya garantiza la legibilidad de la información que se muestra, incluso al mediodía.
La legibilidad de lo paneles LCD de 42“ de alta luminosidad en la sombra detrás del edificio (frente del edificio pleno sol y sin nubes), fotografiado desde una distancia de 5 metros. El brillo del panel LCD durante la prueba fue 1150 Cd/m2 – luz ambiental estimada de 10-12 mil Cd/m2.
Comparación de parámetros de los paneles LED y LCD similares (aprox. 42 “)
De la descripción anterior, está claro que el panel LED, en comparación con la pantalla LCD, tiene considerablemente menor número de puntos que se pueden visualizar en la superficie (resolución) en dimensiones similares del área activa. Esto, sin embargo, no impide por ejemplo visualizar el texto con buena legibilidad incluso más que 25 metros del panel. En comparación con la pantalla LCD, el panel tiene una luminancia máxima significativamente más alta, lo que garantiza la visualización de información de alta calidad, incluso con la luz solar directa. Los valores en la tabla para el panel LED y la pantalla LCD se basan en las tecnologías actualmente utilizadas y disponibles
El valor de luminancia de 1000 – 2500 Cd/m² es actualmente para los paneles LED uno de los más altos posibles con los que una pantalla LCD se puede adquirir. Para imaginar, los valores de las pantallas LCD estándar para ordenadores portátiles o monitores LCD de escritorio oscilan entre 200 – 350 Cd/m²
Las pantallas LCD con valores de luminancia en el rango de 200 a 500 Cd/m² son totalmente inadecuadas para uso en exteriores. En la luz solar directa, estas pantallas son por lo general completamente negras – completamente ilegibles y además la luz solar directa puede dañarlas. Cuando se utiliza una pantalla con una luminancia superior a >900 Cd/m², la pantalla permanece al menos parcialmente legible desde una distancia más cercana. Simplemente se pueden afirmar las ventajas de LED en comparación con LCD:
- Mayor intensidad luminosa y, por lo tanto, mejor legibilidad bajo la luz solar directa
- Consumo de energía promedio significativamente más bajo
- Rango de temperatura de funcionamiento considerablemente más alto
- Vida del panel significativamente más larga
- Mantenimiento reducido del panel
Tabla n.1: Parámetros de las unidades de visualización de tamaño comparable
LED panel 5 líneas | 42″ LCD | |
Tamaño de área gráfica | 1000 × 300 [mm] | 930 × 523 [mm] |
Área gráfica total | 0,3m² | 0,48m² |
Número de columnas × número de líneas | 160 × 50 | 1920 × 1080 |
Número de puntos de luz | 8000 | 2,0736 mil. |
Luminancia puntual / del píxel | 1,000 Cd | 0,00027 Cd |
Luminancia general del panel / de la pantalla | 26 680 Cd/m² | 1150 Cd/m² |
Consumo por punto / píxel | 20mA | 0,081mA |
Consumo total – luminancia max. ¹) | 160W | 180W |
Consumo total – texto max. ²) | 40W | 180W |
Consumo total – noche lleno | 40W | 90W |
Consumo total – noche texto | 10W | 90W |
Consumo anual [kWh/año] ³) | ≅157kWh | ≅1184kWh |
Rango de temperatura | de -40°C a +100°C | de -0°C a 50°C |
Vida útil [horas] 4) | 150000 / 17 años | 50000 / 5,7 años |
- luminancia máxima a la luz de todos los diodos
- luminancia del texto es aproximadamente 25% del área activa del panel (la energía consume sólo los puntos de luz)
- el consumo de la unidad de control del panel no está incluido en el consumo. Aquí también, la unidad de control del panel LED tiene un consumo menor de 2-5W, el panel LCD tiene un consumo de aproximadamente 5-10W y más. El consumo es estable.
- válido para la regulación de voltaje utilizado para los paneles LED del fabricante Herman y el uso de diodos OSRAM.
Las ventajas de la pantalla LCD en comparación con los paneles LED no necesitan, en nuestra opinión, enfatizarse, como se las conoce generalmente – una pantalla a todo color con un área gráfica, un cambio de pantalla simple y una cuadrícula de punta fina.
Parámetros de construcción de la pantalla LCD
Las pantallas LCD también difieren significativamente en la construcción en sí. La construcción es considerablemente más complicada que en los paneles LED. Debido a la construcción complicada del panel, hay un problema en la fabricación de los paneles de gran formato con rangos de luminancia y temperaturas de operación extendidos.
En el caso de temperaturas de operación más bajas, se puede usar calefacción adicional en la pantalla, o en los días de verano, la pantalla debe incluir enfriamiento de pantalla (ventilación forzada). Esta solución es más costosa económicamente y aumenta los costes de energía totales de operación.
El segundo problema más grande es hacer que la luz de fondo se muestre para lograr la luminancia más alta. Aunque la tecnología de las pantallas LCD está evolucionando, actualmente, no se puede adquirir una pantalla LCD con valores de luminancia de más de 1500 Cd/m².
Rango de temperaturas de funcionamiento de acuerdo con el tamaño de la pantalla LCD
- Rango de temperatura normal (de 0°C a +50°C): todos los tamaños de LCD
- Rango de temperatura extendido (de -20°C a +70°C): tamaños hasta 30“
- Rango amplio de temperatura (de -30°C a +85°C): tamaño hasta 24“
Problemas asociados con el suministro de paneles equipados con las pantallas LCD
- Las LCD de pantalla grande de más de 30“no se producen con un rango de temperatura extendido (se necesita refrigeración y calefacción para la pantalla, lo que significa un aumento de los gastos)
- La luminancia más alta para pantallas LCD para uso en exteriores es de aproximadamente 1 200 Cd/m², con pantallas más pequeñas de hasta 1 500 Cd/m²
- Las LCD con mayor luminancia para uso en exteriores (más de 500 Cd/m²) son mucho más amplias que las LCD estándar (diseño mecánico) porque contienen filtros especiales contra la luz solar.
- La pantalla LCD con mayor luminancia (más de 500 Cd/m²) es varias veces más cara que una pantalla estándar con una luminancia de hasta 350Cd/ m².
Tabla n.2: Propiedades de los elementos individuales en la pantalla LCD.
Piezas de LCD | Material | Datos de temperatura | Consecuencias de las temperaturas altas |
Película de polarización | PVA, TAC, PET | 80°C, 500 horas | |
Vidrio con filtro de color | Vidrio | sin limitación | NA |
Cristales líquidos | Rango de temperatura extendido | de -35°C a 95°C | Oscurecimiento – renovable |
Rango de temperatura estándar | de -20°C a 75°C | Oscurecimiento – renovable | |
Película de polarización | Vidrio | 80°C, 500 horas | NA |
Película óptica | PVA, TAC, PET | < 85° | Ondulación de la imagen– irreversible |
Placa de guía de luz | PVA, PET | < 95° | Deformación – irreversible |
Marco de plástico | PMMA (plástico) | < 95° | Deformación – irreversible |
Fuente de luz | LED | de -35°C a 85°C | Reducción de la vida útil a altas temperaturas |
Controlador de LED | IO | Depende de la construcción |
Comparación de tecnologías
La tabla n.3 enumera los valores de luminancia para diferentes ambientes con los que se pueden comparar los valores de luminancia de las dos tecnologías mostradas. De acuerdo con las fotos antes mencionadas de la pantalla LCD y sus parámetros, en comparación con la tabla de luminosidad, es bastante obvio que la pantalla LCD es más adecuada para áreas al aire libre con protección solar directa. Porque incluso cuando se usan filtros ópticos de alta calidad a través de la pantalla, no se puede alcanzar legibilidad a la luz solar directa como ocurre con los paneles LED.
- La pantalla LCD se adapta a áreas interiores y ev. exteriores con protección solar directa.
- El panel LED se adapta donde un día soleado será una parte importante del día y debe ser legible a mayor distancia (10 y más metros).
Para esta comparación, presentamos una demostración del marcador LCD superestructural (no es nuestro producto) y un LED para el marcador ELP 143/160R producido por nosotros, cuando el motivo del intercambio fueron las reclamaciones de los pasajeros sobre la legibilidad de los marcadores, especialmente en los meses de verano. Ambas fotografías fueron creadas el mismo día 6.12.2017 con una diferencia de aproximadamente una hora, es decir, en las mismas condiciones de iluminación. Ese día, la luminancia ambiental alcanzaba los valores de aprox. 3000 Cd/m2, es decir, 30 veces menos que en pleno sol (más sobre la comparación de LCD y LED aquí). En este caso, la luminosidad era relativamente baja, con lo cual la diferencia en luminosidad no es tan grande. Sin embargo, puede ver que la diferencia de legibilidad de 10 m es considerable.
Para una imagen completa, damos en la siguiente tabla los valores de luminancia:
Tabla 3: Valores de iluminación en diferentes ambientes.
Fuente de luz | Luminancia (L [cd/m²]) |
Iluminación por la noche en luna llena | 0,2 |
Iluminación para lectura cómoda | 50 |
Iluminación de oficina | 300 |
Iluminación excelente en la habitación | 700 |
Luz del sol, una hora antes del atardecer | 1 000 |
Luz del día, nublado | 3 000 |
Día soleado a la sombra de un árbol | 10 000 |
Fuerte sol al mediodía | 100 000 |