Da die Nachfrage nach LEDs in unserer Gesellschaft immer größer wird, kommen wir in unserem Leben ständig mit LEDs in Kontakt.
Wir möchten mehr über LEDs erfahren und stoßen dabei auf eine ihrer Kerntechnologien: die Common-Cathode-Technologie. Common-Cathode-LEDs spielen eine entscheidende Rolle für die LED-Entwicklung. Doch was genau ist eine Common-Cathode-LED? In diesem Artikel erfahren Sie mehr darüber.
Was ist eine LED mit gemeinsamer Kathode?
Eine LED mit gemeinsamer Kathode ist ein Halbleiterbauelement in einer bestimmten Konfiguration. Die Verwendung von LEDs mit gemeinsamer Kathode in LED-Displays ist sehr verbreitet; die gemeinsame Kathode der LED ist die Kathode aller LEDs, die mit der gemeinsamen Masse oder dem gemeinsamen Minuspol verbunden sind.
Diese Schaltungsform kann die Stabilität und Einheitlichkeit der LED-Anzeige Bis zu einem gewissen Grad ermöglicht dies auch die präzise Steuerung der Farbe. Die derzeitige LED mit gemeinsamer Kathode ist in der LED-Display-Industrie sehr beliebt.
Das Funktionsprinzip einer LED mit gemeinsamer Kathode
Bei der LED-Schaltung mit gemeinsamer Kathode werden die Kathoden mehrerer LEDs direkt an eine gemeinsame Masse angeschlossen, während die Anoden jeder LED separat angeschlossen werden. Diese Verbindungsart vereinfacht einen Teil des Schaltkreises und reduziert den Widerstand sowie den Stromverbrauch.
Daher werden LEDs mit gemeinsamer Kathode auch als Energiespar-LEDs bezeichnet. Der Strom gelangt vom LED-Chip zum Minuspol des Treiber-ICs. Diese Stromversorgung mit gemeinsamer Kathode kann den Spannungsabfall und den Stromverlust reduzieren, wodurch bis zu einem gewissen Grad Energie gespart werden kann.
Darüber hinaus enthält jede LED-Lampenperle drei Farben, nämlich Rot, Grün und Blau. Diese drei Farben benötigen unterschiedliche Nennleistungen der LED-Chips. Bei einer herkömmlichen Stromversorgung ist es schwierig, zwischen diesen drei Farben der LED-Chips zu unterscheiden. Die gemeinsame Kathode der LED kann jedoch bei gleichem Strom unterschiedliche Spannungen liefern, sodass die drei Farben der LED-Chips mit der Nennleistung funktionieren.
Vorteile eines LED-Displays mit gemeinsamer Kathode
Verbesserte Energieeffizienz
Aufgrund des Stromversorgungsprinzips der gemeinsamen Kathode bei LEDs wird ein Teil der Schaltung im Stromversorgungsprozess vereinfacht und der Stromverlust reduziert; zudem ist die Spannungsregelung der gemeinsamen Kathode bei LED-Anzeigen äußerst präzise. LED-IC-Chips der drei RGB-Farben, wodurch die Stromversorgung effizienter genutzt werden kann und weniger Strom verbraucht wird.
Unter diesen beiden Aspekten kann eine LED-Anzeige mit gemeinsamer Kathode den Energieverlust verringern und die Energieeffizienz verbessern.
Lebendige Farben und Kontraste
Jede einzelne RGB-LED-Lampe kann unabhängig angesteuert werden, was auch bedeutet, dass das LED-Display mit gemeinsamer Kathode die einzelnen Farben genauer steuern kann. Dadurch wird die Farbmischung reduziert und eine genaue Farbwiedergabe ermöglicht. Diese präzise Steuerung gewährleistet zudem die Gleichmäßigkeit der gesamten LED-Bildschirmdarstellung und löst somit das Problem der ungleichmäßigen Darstellung bei herkömmlichen Monitorbildschirmen.
Mithilfe der herkömmlichen Kathoden-LED-Technologie können außerdem der Kontrast und die Farbbrillanz der LED-Anzeige verbessert werden, sodass die Qualität des LED-Bildschirms höher ist und beim Publikum einen klareren und tieferen Eindruck hinterlässt.
Verlängerte Lebensdauer
Wir haben bereits erwähnt, dass die LED-Technologie mit gemeinsamer Kathode den Energieverbrauch des Displays senkt. Die gleiche LED mit gemeinsamer Kathode reduziert auch die Wärmeenergie. Je weniger Wärmeenergie im Betrieb freigesetzt wird, desto stabiler ist der LED-Bildschirm, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der LEDs und desto länger ist die Lebensdauer des LED-Bildschirms.
Steuerung auf Pixelebene
Im Gegensatz zu herkömmlichen LED-Displays, bei denen eine Gruppe von LEDs eine gemeinsame Verbindung teilt, ermöglichen Common-Cathode-LED-Displays die individuelle Pixelsteuerung, sodass jedes Pixel auf dem LED-Display einzeln angesteuert werden kann, um eine feinere Justierung zu ermöglichen.
Einschränkungen der gemeinsamen Kathoden-LED
Hohe Leistungsanforderungen an den Treiberchip
Der Treiberchip muss eine präzise Spannungs- und Stromregelung gewährleisten, was eine hohe Leistungsfähigkeit erfordert. Daher werden die Kosten des Common-Cathode-LED-Chips im Vergleich zu herkömmlichen LEDs erheblich steigen.
Schwieriges Schaltungsdesign
Jede LED-Lampenperle muss unabhängig gesteuert werden, was ein aufwändiges Schaltungsdesign erfordert und die Herstellung von Kathoden-LED-Schaltkreisen erheblich schwieriger macht.
Die Hauptunterschiede zwischen LEDs mit gemeinsamer Kathode und LEDs mit gemeinsamer Anode
Richtung des Stromflusses
Gemeinsame Anode LED: die Richtung des Stromflusses von der Leiterplatte Bei Dioden und RGB-Dreifarbenperlen, die die gleiche Stromversorgung haben, erhöht sich der Durchlassspannungsabfall.
LED mit gemeinsamer Kathode: Der Strom fließt von den roten, grünen und blauen LEDs zur negativen Seite des ICs. Spannung und Strom der dreifarbigen LEDs werden getrennt verteilt, der Spannungsabfall in Durchlassrichtung verringert sich und der Innenwiderstand ist geringer.
Versorgungsspannung
LEDs mit gemeinsamer Anode: RGB-Dreifarben-LEDs verwenden üblicherweise die gleiche Spannung, die über 3,8 V liegt. Der Stromverbrauch von LEDs mit gemeinsamer Anode ist höher als der von LEDs mit gemeinsamer Kathode.
LEDs mit gemeinsamer Kathode: RGB-LEDs mit gemeinsamer Kathode arbeiten mit unterschiedlichen Spannungen für die dreifarbigen LEDs. Dadurch wird der Stromverbrauch reduziert, indem die Spannung der roten LED gesenkt wird. Beispielsweise liegen die Spannungen für die grüne und blaue LED bei LEDs mit gemeinsamer Kathode bei 3,8 V, die für die rote LED bei 2,8 V.
Energieeffizienz und Kühlwirkung
LED mit gemeinsamer Anode: Unter den gleichen Gesamtbedingungen ist die Spannung einer LED mit gemeinsamer Anode höher als die einer LED mit gemeinsamer Kathode. Daher ist die Wärmeentwicklung einer LED mit gemeinsamer Anode etwas höher als die einer LED mit gemeinsamer Kathode und die Energieeffizienz etwas niedriger als die einer LED mit gemeinsamer Kathode.
Gemeinsame Kathoden-LED: Gemeinsame Kathoden-LEDs können dreifarbige LEDs präzise steuern, indem sie die Spannung der roten LEDs reduzieren und so den Energieverbrauch und die Wärmeabgabe verringern, sodass gemeinsame Kathoden-LEDs eine höhere Energieeffizienz aufweisen.
Lieferkette
Gemeinsame Anoden-LED: Die Technologie für gemeinsame Anoden-LEDs ist ausgereifter, daher ist auch die Lieferkette der zugehörigen elektronischen Komponenten ausgereifter und stabiler.
LED mit gemeinsamer Kathode: LEDs mit gemeinsamer Kathode sind hinsichtlich des Layouts der Komponenten auf der Leiterplatte vergleichsweise komplexer, und die entsprechenden Lieferketten befinden sich noch in der Anfangsphase.
Anwendung einer gemeinsamen Kathoden-LED in einem LED-Bildschirm
Werbemittel
Gemeinsame Kathoden-LEDs ermöglichen LED-Displays eine bessere Farbbrillanz und einen besseren Kontrast und erfreuen sich daher in der Werbe- und Medienbranche großer Beliebtheit.
Es wird häufig in Werbe- und Promotiondisplays verwendet und sendet Werbevideos in verschiedenen Straßen und Gassen. Das LED-Display mit gemeinsamer Kathode kann hochauflösende und farbenfrohe Werbebilder darstellen und beim Publikum einen tiefen Eindruck hinterlassen.
Sportveranstaltungen
Bei Sportwettkämpfen müssen häufig wichtige Spielausschnitte und Spielstände in Echtzeit wiedergegeben werden. LED-Bildschirme sind bei Sportveranstaltungen unverzichtbar. Die gemeinsame Kathoden-LED-Anzeige kann diese Bilder hochauflösend und flüssig wiedergeben und bietet dem Publikum ein beeindruckendes Seherlebnis. Daher erfreut sie sich auch in der Sportbranche großer Beliebtheit.
Bühnenperformance
Die Gestaltung des Bühnenhintergrunds und die Übertragung auf der Bühnenleinwand können mit einem herkömmlichen LED-Display realisiert werden. Dessen hohe Helligkeit und präzise Farbsteuerung sorgen für eine angenehme Darstellung der Aufführungsfläche und ermöglichen dem Publikum einen reichhaltigeren und farbenfroheren visuellen Effekt.
Vergleich der LED-Anzeige mit gemeinsamer Kathode und anderer Anzeigetechnologien
Derzeit gibt es auf dem Markt gängigere Anzeigetechnologien. Neben den üblichen LED-Kathodenanzeigen gibt es LCD und OLED. Wir können einen einfachen Vergleich anstellen.
LCD
Bei LCDs wird Licht durch die Verdrillung der Flüssigkristallmoleküle erzeugt. Das erzeugte Licht erreicht die Pixel und ermöglicht so die Bildgebung. LCDs sind nicht selbstleuchtend und benötigen eine LED-Hintergrundbeleuchtung. Daher ist die Helligkeit gering und der Energieverbrauch hoch. Insgesamt ist die Farbwiedergabe von LCDs nicht so gut wie die von OLED- und herkömmlichen LED-Displays.
OLED
OLED-Displays erzeugen selbstständig Licht und liefern hochauflösende, farbenfrohe Bilder, die für die Nutzung in Innenräumen geeignet sind. Ihre Helligkeit ist jedoch geringer als die von LCD- und herkömmlichen LED-Displays mit Kathode, weshalb sie nicht für den Außenbereich geeignet sind. OLED-Displays können einbrennen, daher ist bei der Verwendung besondere Vorsicht geboten.
Gemeinsame Kathoden-LED-Anzeige
Von den drei Anzeigetechnologien weist die LED-Anzeige mit gemeinsamer Kathode die höchste Helligkeitsschwelle auf und kann auch bei starker Lichteinwirkung im Freien klar und deutlich gesehen werden. Außerdem weist die LED-Anzeige mit gemeinsamer Kathode eine starke Farbdarstellung sowie ein gleichmäßiges und stabiles Bild auf, unabhängig davon, ob sie im Außen- oder Innenbereich verwendet wird, und kann auch bei anspruchsvollen High-End-Anwendungen die Anzeigeanforderungen erfüllen.
Abschluss
Durch die Verwendung von LEDs mit gemeinsamer Kathode wird nicht nur die Qualität des LED-Bildschirms deutlich verbessert, sondern auch der Stromverbrauch gesenkt. Dies gibt der Entwicklung von LED-Anzeigen eine bessere Richtung vor. Mit dem weiteren wissenschaftlichen und technologischen Fortschritt wird die Technologie der LEDs mit gemeinsamer Kathode immer ausgereifter, sodass die Entwicklung von LED-Anzeigen mit gemeinsamer Kathode immer besser wird.
