LED-Matrix

Was ist ein LED Dot Matrix Modul ?

Ein LED Dot Matrix Modul ist eine einfache optische Anzeige, bestehend aus einer Platine, die mit einem LED Panel (meist 8x8) sowie einem Controller bestückt ist. Das kaskadierbare LED Dot Matrix Modul kann auf einfache Weise die 64 LED ansteuern. Jeder einzelne Bildpunkt wird durch die Angabe der Zeilen- und Spaltennummer definiert und kann so separat gesteuert werden. Dabei können (fast) beliebig viele LED Dot Matrix Modul miteinander verbunden werden. Die Ansteuerung erfolgt über die 3 Pins DIN, CS und CLK und es gibt bereits eine fertige Library, die man einfach der Arduino IDE hinzufügen kann.

Wie funktioniert ein LED Dot Matrix Modul ?

In einem LED Dot Matrix Modul sind jeweils die Kathoden und Anoden der einzelnen LED in Zeilen und Spalten verbunden. Dadurch müssen weniger Kontakte nach Außen geführt und angesteuert werden und der Verdrahtungsaufwand im LED Dot Matrix Modul sinkt. Die Ansteuerung erfolgt dabei im sogenannten Multiplexbetrieb. Das bedeutet, dass beim LED Dot Matrix Modul jeweils nur eine Spalte wirklich leuchtet während die anderen ausgeschaltet sind. Geschieht dies ausreichend schneller Abfolge (weitgehend flimmerfrei ab ca. 100Hz) entsteht aufgrund der Trägheit des menschlichen Auges ein vollständiges Bild bei dem scheinbar alle angesteuerten LED gleichzeitig Leuchten.

Vorteile des Multiplexverfahrens

Durch das Multiplexverfahren ist es möglich sehr viele LED mit sehr wenig Ansteuerbauteilen zu steuern. Während bei der direkten Ansteuerung für jede einzelne LED ein IO-Pin sowie eine eigene Stromquelle benötigt werden würde ist bei einer zweidimensionalen LED Dot Matrix der Aufwand der Bauteile deutlich niedriger: Die Anzahl der Bauteile entspricht dabei der Anzahl der LED pro Reihe plus der Anzahl der LED pro Spalte

Nachteile des Multiplexverfahrens

Der verringerte Einsatz von Bauteilen bringt jedoch auch Nachteile mit sich. Da jede Spalte in einem LED Dot Matrix Modul nur für einen Teil der Zeit eines vollen Bildlaufs aktiv ist, muss in dieser Zeit die gleiche Energie abgegeben werden als wenn diese konstant mit Strom versorgt werden würde. Dazu muss entsprechend viel Strom fließen und die Vorwiederstände sowie die Energieversorgung müssen entsprechend dimensioniert werden. Dies führt dazu, dass bei der Ansteuerung mehrerer verbundener LED Dot matrix Module zwangsläufig die Helligkeit reduziert ist und dass die LED aufgrund der hohen Pulsströme durchbrennen können, wenn die Ansteuerung des Multiplex stehen bleibt.

Wofür verwendet man ein LED Dot Matrix Modul ?

Da sich die LED des LED Dot Matrix Modul einzeln adressieren lassen können diese so programmiert werden, dass auf dem Display bewegliche Bilder oder durchlaufende oder scrollende Texte angezeigt werden können. Die Steuerung läuft dabei in der Regel über einen Arduino oder einen Raspberry Pi. Wegen des hohen Kontrastes der leuchtenden Punkte auf dunklem Grund eignen sich ein LED Dot Matrix Modul vor allem für den Einsatz bei höheren Betrachtungswinkeln und größeren Abständen so kommen diese zum Beispiel bei Anzeigetafeln häufig Einsatz.