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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie hell ist die Sonne? (Tageslicht-TFT)


Autor: Lothar (Gast)
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Ich würde gerne mal abschätzen, wie hell die Hintergrundbeleuchtung 
eines wirklich echt outdoor-tauglichen TFTs sein muß, damit es auch im 
direkten Sonnenlicht noch akzeptabel ablesbar ist. Grund ist, daß nach 
ausführlicher Evaluation verschiedener als "tageslichttauglichen" 
angepriesener TFTs die Ernüchterung groß ist. Die Versuchspersonen haben 
alle das LCD mit der Hand abgeschattet oder es aus der Sonne 
herausbewegt. Das geht aber in der vorgesehenen Anwendung nicht.

Es scheint "allgemein anerkannt" zu sein, daß der Kontrast mindestens 
1:5 betragen sollte, um Informationen komfortabel - ohne den Wunsch, 
abzuschatten - erkennen zu können.

Eine sehr gute Antireflexbeschichtung schafft im gesamten sichtbaren 
Bereich 0,5% Reflexionsgrad, das heißt, vom einfallenden Sonnenlicht 
wird nur ein 200-stel reflektiert.

Die Hintergrundbeleuchtung des TFT muß also, abzüglich der Verluste 
durch das Antireflexglas, dieses reflektierte Sonnenlicht mindestens 
fünffach überstrahlren können, um den gewünschten Kontrast zu erreichen.

Wenn ich jetzt wüsste, wieviele "Nits" die Sonne hierzulande an einem 
schönen Sommertag aufs Tapet bringt, könnte ich den Rest ausrechnen.

Vielleicht weiß ja jemand mehr...

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Das sinnvollste ist anstelle einer hellen Hinterleuchtung ein 
transflektives TFT zu verwenden, das die Sonne als Lichtquelle nutzt. 
Z.B. Sharp hat da einiges im Programm (hauptsächlich im 320x240 Format 
für PDAs).

Autor: Lothar (Gast)
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Ja, da haben wir auch mit experimentiert.

QVGA ist viel zu wenig, wir brauchen 640x480 oder 800x480. Außerdem ist 
die Bildqualität (Farbdarstellung, Kontrast) der 
reflektiven/transflektiven TFTs nicht sonderlich gut. Besonders mit 
seitlicher Ausleuchtung (reflektiv) wird es im Dunkeln dann richtig 
grottig.

Leider habe ich kein Lumen-Meßgerät, außerdem ist der Sommer vorbei. Was 
ich bräuchte, wäre eine Zahlanangabe a la "Die Sonne macht in 
Mitteleuropa 2.000 cd/m²".

Wenn die Rechnung dann utopisch aussieht, kann ich mir immernoch 
Gedanken machen über alternative Lösungen.

Autor: Anja (Gast)
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Hallo,

die Sonne macht so etwa 1000 W Strahlung (max.) pro Quadratmeter. 
(Solaranlagen).
Bzw. bis zu ca. 100000 Lux Beleuchtungsstärke.
Gute Innenraumbeleuchtung hat so 1000-2000 Lux.
(ist also 2 Größenordnungen weniger).

Ich Hoffe Du kannst das jetzt umrechnen.

Autor: Stefan Wimmer (wswbln)
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...und wenn nicht:

Hier gibt's (nach Registrierung) ein kleines Grundlagenwerk (englisch):
http://www.intl-lighttech.com/services/light-measu...

Autor: Arc Net (arc)
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Lothar schrieb:
> Ja, da haben wir auch mit experimentiert.
>
> QVGA ist viel zu wenig, wir brauchen 640x480 oder 800x480. Außerdem ist
> die Bildqualität (Farbdarstellung, Kontrast) der
> reflektiven/transflektiven TFTs nicht sonderlich gut. Besonders mit
> seitlicher Ausleuchtung (reflektiv) wird es im Dunkeln dann richtig
> grottig.
>
> Leider habe ich kein Lumen-Meßgerät, außerdem ist der Sommer vorbei. Was
> ich bräuchte, wäre eine Zahlanangabe a la "Die Sonne macht in
> Mitteleuropa 2.000 cd/m²".

8000 cd/m² klarer Himmel
2000 cd/m² bewölkter Himmel

http://www.schorsch.com/kbase/glossary/luminance.html

Autor: MartinK (Gast)
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Ein weißes Blatt Papier, das von der Sonne angestrahlt wird, hat bis zu 
10000cd/m².

Autor: Andreas K. (derandi)
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An schönen Sommertagen können das auch weit mehr als 100.000 Lux sein, 
mit konventioneller Hintergrundbeleuchtung keine Chance, auch bei 
hervorragender Entspiegelung.

Ein Gerät, das man in der Sonne ablesen kann wäre zum Beispiel mein 
Taschenrechner. Der hat aber
1. Ein Reflektives Display und
2. Eine glänzende Frontscheibe, nicht diese Matte Scheibe, die z.B. bei 
TFT-Monitoren Spiegelungen verhindert. Solange sich die Sonne nicht 
direkt im Display spiegelt streut die aber kein Sonnenlicht.

Transflektive Displays sind ja eher ein Kompromiss zwischen beiden, 
schlechtere Darstellungsqualität als bei Transmissiven, aber dafür auch 
ohne Umgebungslicht funktionstüchtig.

Autor: A. K. (prx)
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Die kreativste mir bekannte Lösung dieses Problems hat der OLPC (der 
sogenannte "100$ Laptop"). 7,5 Zoll, draussen 1200x900 reflexiv 
monochrom, drinnen 800x600 beleuchtet in Farbe.

Autor: Lothar (Gast)
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Gut, nehmen wir mal das Beispiel mit dem weißen Papier und rechnen mit 
10.000 cd/m².

Wenn ich dafür sorge, daß bei normalem Betrachtungsabstand das gesamte 
Blickfeld nicht reflektierend und in dunklen Tönen gehalten ist, so daß 
keine großen Helligkeitsunterschiede wahrnehmbar sind und sich die Augen 
gut adaptieren können, dann würden bei einer High-End-Entspiegelung 
(1:200) also nur noch 50 cd/m² vom Display reflektiert werden. Mit den 
angepeilten 800 cd/m² würde man dann also sicher einen Kontrast von > 
1:10 erreichen können.

Wenn sich allerdings ein weißes Blatt Papier im Blickfeld befindet und 
die Augen sich entsprechend adaptieren, sieht es ziemlich düster aus.

Autor: Andreas K. (derandi)
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Lothar schrieb:
Mit den
> angepeilten 800 cd/m² würde man dann also sicher einen Kontrast von >
> 1:10 erreichen können.

Aber auch nur zwischen schwarz und weiß.

Autor: Oliver Döring (odbs)
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Beim aktuellen Stand der Technik bekommst du oberhalb von 800 cd/m² mehr 
Probleme, als du löst. Für die letzten 400 cd/m² mehr mußt du auf 
Anbieter zurückgreifen, die LCDs von der Stange auseinandernehmen und 
mit ihren eigenen Backlights nachrüsten. Diese brauchen dann auch 
entsprechende teure Inverter. Die Röhren halten nicht mehr so lange, der 
Temperaturbereich ist eingeschränkt, der Energiebedarf steigt 
überproportional an, etc. Außerdem weiß man nie, wie lange Ersatzteile 
verfügbar sind.

An deiner Stelle würde ich das hellste LCD von der Stange nehmen, das 
noch mit LEDs auskommt. Da liegst du dann meist zwischen 500 und 800 
cd/m². Von da ausgehend würde ich mich dann eher um die Umgebung kümmern 
als um das Panel selbst. Die Helligkeit der Displayhinterleuchtung ist 
nur ein Parameter von vielen, der die Ablesbarkeit bei Sonnenlicht 
bestimmt.

Es hilft zum Beispiel viel viel mehr, wenn durch die mechanische 
Konstruktion sichergestellt ist, daß das Display immer im Schatten 
liegt. Bei einem Handheld ist das nicht möglich, bei allem anderen in 
der Regel schon (Schirm, Display etwas versenkt, usw.). Wichtig ist auch 
die Qualität der Entspiegelung und die Gestaltung der Oberflächen 
ringsum.

Im Avionikbereich kombiniert man alle diese Maßnahmen recht erfolgreich. 
Man verwendet hochwertige Entspiegelungen (R < 0,3%, teilweise < 0,15%), 
schirmt das Instrumentenbrett durch einen "Sonnenschild" von oben ab, 
eliminiert schräg einfallendes Licht durch das Versenken des Displays im 
Instrumentenbrett und gestaltet alle umliegenden Oberflächen absolut 
blendfrei (z.B. Nextel Suede Coating). Natürlich sind die Backlights 
sehr hell, aber das ist nur ein Teil der Lösung und wäre alleine 
komplett wirkungslos. Zum Standard gehört natürlich auch eine Regelung 
der Displayhelligkeit, so daß der Kontrast zur Umgebung möglichst 
konstant bleibt.

Ein rein transmissives TFT im direkten Sonnenlicht ist utopisch.

Autor: Oliver Döring (odbs)
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http://www.airliners.net/photo/KLM---Royal/Boeing-...

Hier sieht man ganz gut: Gegen starkes, direkt auf das Display 
gerichtetes Licht (Fotoblitz) ist kein Kraut gewachsen, auch nicht mit 
teuerster Technik.

Autor: Artjomka (Gast)
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einfach nen paar 500W Baustrahler hinters TFT geklemmt!

Autor: MastaRasta (Gast)
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Baustrahler??? Du weißt schon wie heiß diese Dinger werden? Und ein TFT 
darf nicht wärmer als 50°C werden.
Aber jetzt mal realistisch. Fakt ist: Sonne hat 100.000Lux, weißes Blatt 
in der Sonne 10.000cd/m². Ein TFT mit Anti-Glare (ohne kannst du es 
sowieso vergessen) reflektiert bis zu 5%. Genauso lässt es max. 5% der 
Hintergrundbeleuchtung durchscheinen.

Es gibt ein !70"! Zoll, ja ich weiß 70" ist wohl zu groß, von Samsung. 
Dieses besitzt eine LED-Hintergrundbeleuchtung mit über 8000 weißen 
LEDs.
Dafür hat das Display aber auch 2000cd/m². Und das kann man super in der 
Sonne lesen, auch wenn man ein weißes Blatt daneben legt.

Jetzt weiß ich natürlich nicht wieviel Kohle du ausgeben willst (Das 
Samsung kostet übrigens knapp 18.000Euro) Aber du könntest ein normalas 
TFT mit CCFL-Backlight nehmen (am besten eines mit hohem Kontrast und 
Blickwinkel) und die CCFLs samt Inverter rausschmeißen. Dafür setzt du 
LEDs ein. Ich empfehle die dafür LUXEON Rebel. Eine davon hat ca. 
18Lumen.
Bei einem 15" TFT dürfen es allerdings schon ca. 80Stück sein. 
Entsprechen bei einem 7,5" nur 20Stück.

So, und jetzt viel Spass bei basteln.

Autor: Michael X. (Firma: vyuxc) (der-michl)
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Chimei Optics (CMO) hat reflektive Panels in >VGA. Meines wissens sogar 
1280x800

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