Muros de display LED

El muro de display LED ha demostrado ser un medio muy efectivo para transmitir mensajes o entretenimiento a grupos numerosos de personas. Pero, ¿cómo funciona? ¿Qué fortalezas y ventajas clave presenta la tecnología LED frente a otros métodos de producción de imágenes de grandes dimensiones? ¿Cuáles son sus características? Este artículo responde a estos y otros interrogantes.

Funcionamiento del LED y de los muros de display LED

El funcionamiento del LED se basa en el fenómeno de la electroluminiscencia. Al moverse a través de un semiconductor los electrones cambian a un estado de energía cuántica inferior, un proceso en el que emiten fotones de una longitud de onda específica. Por lo general, la construcción de un LED precisa de una lente que permita que la luz resultante se emita de un modo eficiente en una dirección determinada.

Para cada pixel el muro de display LED utiliza LED individuales de tres colores: rojo, verde y azul. Los LED pueden consistir en dispositivos separados o combinarse en un único dispositivo de montaje superficial (SMD). Cada uno de los colores del LED —denominados subpíxeles— recibe su propia señal de transmisión en función del contenido del vídeo, permitiendo la generación global de millones de colores. Lo normal es que cada mosaico se componga de una serie de módulos LED idénticos. Las placas de circuito de los módulos se conectan eléctricamente para que cada pixel reciba unas señales de transmisión RGB dirigidas única y específicamente a ellos, y para que la alimentación del suministro eléctrico del mosaico llegue a la totalidad de los pixeles. Esta modularidad constituye una ventaja durante las tareas de mantenimiento y reparación, pues si un LED falla sólo habrá que sustituir el módulo que lo contiene.

Generalmente todos los módulos de un mosaico se alojan en una pequeña caja que alberga también el suministro eléctrico del mosaico, así como la electrónica necesaria para controlar cada módulo y permitir la conexión de la señal de vídeo. Algunos mosaicos están diseñados de manera que el suministro eléctrico y la electrónica de control se ubican en una caja aparte, sujeta a una estructura que contiene también los módulos LED.

La configuración de los mosaicos permite suspenderlos de una estructura externa, posibilitando con ello la creación de matrices más grandes con un número mayor de mosaicos. Una o más unidades de control separada(s), conectada(s) a un número determinado de mosaicos, acepta(n) señales de vídeo de toda una serie de fuentes posibles, normalmente en DVI o HDMI, dirigiendo a cada mosaico los fragmentos de imágenes correctos.

El diseño mecánico de los mosaicos garantiza que cada mosaico se alinee con precisión con los mosaicos contiguos. El resultado es una imagen compuesta, perfectamente homogénea, que puede estar formada por miles o por millones de pixeles dependiendo de la cantidad de mosaicos empleada o del número de pixeles que contenga cada mosaico.

Una solución completa

Pero un muro de display LED es más que unos simples mosaicos LED. Lo normal es que se precise de una serie de unidades de control externas, cada una de ellas a cargo de un subconjunto de mosaicos del muro. Cada unidad de control acepta señales de dispositivos fuente y proporciona material de vídeo distinto a cada subgrupo de mosaicos. La mayor parte de las soluciones incorporan un procesador de vídeo e interruptores de enrutamiento universales, así como sistemas de gestión de contenido y de colaboración.

Fortalezas y ventajas clave

Como fuente luminosa los LED presentan una serie de ventajas a considerar.

En primer lugar, el brillo. En la actualidad, aunque en los modelos para interiores no se suele llegar a los 2.000 nits, los muros de display LED de interiores pueden alcanzar un máximo de brillo de 12.000 nits (cd/m2). Y si ese alto brillo resulta absolutamente imprescindible en displays situados en exteriores, en donde deben competir con la exposición directa a la luz solar, resulta también de gran utilidad en displays de espacios interiores que necesiten atraer la atención en entornos muy concurridos.

Otros métodos de creación de grandes imágenes, o son incapaces de llegar a niveles de brillo de imagen comparables a los de los muros de display LED, o lo logran únicamente a base de incrementar considerablemente la complejidad del sistema. Por ejemplo, los paneles LCD suelen alcanzar un brillo inferior a 1500 nits, con la mayoría quedándose por debajo de 700 nits. En los displays de proyección, en donde el brillo de la imagen es casi arbitrario, dependiendo del tamaño de esa imagen con lámparas específicas o con otras fuentes de luz, sólo es factible lograr niveles de brillo comparables a los de los muros de display LED con combinaciones específicas de lámpara y tamaño de imagen recurriendo a varios proyectores.

La capacidad de los muros de display LED para soportar elevados niveles de iluminación ambiental es otro punto fuerte de esta tecnología, derivado no sólo del alto nivel de brillo característico de los mosaicos LED, sino también de las elevadas relaciones de contraste. El resultado es un notable nivel de percepción del negro que tiene como efecto un marcado contraste en la imagen, no importa lo elevados que sean los niveles de iluminación ambiental del espacio interior.

Una fortaleza adicional de los muros de display LED es la posibilidad que ofrecen de lograr un espectro de color de extraordinaria amplitud, entendiendo por ello la gama y pureza cromática que un display es capaz de reproducir. Los LED rojos, verdes y azules utilizados en muros de display LED emiten un rango de longitudes de onda mucho más estrecho que el de una fuente de luz blanca y espectro amplio, como una lámpara; esa circunstancia permite la reproducción de unos colores más profundamente saturados y amplía la gama de colores reproducibles.

Otro punto fuerte de los muros de display LED es la larga vida de los propios pixeles. La vida útil de una fuente de luz de un display se define con frecuencia como el número de horas transcurridas para llegar a la mitad del brillo inicial. Medidos de ese modo, los LED —no importa si se emplean únicamente como fuente de luz o directamente como pixeles en un muro de display LED— suelen durar bastante más que las lámparas.

Todos los displays consumen energía y precisan de refrigeración, pero no todas las tecnologías de display se comportan en ese aspecto de la misma forma. En los muros de display LED, el consumo energético es mucho más eficiente que en la mayoría de displays de otras tecnologías. Esa mejora de la eficiencia energética puede ser de hasta un 400%, o más, dependiendo de los sistemas comparados.

Lo que se traduce en menos calor y en menos ruido perceptible del dispositivo de refrigeración que se requiere para disipar el calor. De hecho, la temperatura a la que funcionan algunos mosaicos LED hace innecesario el uso de ventiladores, siempre, eso sí, que el espacio entre ellos sea el adecuado y cuenten con el HVAC apropiado.

Un parámetro de imagen importante en cualquier display es el del tamaño y la distancia entre pixeles. Cuanto menores sean éstos, más cerca de la imagen podrá posicionarse el observador antes de empezar a distinguir los pixeles individuales. Un indicador bajo sugiere también la posibilidad de concentrar un número determinado de pixeles en una zona reducida, o, por el contrario, de colocar muchos más pixeles en un espacio determinado. No obstante, no en todas las aplicaciones conviene que haya una distancia reducida entre pixeles. En concreto, en el caso de grandes displays, una distancia entre pixeles excesivamente pequeña puede acabar llevando a una cantidad de pixeles mucho mayor de la que precisa una aplicación determinada. Por suerte, los mosaicos LED se encuentran disponibles en un amplio espectro de distancias de pixel, que va de los 20mm a tan sólo uno. La distancia reducida entre pixeles se utiliza ante todo en espacios interiores.

Muy importante es también el factor de relleno de los pixeles individuales, es decir, la relación entre el área del elemento generador de luz dentro de un pixel (en este caso los propios LED) y el área total del pixel. Cuanto mayor sea el factor de relleno, más homogénea será la imagen y más podrá acercarse el observador al display sin que los pixeles se le hagan visibles.

Otra cualidad de los muros de display LED es que las divisiones en las imágenes resultan imperceptibles. Los mosaicos de un muro de display LED están diseñados de modo que aunque se toquen, la distancia entre los pixeles no aumenta de un mosaico al mosaico contiguo. Además, el tipo de entorno en el que suelen colocarse los LED de un mosaico típico hace difícil percibir el punto de unión de los mosaicos desde una distancia de observación normal.

Opciones de configuración

Hay gran variedad de mosaicos LED de display en el mercado, que se dividen fundamentalmente en modelos para interior y para exterior. La distancia entre pixeles que acabamos de estudiar constituye un punto de diferenciación más. Lo que todos estos productos tienen en común es su marcada modularidad. El pequeño factor de forma característico de los mosaicos LED facilita la creación de un muro de pantalla con el tamaño, relación de aspecto o configuración que se desee.

Los mosaicos LED suelen ser también muy finos, a menudo de menos de 10 cm de grosor, lo que facilita su montaje en curva. Dependiendo del radio de curvatura y del modelo de mosaico, pueden adaptarse tanto a curvas convexas como a curvas cóncavas. El habitual tamañoreducido de los mosaicos LED ofrece gran flexibilidad a la hora de plantearse las dimensiones o la forma de un muro de display.

Uno de los factores más importantes al adquirir un muro de display LED es la distancia entre pixeles. La distancia óptima entre pixeles depende tanto de la cantidad de pixeles que deseemos para la imagen final, como de la distancia a la que esperamos se sitúe el observador. A modo de ejemplo, la Figura 2 ilustra los tamaños de muro de pantalla necesarios para lograr una imagen full HD (1920 x 1080) con todo un espectro de distancia de pixeles. Para lograr una imagen UHD (3840 x 2160) —que a veces denominamos “4K”— nos bastará con duplicar cada dimensión lineal en el diagrama. Naturalmente, otras relaciones de aspecto y resoluciones de imagen final son, asimismo, posibles.

No existen normas claras y precisas en relación a las distancias de visionado óptimas para cada distancia entre pixeles. Sin embargo, en la Tabla 1 listamos algunas recomendaciones. La mejor distancia de pixel para una aplicación determinada será aquella en la que la visión de los pixeles no resulte molesta a una distancia de visionado normal, pero que permita al display acotar una porción significativa del campo de visión del observador para obtener el máximo impacto a la resolución proyectada.

Conclusión

En comparación con otras tecnologías de display de imágenes, los muros de display LED gozan de una serie de ventajas en cuanto a brillo, espectro cromático, vida útil, consumo energético y factor de forma. Además, poseen una capacidad única para adaptarse a gran variedad de aplicaciones con exigencias diferentes de tamaño, forma, distancia de visionado y entorno.

Es posible que entre las tecnologías de proyección de imágenes el muro de display LED sea un recién llegado, pero ha conseguido ya diferenciarse de todos los demás. El futuro de los muros de display LED no puede ser más brillante.

* Más información en www.christiedigital.com