Leitfaden zur Helligkeit von Industrie-Displays (Nits) für HMIs und Außengeräte

Einführung

Die Sichtbarkeit von Anzeigen ist ein entscheidender Konstruktionsparameter bei Industrieanlagen. Die Bediener verlassen sich auf grafische Schnittstellen, um den Systemstatus zu überwachen, Parameter einzustellen und auf Alarme zu reagieren. Wenn das Display in der Betriebsumgebung nicht deutlich lesbar ist, können die Benutzerfreundlichkeit und die betriebliche Effizienz beeinträchtigt werden.

Industrielle Systeme arbeiten unter einer Vielzahl von Beleuchtungsbedingungen. Die Geräte können in Innenräumen von Fabriken mit starker Deckenbeleuchtung, in Außenanlagen mit direkter Sonneneinstrahlung oder an halböffentlichen Orten wie Verkehrsterminals und öffentlichen Kiosken installiert werden.

Für Ingenieure, die HMIs und eingebettete Steuerungsschnittstellen entwickeln, ist die Auswahl der geeigneten Industrie-Display Helligkeit ist ein wichtiger Schritt bei der Spezifikation von Displays. Eine unzureichende Helligkeit verringert die Lesbarkeit, während eine zu große Helligkeit den Stromverbrauch, die Wärmebelastung und die Systemkosten erhöht.

Die Helligkeit allein ist für die Sichtbarkeit eines Bildschirms nicht entscheidend. Kontrastverhältnis, optische Bindung, Oberflächenbehandlung und Gehäusedesign beeinflussen die Leistung eines Displays unter realen Einsatzbedingungen.

Ingenieure, die Display-Architekturen bewerten, können zusätzlichen Kontext in der Übersicht über die industrielle Anzeigetechnik verfügbar im Leitfaden für Industriemonitore für Industrieanlagen.

Was ist die Helligkeit industrieller Displays?

Die Helligkeit industrieller Bildschirme bezieht sich auf die Leuchtdichteleistung eines Bildschirms, gemessen in nits (cd/m²). Eine höhere Helligkeit verbessert die Lesbarkeit des Bildschirms in Umgebungen mit starkem Umgebungslicht, wie z. B. Fabrikhallen, Außenanlagen, Kioske und EV-Ladestationen.

Industrielle Systeme verwenden in der Regel Anzeigen zwischen 500 und 1500+ Nits, je nach den Lichtverhältnissen der Umgebung.

Typische Helligkeitsbereiche, die in industriellen Systemen verwendet werden, sind:

Viele industrielle Schnittstellen, die durch industrielle Touchscreen-Lösungen verwenden höhere Helligkeitsstufen als Verbraucherdisplays, um die Lesbarkeit in anspruchsvollen Umgebungen zu gewährleisten.

Wie hell sollte ein industrielles Display sein?

Die Anforderungen an die Helligkeit werden in erster Linie bestimmt durch die Umgebungslichtbedingungen in der Installationsumgebung.

Das Umgebungslicht wird in der Regel gemessen in lux, gemessen, während die Helligkeit des Displays in Nissen. Wenn das Umgebungslicht zunimmt, muss das Display eine höhere Leuchtdichte erzeugen, um einen akzeptablen Kontrast zu erhalten.

Die nachstehende Tabelle fasst die allgemeinen technischen Richtlinien für die Auswahl von Displays zusammen.

Bei Installationen im Freien kann das Sonnenlicht den wahrgenommenen Kontrast der Anzeige erheblich verringern. Aus diesem Grund, bei Sonnenlicht ablesbare Displays kombinieren typischerweise hohe Helligkeit mit optischer Bindung und Antireflexionsglas.

Bei Sonnenlicht lesbare industrielle Displays

In Außenbereichen wird die Sichtbarkeit von Bildschirmen stark durch direktes Sonnenlicht und Reflexionen auf der Bildschirmoberfläche beeinflusst. Selbst helle Bildschirme können schwer ablesbar sein, wenn die Reflexion nicht richtig gesteuert wird.

A bei Sonnenlicht ablesbares Industriedisplay kombiniert in der Regel mehrere Gestaltungselemente:

• Helligkeit oben 1000 Nits
• optische Verklebung zur Beseitigung interner Reflexionen
• Entspiegeltes oder entspiegeltes Deckglas
• LCD-Bildschirme mit hohem Kontrast

Diese Technologien reduzieren die Blendwirkung und verbessern den wahrgenommenen Kontrast bei starkem Umgebungslicht.

Sonnenlichtlesbare Displays werden häufig in:

• EV-Ladestationen
• Außenkioske
• Transportterminals
• Schnittstellen zu Baumaschinen
• Schiffsnavigationssysteme

Bei der Gestaltung von Schnittstellen für Außengeräte sollten Helligkeit und Reflexionskontrolle nicht unabhängig voneinander, sondern gemeinsam bewertet werden.

Technologien, die die Display-Helligkeit beeinflussen

Mehrere Hardware- und optische Technologien bestimmen, wie gut ein industrielles Display in Umgebungen mit hoher Helligkeit funktioniert.

Leistungsstarke LED-Hintergrundbeleuchtungssysteme

Die meisten industriellen LCD-Bildschirme basieren auf LED-Hintergrundbeleuchtungssystemen. Eine Erhöhung der Helligkeit erfordert in der Regel eine höhere Lichtleistung der LED-Anordnung.

Zu den Designs mit hoher Helligkeit können gehören:

• LED-Treiberschaltungen mit höherer Leistung
• optimierte Lichtleiter- und Diffusionsschichten
• verbesserte Strukturen zur Wärmeableitung

Eine gleichmäßige Lichtverteilung ist notwendig, um sichtbare Helligkeitsschwankungen auf dem Bildschirm zu vermeiden.

Optisches Bonding

Die optische Verklebung verbessert die Sichtbarkeit, da der Luftspalt zwischen dem LCD-Panel und dem Schutzglas bzw. dem Berührungssensor beseitigt wird.

Eine transparente Klebeschicht verbindet die Display-Komponenten miteinander und reduziert interne Reflexionen.

Die Vorteile umfassen:

• verbessertes Kontrastverhältnis
• verringerte interne Reflektionen
• bessere Lesbarkeit bei Sonnenlicht
• erhöhte mechanische Festigkeit der Anzeigeeinheit

Optisches Kleben wird häufig für industrielle Außenanzeigen und Transportgeräte verwendet.

Anti-Reflexions- und Anti-Glare-Oberflächen

Externe Reflexionen können die effektive Helligkeit erheblich verringern.

Industrielle Bildschirme werden häufig mit Oberflächenbehandlungen versehen, die die Reflexionen eindämmen sollen:

• antireflektierende optische Beschichtungen
• geätztes Antireflexglas
• reflexionsarme Schutzschichten

Diese Behandlungen reduzieren die Blendung durch Sonnenlicht und starke Deckenbeleuchtung.

PCAP Touch Integration

Viele industrielle HMIs verwenden projiziert kapazitiv (PCAP) Touch-Technologie.

Die Integration eines Berührungssensors führt zu zusätzlichen Schichten im Display-Stapel. Glasdicke, Sensormaterialien und Klebstoffe beeinflussen alle die Lichtdurchlässigkeit und die Reflexionseigenschaften.

Ingenieure entwerfen industrielle Touchscreen-Lösungen muss ein Gleichgewicht zwischen Berührungsbeständigkeit und optischer Leistung herstellen.

Technische Überlegungen

Bei der Auswahl der Bildschirmhelligkeit müssen mehrere Faktoren auf Systemebene berücksichtigt werden.

Beleuchtungsbedingungen der Umgebung

Die Installationsumgebung ist der wichtigste Faktor.

Typische Beispiele sind:

• Fabrikhallen mit hochintensiver LED-Beleuchtung
• Infrastrukturen im Freien, die direktem Sonnenlicht ausgesetzt sind
• Verkehrsterminals mit gemischten Lichtverhältnissen

Im Außenbereich installierte Displays erfordern in der Regel Helligkeitsstufen über 1000 Nits kombiniert mit sonnenlichttauglichen Designtechniken.

Thermisches Management

Eine höhere Helligkeit erfordert eine höhere Leistung der Hintergrundbeleuchtung, was zusätzliche Wärme erzeugt.

Eine zu hohe Temperatur kann die Degradation der LEDs beschleunigen und die Lebensdauer des Displays verkürzen.

Industrielle Displays umfassen in der Regel:

• Aluminium-Fahrgestellstrukturen
• passive Wärmeabfuhrwege
• thermische Grenzflächenmaterialien

Das Wärmemanagement ist besonders wichtig bei geschlossenen Gehäusen im Freien.

Stromverbrauch

Der Stromverbrauch der Hintergrundbeleuchtung steigt mit der Helligkeit.

Bei Systemen mit begrenzter Stromverfügbarkeit - wie z. B. solarunterstützte Infrastrukturen oder batteriebetriebene Geräte - muss die Helligkeit gegen die Energiebeschränkungen abgewogen werden.

Manchmal wird eine adaptive Helligkeitsregelung mit Hilfe von Umgebungslichtsensoren eingesetzt.

Langfristige Verlässlichkeit

Industrieanlagen können viele Jahre lang ununterbrochen in Betrieb sein.

LED-Hintergrundbeleuchtungen verlieren im Laufe der Zeit an Helligkeit. Ingenieure spezifizieren oft Displays mit höherer Anfangshelligkeit, um die langfristige Verschlechterung auszugleichen.

Robuste industrielle Touch-Monitore die für industrielle Umgebungen konzipiert sind, enthalten in der Regel langlebige LED-Hintergrundbeleuchtungen.

Systemintegration

Industrielle Displays sind selten eigenständige Komponenten. Sie sind in der Regel in eingebettete Computerplattformen oder Steuerelektronik integriert.

In vielen Systemen sind die Displays verbunden mit Panel-PC-basierte HMI-Systeme, und ermöglicht die Softwaresteuerung von Helligkeit, Energieverwaltung und Display-Timing.

Für spezielle Gerätekonstruktionen können Display-Baugruppen auch durch kundenspezifische OEM-Touch-Lösungen um der Gehäusegeometrie und den Dichtungsanforderungen zu entsprechen.

Typische Anwendungen

Die Anforderungen an die Helligkeit industrieller Displays variieren je nach Einsatzbedingungen.

EV-Ladestationen

EV-Ladesysteme werden in der Regel im Freien installiert und müssen auch bei direkter Sonneneinstrahlung lesbar sein. Diese Systeme verwenden häufig Anzeigen zwischen 1000 und 1500 Nits, in Kombination mit optischer Verklebung und Antireflexglas.

Industrielle Automatisierungstechnik

Fertigungsanlagen Schnittstellen werden in der Regel in Innenräumen installiert, können aber auch unter starker Fabrikbeleuchtung betrieben werden.

Helligkeitsstufen von 500-800 nits werden üblicherweise für diese HMIs verwendet.

Öffentliche Kioske und Terminals

Selbstbedienungs-Kioske in Verkehrsknotenpunkten oder öffentlichen Infrastrukturumgebungen müssen unter unterschiedlichen Beleuchtungsbedingungen funktionieren und gleichzeitig langlebige Touch-Schnittstellen unterstützen.

HMIs für Baumaschinen

Baumaschinen wie Bagger und Lader arbeiten häufig in direktem Sonnenlicht. Displays, die in diesen Umgebungen eingesetzt werden, erfordern in der Regel 1000+ nits Helligkeit kombiniert mit robusten Touch-Schnittstellen.

Schiffsnavigationssysteme

Schiffsausrüstung funktioniert bei starken Sonnenlichtreflexionen von Wasseroberflächen. Marine-Displays sind daher angewiesen auf hohe Helligkeit, optische Bindung und Antireflexionsbeschichtung um die Lesbarkeit zu erhalten.

Wann sind Displays mit hoher Helligkeit angemessen?

Displays mit höherer Helligkeit sind geeignet, wenn die Geräte in Umgebungen mit viel Umgebungslicht betrieben werden.

Typische Situationen sind:

• Schnittstellen für Außengeräte
• öffentliche Infrastruktureinrichtungen
• Fabrikhallen mit starker Beleuchtung
• Transportausrüstung

In diesen Umgebungen verbessert die Verbesserung der Helligkeit in Verbindung mit der Kontrolle der Reflexion die Benutzerfreundlichkeit erheblich.

Schlussfolgerung

Die Helligkeit von Industriedisplays ist ein Schlüsselfaktor für die Benutzerfreundlichkeit von Geräteoberflächen. Die Helligkeit allein garantiert jedoch nicht die Lesbarkeit.

Ein effektives industrielles Display-Design erfordert ein Gleichgewicht zwischen Helligkeit, optischem Stack-Design, Reflexionskontrolle, Kontrastleistung und Umgebungsbedingungen.

Durch die Bewertung der Helligkeit als Teil der gesamten industriellen HMI-Architektur können Ingenieure Anzeigesysteme entwerfen, die während der gesamten Betriebslebensdauer der Anlage lesbar und zuverlässig bleiben.

FAQ

Welcher Helligkeitsgrad ist für industrielle Außenanzeigen erforderlich?

Geräte für den Außenbereich benötigen in der Regel Displays zwischen 1000 und 1500+ Nits, in Kombination mit optischer Verklebung und entspiegelten Oberflächen.

Verbessert eine höhere Helligkeit immer die Lesbarkeit?

Nein. Die Ablesbarkeit des Displays hängt auch vom Kontrastverhältnis, der Reflexionskontrolle und dem Design des optischen Stacks ab.

Was versteht man unter einem sonnenlichttauglichen Industriedisplay?

Ein sonnenlichttaugliches Display bietet in der Regel 1000 nits oder mehr Helligkeit kombiniert mit optischer Verklebung und Antireflexionsglas.

Wie wirkt sich die Helligkeit auf die Lebensdauer des Bildschirms aus?

Eine höhere Helligkeit erhöht die Belastung der LED-Hintergrundbeleuchtung, was im Laufe der Zeit zu einer schnelleren Verschlechterung der Helligkeit führen kann.