Wie vergleicht sich der Energieverbrauch eines OLED-Bildschirms mit dem von LCD?

Wie die OLED-Bildschirmtechnologie einen inhaltsabhängigen Stromverbrauch ermöglicht

Selbstleuchtende Pixel eliminieren den Energieverbrauch der Hintergrundbeleuchtung – ein grundlegender Effizienzvorteil

LCD-Displays benötigen eine ständige Hintergrundbeleuchtung, die ungefähr 70 bis 90 Prozent ihrer Gesamtenergie verbraucht, unabhängig davon, was auf dem Bildschirm angezeigt wird. OLED-Bildschirme funktionieren jedoch anders, da jedes Pixel sein eigenes Licht erzeugt und bei Bedarf komplett abgeschaltet werden kann, wodurch echte Schwarztöne entstehen. Dadurch entfällt der Energieverlust durch Hintergrundbeleuchtung, sodass der Stromverbrauch bei Verwendung von Dunkelmodus oder beim Ansehen von Videos mit viel Bewegung etwa halbiert wird. Die Funktionsweise von OLED ist übrigens ebenfalls ziemlich beeindruckend: Statt Licht einfach zu blockieren, wie es LCDs tun, schalten sich einzelne Pixel gezielt aus, wodurch deutlich tiefere Schwarztöne erreicht werden, als es irgendein LCD-Panel jemals könnte. Diese Effizienz macht die OLED-Technologie sowohl hinsichtlich Bildqualität als auch Energieeinsparung besonders herausragend.

Durchschnittliche Bildhelligkeit (APL) als Hauptfaktor für den Stromverbrauch von OLED-Bildschirmen

Die Menge an Energie, die OLED-Bildschirme verbrauchen, hängt eng mit dem sogenannten durchschnittlichen Bildpegel (Average Picture Level, kurz APL) zusammen. Im Grunde misst dies, wie hell das gesamte Bild auf dem Bildschirm tatsächlich ist. Jedes kleine Subpixel arbeitet stärker, wenn es heller leuchten muss. Daher arbeitet bei einem komplett weißen Bildschirm mit 100 % APL jedes einzelne Element der Anzeige mit voller Leistung. Studien zeigen, dass der Stromverbrauch sich um etwa 40 % erhöhen kann, wenn der APL-Wert von 20 % auf 60 % steigt. Alltägliche Dinge wie Tabellenkalkulations-Apps oder Dokumente mit weißem Hintergrund verbrauchen die Akkuleistung viel schneller als dunklere Inhalte wie nachts aufgenommene Fotos oder Filme unter schlechten Lichtverhältnissen. Da der APL eine so wichtige Rolle bei der Energieverwaltung von OLED-Displays spielt, berücksichtigen Hersteller diese Werte bei der Optimierung ihrer Geräte, und auch App-Entwickler beachten den APL bei der Gestaltung von Benutzeroberflächen, um die Akkulaufzeit der Nutzer zu schonen.

Einschränkungen und Ausnahmen: Ungleichgewicht der weißen Subpixel, Alterung und Kompromisse im UI-Design

Die Effizienzvorteile der OLED-Technologie bringen jedoch einige reale Einschränkungen mit sich. RGBW-Pixelanordnungen setzen auf weiße Subpixel, um die Helligkeit zu erhöhen, was jedoch mehr Energie verbraucht, wenn Inhalte mit vielen hellen Bereichen dargestellt werden. Mit dem Alter der Panels steigt der Bedarf an Strom um 15 bis 25 Prozent, allein um das ursprüngliche Helligkeitsniveau beizubehalten. Entwickler, die mit diesen Displays arbeiten, müssen schwierige Kompromisse zwischen Effizienz und Bildqualität eingehen. Während schwarze Benutzeroberflächenelemente Energie sparen, führen sie manchmal zu störenden Farbverschmierungen bei Bildübergängen, da unterschiedliche Bereiche des Displays leicht unterschiedlich schnell reagieren. Insgesamt hängt die Energieersparnis von OLED stark davon ab, wie es in der Praxis eingesetzt wird. Allein die Betrachtung von Maximalwerten gibt keine vollständige Aussage über den tatsächlichen Energieverbrauch im Alltag.

Warum der Stromverbrauch von LCD weitgehend unabhängig vom Inhalt bleibt

Feste Hintergrundbeleuchtungsdominanz: wie ~70–90 % der LCD-Energie unabhängig vom Bild verbraucht wird

LCD-Bildschirme sind auf diese konstant helle Hintergrundbeleuchtung angewiesen, die in der Regel zwischen 20 und 150 Watt pro Quadratmeter beträgt und ununterbrochen läuft, egal was auf dem Bildschirm angezeigt wird – selbst dann, wenn nur Schwarz zu sehen ist. Der Flüssigkristallteil reguliert lediglich, wie viel Licht durchgelassen wird, anstatt selbst Licht zu erzeugen. Daher fließt der Großteil des Stroms ohnehin in die Hintergrundbeleuchtung. Etwa 70 bis möglicherweise 90 Prozent des gesamten Stromverbrauchs dienen letztendlich der Erzeugung dieses Hintergrundlichts. Dadurch ändert sich der Energieverbrauch kaum, egal ob jemand helle Tabellenzellen betrachtet oder eine filmische Szene mit tiefem Schwarz ansieht. OLED-Displays funktionieren dagegen anders: Ihr Stromverbrauch variiert tatsächlich je nach Inhalt auf dem Bildschirm und unterscheidet sich so deutlich von herkömmlichen LCD-Technologien hinsichtlich der Effizienz.

Lokale Dimmung und Mini-LED-Verbesserungen – bescheidene Fortschritte, keine Paradigmenwechsel

Die Mini-LED-Technologie in Verbindung mit lokalem Dimmen trägt dazu bei, LCD-Bildschirme effizienter zu machen, indem die Hintergrundbeleuchtung in dunkleren Bildbereichen abgesenkt wird. Dennoch verändern diese Verbesserungen nicht die grundsätzliche Funktionsweise von LCD-Panels. Selbst bei den teuersten verfügbaren Modellen beträgt die Anzahl der Dimmzonen meistens nur etwa 1000. Das bedeutet, dass große Bildschirmabschnitte gleichzeitig beleuchtet werden, anstatt einzeln gesteuert zu werden. Wenn ein sehr helles Objekt auf dem Bildschirm erscheint, beobachtet man einen Effekt, der als Blooming bezeichnet wird, bei dem die umliegende Fläche als Kompensation übermäßig hell leuchtet. Das Hintergrundbeleuchtungssystem selbst verbraucht unabhängig von der Einstellung etwa 30 Watt pro Quadratmeter. Insgesamt reduzieren diese Verbesserungen den Stromverbrauch beim Betrachten von Inhalten mit starken Kontrastunterschieden zwischen hell und dunkel um etwa 15 bis 25 Prozent. Sicherlich nützliche Einsparungen, aber nichts im Vergleich zu dem, was OLED-Displays von Natur aus leisten, da jedes Pixel dort eigenständig das Licht entsprechend dem tatsächlich dargestellten Inhalt steuert.

OLED-Bildschirmeffizienz in der Praxis: Szenarien, in denen sie führen oder zurückfallen

Anwendungen im Dunkelmodus und Video-Streaming: bis zu 50 % geringerer Energieverbrauch gegenüber LCD

OLED-Bildschirme zeigen ihr volles Potenzial, wenn visuell nicht viel los ist. Denken Sie an Programmierumgebungen mit dunklen Hintergründen, Apps, die nachts komplett schwarz werden, oder Filme mit großen schwarzen Balken am Bildschirmrand. Die Technologie schaltet einfach ganze Pixelbereiche aus, wo nichts passiert, und verschwendet so keine Energie für die Beleuchtung leerer Flächen. Der Energieeinsparung kann etwa die Hälfte im Vergleich zu herkömmlichen LCD-Displays betragen, die weiterhin leuchten, egal was angezeigt wird. Für Personen, die viel streamen, macht dies einen spürbaren Unterschied. Nehmen Sie eine Szene aus Stranger Things, in der alles stockdunkel ist, abgesehen von ein paar gruseligen Schatten, die über den Bildschirm huschen. Dieselbe Szene würde auf einem OLED-Bildschirm etwa zwei Drittel weniger Strom verbrauchen als ein LCD-Panel bei identischer Darstellung.

Helle, hochgradig belegte Arbeitslasten (Tabellenkalkulationen, Videocalls): Verringerung oder Umkehr des Effizienzvorteils

Bei Inhalten mit hohem durchschnittlichem Pixelpunkt-Level (APL) zeigen OLED-Panels im Vergleich zu anderen Display-Technologien oft ihre Schwächen. Denken Sie an endlose weiße Tabellenhintergründe oder Vollbild-Zoom-Calls, bei denen nahezu jedes Pixel gleichzeitig leuchtet, was den Stromverbrauch naturgemäß erhöht. Laut aktuellen Tests von DisplayMate aus dem Jahr 2023 können OLED-Bildschirme bei maximaler Helligkeit tatsächlich zwischen 15 und 30 Prozent mehr Strom verbrauchen als gleich große LCD-Displays. Einige neuere Verbesserungen wie die LTPO-Technologie haben die Situation verbessert, indem sie unnötigen Energieverbrauch durch hohe Bildwiederholraten reduzieren, doch selbst mit diesen Fortschritten behält LCD bei den meisten Büroanwendungen, die über längere Zeiträume eine konstante Bildschirmhelligkeit erfordern, seinen Vorteil.

FAQ

Was ist der Hauptvorteil von OLED-Displays gegenüber LCDs?

OLED-Displays sind selbstemittierend, was bedeutet, dass jedes Pixel sein eigenes Licht erzeugt und vollständig abgeschaltet werden kann, um tiefere Schwarztöne und eine effizientere Stromnutzung zu ermöglichen. Im Gegensatz dazu benötigen LCDs eine konstante Hintergrundbeleuchtung, die unabhängig vom Bildinhalt erhebliche Energie verbraucht.

Wie beeinflusst das durchschnittliche Bildniveau (APL) den Stromverbrauch von OLEDs?

APL misst die Gesamthelligkeit des Bildes auf dem Bildschirm. Ein höheres APL (z. B. weiße Hintergründe) führt zu einem erhöhten Stromverbrauch, da jedes Subpixel stärker arbeiten muss, um heller zu leuchten. Umgekehrt verbraucht ein niedrigeres APL weniger Energie.

Warum können OLED-Displays in bestimmten Szenarien mehr Strom verbrauchen?

OLED-Displays können in Situationen mit hohem APL, wie beispielsweise vollständig weißen Hintergründen oder Videokonferenzen im Vollbildmodus, mehr Strom verbrauchen, da mehr Pixel mit maximaler Helligkeit arbeiten und dadurch der gesamte Energieverbrauch steigt.

Welche Einschränkungen hat die OLED-Technologie?

OLED-Displays stehen vor Herausforderungen wie einer Unaufgelichheit der weißen Subpixel, Alterung, die den Energiebedarf erhöht, und potenziellem Farbverschmieren, insbesondere bei schwarzen Bedienelementen. Diese Faktoren können Effizienz und Bildqualität beeinträchtigen.

Wie wirken sich Mini-LED und lokale Dimmung auf die Effizienz von LCDs aus?

Mini-LED und lokale Dimmung verbessern die Effizienz von LCDs, indem sie die Hintergrundbeleuchtung in dunkleren Bildschirmbereichen reduzieren, verändern jedoch nicht deren grundlegende Funktionsweise. Obwohl sie Energieeinsparungen bieten, erreichen diese Technologien immer noch nicht die inhärente Effizienz von OLED.