Meilensteine der Elektronik Worauf es bei einem Display für E-Bikes ankommt

Redakteur: Hendrik Härter

Gut abzulesen und der Energieverbrauch ist minimal: Die Memory-in-Pixel-Technik eignet sich sehr gut für elektrisch angetriebene Fahrräder, da sie bei direkter Sonne ohne Hintergrundbeleuchtung auskommen. Nur wenn es dunkel wird, dann ist sie notwendig.

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Memory-in-Pixel-Technik: Kein Problem bei direktem Sonnenlicht und die Hinterleuchtung ist nur dann notwendig, wenn es dunkel ist.
Memory-in-Pixel-Technik: Kein Problem bei direktem Sonnenlicht und die Hinterleuchtung ist nur dann notwendig, wenn es dunkel ist.
(Bild: Sharp Devices Europe, Thinkstock)

Elektrisch angetriebene Fahrräder, auch E-Bikes oder Pedelecs genannt, erfreuen sich steigender Beliebtheit. Ist es doch mit ihnen problemlos möglich, auch bergauf zu fahren. Trotz der fortschrittlichen Technik unterscheiden sich die Vehikel kaum von konventionellen Fahrrädern. Die Technik der E-Bikes wird immer ausgefallener und ein Bordcomputer gehört praktisch zur Standardausführung. Fahrradfahrer lassen sich nicht nur navigieren, sondern der Bordcomputer misst die Herzfrequenz und gibt ausführliche Streckeninformationen.

Obwohl die E-Bikes immer komplexer werden, haben die nützlichen Funktionen an jedem Rad eines gemeinsam: Die Basis ist eine Benutzeroberfläche. Damit ist immer irgendeine Art Display am Lenker befestigt. Aber nicht alle Displays sind gleich konzipiert. Kauft sich jemand ein konventionelles Rad, spielt das Display nur eine untergeordnete Rolle. Bei einem E-Bike ist das allerdings anders: Hier ist das Display eine essenzielle Komponente. Denn ohne lesbare Benutzeroberfläche lassen sich die modernen Ausstattungsmerkmale, für die man schließlich bezahlt hat, gar nicht nutzen. Schon etwas Grundwissen über die verfügbaren Techniken reicht aus, um die Auswahl schnell einzugrenzen und eine Entscheidung zu treffen.

Komplexe Informationen auf dem Display darstellen

Die erste Generation E-Bikes war recht simpel, oftmals fehlte das digitale Display ganz. Bei frühen Modellen zeigte eine Anordnung aus nur drei LEDs den Batteriestatus an. Doch die schlichte Drei-LED-Anzeige der frühen E-Bikes machte es dem Fahrer nicht leicht, die Informationen auf dem Display bei Sonnenlicht zu erkennen. Diese Funktionalität ist nunmehr in den E-Bike-Bordcomputer integriert. Er stellt ähnliche Informationen wie konventionelle nachgerüstete Fahrradcomputer zur Verfügung. Dazu gehören meist die Geschwindigkeit, die zurückgelegte Strecke und sogar die bereits erwähnte Herzfrequenz des Fahrers.

Die Einführung der Sieben-Segment-FSTN-LC-Displays – des Typs, der auch in Digitaluhren, Taschenrechnern und Preisanzeigentafeln in Läden zu finden ist – stellte bereits einen Schritt weg von den herkömmlichen LED-Anzeigen dar. Ein Nachteil der FSTN-Displays ist allerdings ihr vergleichsweise hoher Energiebedarf. Und auch hier gilt: Die Menge und die Art von Informationen, die dargestellt werden können, sind aufgrund des schwachen Kontrastes und der Schwierigkeit, Grafiken darzustellen, begrenzt. Doch weg von den sehr einfachen Displays, hin zu den High-End-Geräten für E-Bikes. Am oberen Ende des Spektrums gibt es Vollfarb-, hintergrundbeleuchtete TN-LCDs und OLED-Displays. Hier sind Displaytypen anzutreffen, die auch in den meisten PCs, Tablets und Smartphones verwendet werden. Sie alle sind in der Lage, brillante Farben, Animationen und gestochen scharfe Videos darzustellen.

Geringer Kontrast und schlechte Lesbarkeit

Allerdings haben die genannten Displays in einem Fahrradcomputer erhebliche Nachteile, die sie oft an ihre Grenzen bringen: vor allem, wenn es sehr hell ist. Die größte Schwachstelle bei Displays, die auf eine Hintergrundbeleuchtung angewiesen sind, ist ihr geringer Kontrast verbunden mit schlechter Lesbarkeit in direktem Sonnenlicht. Um den Kontrast eines TN- (Twisted-Nematic-) oder OLED-Panels zwecks besserer Lesbarkeit in heller Umgebung zu steigern, ist eine extreme Erhöhung der Hintergrundhelligkeit erforderlich.

Anstatt also das Sonnenlicht zu ihrem Vorteil zu nutzen, stehen diese Displaytypen eher in Konkurrenz dazu. Jeder, der schon einmal draußen an einem sonnigen Tag eine Taschenlampe angemacht hat, weiß, dass es ein hoffnungsloses Unterfangen ist. Erschwerend kommt noch hinzu: Je heller die Lichtbedingungen der Umgebung, desto mehr Energie verbrauchen diese Displays. An normalen Fahrrädern oder nachgerüsteten E-Bike-Computern wäre der Betrieb dieser Displaytypen mit herkömmlichen Knopfbatterien nur von kurzer Dauer.

Das LC-Display mit hohem Kontrast bei Sonnenlicht

Sich vom Display eines Vollfarb-Smartphones während des Autofahrens ablenken zu lassen, ist gefährlich. Das ist eine weithin bekannte Tatsache. Das Gleiche gilt beim Fahrradfahren. Heißt das, dass wir in die Zeit der Sieben-Segment-LCDs oder sogar zu den ganz primitiven LED-Anzeigen zurückkehren sollten? Glücklicherweise nicht, denn es gibt hochentwickelte Alternativen, mit denen es leicht möglich ist, die Anzeige auch ohne Hintergrundbeleuchtung bei Sonnenlicht lesen zu können. Eine bekannte Display-Technik ist E-Ink, die bei E-Book-Readern verwendet wird. Sie wirkt wie Tinte auf Papier.

E-Ink-Displays benötigen aber lange Ladezeiten und auch die Bildschirmanzeige muss kurz gelöscht werden, bevor die Displays den nächsten Frame anzeigen können. Damit disqualifizieren sie sich von jeder Anwendung, die schnelle Ladezeiten auf einem Display erfordern, wie Karten oder Navigation. Mehr noch – jedes neue Laden eines E-Ink-Displays verbraucht darüber hinaus sehr viel Strom. Damit ist E-Ink als machbare Fahrradcomputer-Displaytechnologie aus dem Rennen.

Statische Bildinhalte sind länger sichtbar

Für Anwendungen am Fahrrad gibt es elegantere Lösungen: der LC-Bildschirm mit hohem Kontrast, da er das Sonnenlicht reflektiert. Solche reflektiven und transreflektiven Displays leuchten umso heller, je heller das Umgebungslicht wird. So bleibt ein guter Kontrast gerade im direkten Sonnenlicht erhalten. Eine Hintergrundbeleuchtung ist nicht erforderlich, kann aber auf Wunsch installiert werden, um beispielsweise das Display auch im Dunkeln lesen zu können.

Sharp verbessert die Effizienz kleiner Displays für statische Bilder dank Memory-in-Pixel. Hier ist in jedem einzelnen Punkt auf dem Bildschirm ein Speicherschaltkreis integriert. Dieses einzelne Stück Speicher sorgt dafür, dass statische Bilder über einen längeren Zeitraum sichtbar bleiben, ohne dass der Bildschirm neu geladen werden muss. Reflektive Memory-in-Pixel-Displays (MiP) eignen sich dank ihres Kontrasts für den Außeneinsatz. In der Sonne benötigen die reflektiven MiP-Displays überhaupt keine Hintergrundbeleuchtung.

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