Introduksjon
I moderne digital visningsteknologi har LED -skjermer blitt allestedsnærværende, fra smarttelefoner til utendørs reklametavler, fra hjemme -TV -er til kommersielle skjermer. LED -teknologi har erobret forskjellige applikasjonsfelt med sin utmerkede lysstyrkeytelse og energieffektivitetsforhold. Lysstyrken til LED -skjermer påvirker ikke bare direkte visningsopplevelsen, men påvirker også energiforbruket, øyekomforten og synligheten i forskjellige miljøer. Denne artikkelen vil omfattende utforske alle aspekter av LED -lysstyrke, inkludert måleenheter, påvirkning av faktorer, justeringsteknikker og applikasjonsanbefalinger i forskjellige scenarier, for å hjelpe kundene dypt å forstå denne viktige tekniske parameteren.
Grunnleggende konsepter for LED -lysstyrke
Hva er LED -lysstyrke
LED -skjermlysstyrke refererer til den lysende fluksen som sendes ut av displayenheten per enhetsareal, som ganske enkelt er "lysstyrken" på skjermen som oppfattes av det menneskelige øyet. Fra et teknisk synspunkt er lysstyrken lysintensiteten per arealenhet på den lysende overflaten i en spesifikk retning, som bestemmer synligheten til skjermen under forstyrrelse av omgivelseslys og livligheten til bildeskjermen.
I motsetning til tradisjonelle LCD -skjermer som bruker bakgrunnsbelysninger, er hver piksel på LED -skjermen en uavhengig lyskilde (eller er avhengig av lokal dimming), som gjør at LED -er kan oppnå høyere lysstyrke -nivåer og mer presis lysstyrke -kontroll. Denne selvlysende egenskapen er nøkkelen til LED-teknologiens overlegenhet over andre visningsteknologier i lysstyrkeytelsen.
Måleenhet for lysstyrke
LED -skjermens lysstyrke måles vanligvis i NITS eller CD\/m² (Merk: 1Nits =1 CD\/m²). Denne enheten representerer lysintensiteten utstrålt per kvadratmeter skjermoverflate. For å forstå denne enheten mer intuitivt:
Lysstyrken til vanlige innendørs LED -skjermer er vanligvis mellom 200-600 nits
Lysstyrken til LED-skjermer med høy lyshet kan nå 1000-4000 nits
Lysstyrken til utendørs annonseringsskjermer kan være så høy som 5000-10000 nits
Til sammenligning er overflatens lysstyrke av tradisjonelle glødelamper omtrent 10 millioner nits, mens lysstyrken til en klar himmel er omtrent 8000nits, noe som forklarer hvorfor uteskjermer krever ekstremt høy lysstyrke for å forbli synlig i dagslys.
Forskjellen mellom lysstyrke og relaterte optiske konsepter
Lysstyrken forveksles ofte med andre optiske konsepter når du diskuterer visningsteknologi. Det er viktig å tydelig skille:
Lysstyrke\/luminans: Som nevnt ovenfor, refererer det til lysintensiteten som sendes ut per enhetsareal på displayoverflaten, målt i NITS
Lysende fluks: Den totale synlige lyskraften som sendes ut av lyskilden, målt i LM
Illuminance: Den lysende fluksen bestrålet på et enhetsområde på overflaten, målt i lux
Kontrast: Forholdet mellom det lyseste området og det mørkeste området på skjermen
Å forstå forskjellen mellom disse konseptene hjelper deg med å evaluere ytelsen til displayenheter mer nøyaktig. For eksempel kan to skjermer ha den samme topplysstyrken, men forskjellige kontrastforhold, og den faktiske visningsopplevelsen vil være betydelig forskjellig.
Faktorer som påvirker lysstyrken til LED -skjermer
LED -brikke -teknologi
Kvaliteten og teknologien til selve LED -brikken påvirker direkte lysstyrkepotensialet til skjermen. De nåværende mainstream LED -typene inkluderer:
Vanlig LED: brukt i tidlige LED -skjermer, med begrenset lysstyrke
LED med høy lysstyrke (HB LED): Lysstyrken kan nå 2-3 ganger for vanlig LED
Mikroled: En ny teknologi, hver piksel er en mikroolert, som kan oppnå ekstremt høy lysstyrke
OLED: Selv om det også hører til lysemitterende diodeteknologi, er prinsippet annerledes, og lysstyrken er vanligvis lavere enn for tradisjonell LED.
Materialvitenskapelig fremgang av brikker (som galliumnitridbasert LED) har også forbedret lysstyrkeffektiviteten kraftig. For eksempel kan moderne LED -brikker gi mer enn 50% høyere lysstyrke enn produkter for ti år siden ved samme strømforbruk.
Driver strøm og spenning
LED -lysstyrken er omtrent lineær med sin drivstrøm (faktisk et superlinjet forhold). Å øke strømmen kan øke lysstyrken, men dette vil gi tre problemer:
Effektivitetsreduksjon: Når strømmen overstiger det optimale driftspunktet, vil den elektrooptiske konverteringseffektiviteten avta
Oppvarmingsøkning: Overskytende energi blir spredt i form av varme, noe som kan påvirke levetiden
Fargeskifte: Høy strøm kan føre til at fargetemperaturen på LED endres
Derfor vil LED-skjermer av høy kvalitet kontrollere drivstrømmen nøyaktig for å få en balanse mellom lysstyrke, effektivitet og levetid. Puls
Breddemodulasjonsteknologi brukes ofte til å justere lysstyrken uten å endre strømmen.
Pixeltetthet og blenderåpningsforhold
Pixeltettheten (PPI) og blenderåpningen (andelen av det faktiske lysområdet i hver piksel) på skjermen påvirker også lysstyrken:
Høye PPI -skjermer har små piksler, så lysstyrken til en enkelt LED er begrenset
Lav PPI -skjermer kan ha større lysdioder og høyere lysstyrke
Design med høye blenderåpninger lar mer lys passere gjennom, og øker effektiv lysstyrke
Moderne skjermdesign forbedrer lysstyrkeffektiviteten ved å optimalisere pikselarrangementer (for eksempel RGBW, pentil, etc.), øke opplevd lysstyrke uten å øke strømforbruket.
Varmedisipasjonsdesign
LED -lysstyrken til LED er nært beslektet med temperaturen. God varmedissipasjonsdesign kan:
Opprettholde høy lysstyrke og kontinuerlig produksjon
Forhindre lysstyrke (lys forfall)
Forleng levetiden på skjermen
High-end LED-skjermer bruker varmerør, grafenvarmen og til og med aktive viftekjølesystemer for å håndtere varmen forårsaket av høy lysstyrke. For eksempel, når noen maksimal av profesjonell kvalitet fungerer med maksimal lysstyrke, kan ryggtemperaturen nå over 75 grader. Uten god varmeavledning kan stabil ytelse ikke opprettholdes.
Måling og standarder for LED -lysstyrke
Lysstyrke målingsmetode
Profesjonell måling av LED -skjermlysstyrke krever bruk av et fotometer eller spektroradiometer, etter følgende standardtrinn:
Vis en full hvit skjerm på skjermen (vanligvis 100% APL)
Plasser måleinstrumentet i en spesifisert avstand (vanligvis 3 ganger høyden på skjermen)
Mål lysstyrken på midten og flere kantpunkter på skjermen
Beregn gjennomsnittsverdien som den nominelle lysstyrken
Det skal bemerkes at mange produsenter markerer "topp lysstyrke" (den høyeste verdien som kan oppnås i et lite område) i stedet for kontinuerlig lysstyrke i full skjerm, noe som kan føre til at den faktiske opplevelsen er i strid med forventningene.
Bransjestandarder
LED -skjermer i forskjellige applikasjonsfelt har tilsvarende lyshetsstandarder:
Forbrukerelektronikk:
Smarttelefoner: 500-1200 (opp til 1600+ i HDR -modus)
Tabletter: 400-600 nits
Bærbare datamaskiner: 250-500 nits
TV -er: 200-1000 nits (opptil 4000 for HDR -modeller)
Kommersielle skjermer:
Innendørs digital skilting: 1000-2500 nits
Semi-outdoor vises: 2500-5000 nits
Utendørs skjermer i full farge: 5000-10000+ nits
Profesjonelle applikasjoner:
Medisinske diagnostiske skjermer: 1000-2000 nits
Monitorer på kringkastingsnivå: 1000-4000 nits
HDR-referansemåling av filmnivå: 1000-4000 nits
Evaluering av lysstyrke enhetlighet
En LED-skjerm av høy kvalitet må ikke bare ha høy lysstyrke, men også god lysstyrke enhetlighet. Bransjen bruker vanligvis to indikatorer for evaluering:
Lysstyrke enhetlighet: maksimal prosentvis avvik av lysstyrke i forskjellige områder av skjermen
Produkter av forbrukere: krever vanligvis<10-15%
PRODUKTER PRODUKTER:<5%
Chroma Uniformity: Fargekonsistens på forskjellige lyshetsnivåer
High-end skjermer bruker lysstyrkekompensasjonsteknologi for å oppnå perfekt enhetlighet ved å kalibrere utgangen fra hver LED, noe som er spesielt viktig i medisin- og designfeltene.
Justering og kontroll av LED -lysstyrken
Automatisk lysstyrkejusteringsteknologi
Moderne LED -enheter har generelt automatisk lysstyrkejusteringsfunksjon, som hovedsakelig er implementert på følgende måter:
Omgivelseslysføler: Måler den omkringliggende lysintensiteten og justerer automatisk skjermens lysstyrke
Innhold Adaptiv lysstyrke: dynamisk optimaliserer lysstyrken i henhold til egenskapene til det viste innholdet
Tid\/beliggenhet Adaptiv: Justerer lysstyrken i henhold til solskinnsbetingelsene beregnet basert på tid og geografisk beliggenhet
Disse teknologiene forbedrer ikke bare visningskomforten, men sparer også kraft betydelig. For eksempel reduserer smarttelefoner automatisk lysstyrken til under 50 nits i mørke miljøer, noe som kan beskytte øynene og forlenge batteriets levetid.
Forholdet mellom lysstyrke og strømforbruk
Strømforbruket av LED -skjermer er i utgangspunktet lineært relatert til lysstyrke, men det er forskjeller mellom forskjellige teknologier:
Tradisjonell LED -bakgrunnsbelysning LCD: For hver 100 nits øker i lysstyrken, øker strømforbruket med omtrent 1-2 w
OLED -skjerm: Strømforbruket øker mer betydelig ved høy lysstyrke
Mikroled: Det forventes å opprettholde høy energieffektivitet ved høy lysstyrke
I faktisk bruk kan justering av TV -lysstyrken fra maksimum til moderat (for eksempel 300 nits) spare 30-50% av strøm, og det er grunnen til at sertifiseringer som Energy Star legger vekt på lysstyrkeffektivitet.
Regional dimmingsteknologi
High-end LED-skjermer bruker regional dimmingsteknologi for å forbedre kontrast og energieffektivitet:
Full rekke lokale dimming: Bakbildet er delt inn i dusinvis til hundrevis av uavhengig kontrollerte områder
Mikro lokal dimming: mer raffinert partisjonskontroll, opptil tusenvis av områder
Dimming på pikselnivå: Et trekk ved OLED og mikrooled, hver piksel kan slås av og på uavhengig
Disse teknologiene lar skjermen sende ut full effekt i den delen som må være lys, og redusere eller slå av lysstyrken i det mørke området, og dermed oppnå et høyere dynamisk område og lavere samlet strømforbruk. For eksempel, når du viser et stjernehimmelbilde, vil bare pikslene der stjernene ligger, bli fremhevet, og resten av området vil være helt mørke.
Lysstyrkebehov i forskjellige applikasjonsscenarier
Hjemme audiovisuell underholdning
For LED -TV -er og skjermer som brukes hjemme, bør lysstyrkevalget vurdere:
Vanlig stue: 200-400 nits (med gardiner for å kontrollere lys)
Bright Living Room: 400-600 nits (for dagslys)
HDR -innholdsvurdering: Minst 600 nits, ideelt sett 1000+ nits
Darkroom Theatre: 100-300 nits (for høy lysstyrke kan lett forårsake tretthet)
Det er verdt å merke seg at det menneskelige øyes oppfatning av lysstyrke under forskjellige omgivelseslys er ikke -lineær. I et mørkt rom kan 100 nits hvitt se lyse nok ut, mens i direkte sollys kan 1000 nits virke svakt.
Mobile enheter
Smarttelefoner og nettbrett står overfor mer komplekse lysmiljøer, så de trenger:
Innendørs bruk: 200-400 nits
Grunnleggende synlighet utendørs: 500-800 nits
Fjern i direkte sollys: 1000-1600+ nits
HDR -innhold: øyeblikkelig topp kan nå 1600-2000 nits
Moderne flaggskipstelefoner bruker eksitasjonens lysstyrke -teknologi, som i stor grad kan øke lysstyrken i en kort periode når sterkt lys oppdages (vanligvis i noen minutter for å forhindre overoppheting). Dette er også forskjellen mellom "topplysstyrken" preget av produsenten og den faktiske kontinuerlige lysstyrken.
Kommersielle og utendørs skjermer
Kommersielle skjermer har spesielle krav til lysstyrke:
Innendørs digital skilting: 1000-2500 nits (mot kjøpesenterbelysning)
Vindusdisplay: 2500-4000 nits (for å håndtere glassrefleksjon)
Semi-outdoor (dekket): 4000-6000 nits
Full utendørs (direkte sollys): 6000-10000+ nits
Utendørs skjermer må også vurdere lysstyrkekonsistens i forskjellige vinkler og forhindre at temperaturøkningen er forårsaket av direkte sollys. Noen avanserte utendørsskjermer bruker automatisk lysstyrkejustering og reduserer lysstyrken om natten for å unngå lysforurensning.
Profesjonelle applikasjoner
Profesjonelle felt har strengere krav til lysstyrke:
Bilde etterproduksjon: 1000 nits (HDR-referansenivå)
Medisinsk diagnose: 1000-2000 nits (for å sikre at detaljer er synlige)
Luftfartselektronikk: 1000+ nits (for å takle sterkt lys i cockpiten)
Industriell design: 500-1000 nits (for å evaluere materialets tekstur nøyaktig)
Disse applikasjonene krever vanligvis også streng lysstyrke stabilitet og ensartethet. Profesjonelle skjermer vil ha innebygde temperaturkontroll og sanntids kalibreringsfunksjoner for å opprettholde presis lysstyrkeutgang.
Fremtidige utviklingstrender for LED -lysstyrke
Teknisk rute for lysstyrkeforbedring
LED -skjermens lysstyrke fortsetter fortsatt å bryte gjennom, og de viktigste tekniske retningene inkluderer:
Materiell innovasjon: for eksempel effektivitetsforbedring av indiumgalliumnitrid (ingan) ledet
Strukturell optimalisering: Nye strukturer som flip chip og tynn film flip chip reduserer lys tap
Quantum Dot Enhancement: Quantum Dot Layer omdanner effektivt blått lys til høyere lysstyrke RGB -lys
Stablingstruktur: som Samsungs QD-oled dobbelt stablingsstruktur for å øke lysstyrken
Mikro LED-prototyper i laboratoriet har nådd en lysstyrke på mer enn 1 million nits (for spesielle applikasjoner), og forbrukerprodukter forventes å se 4000-10000 nits blir avanserte standarder i løpet av de neste 3-5 årene.
Høy lysstyrke og HDR -teknologi
Populariteten til innholdet av høyt dynamisk område (HDR) har drevet etterspørselen etter høyere lysstyrke:
HDR10 Standard: Krever minst 1000 nits topp lysstyrke
Dolby Vision: støtter å mestre opptil 4000 nits
HDR 10+: Dynamisk metadata optimaliserer lysstyrkeytelsen i forskjellige scener
Fremtidig HDR -teknologiutvikling kan kreve:
Høyere topplysstyrke (4000-10000 nits)
Mer raffinert lysstyrkekontroll (for eksempel 12- bit eller 16- bit lyshetsnøyaktighet)
Smartere sceneadaptiv lysstyrke kartlegging
Balanse mellom lysstyrke og energieffektivitet
Når miljøbevisstheten øker, må forbedring av lysstyrken ta hensyn til energieffektivitet:
Effektivitetsforbedring: Fra gjeldende 50 lm\/w til mer enn 100 lm\/w
Intelligent justering: Mer presis lysstyrkekontroll basert på innhold og miljø
Nye materialer: som Perovskite LED -er forventes å oppnå høyere effektivitet
Systemoptimalisering: Omfattende energieffektivitetsdesign fra brikker til førerkretser
EUs energimålingssystem har begynt å inkludere energieffektivitetsvurderinger for visningsenheter, noe som vil få produsentene til å forfølge høy lysstyrke mens de ikke ignorerer problemer med energiforbruket.
Menneskelig øyehelse og behagelig lysstyrke
Etter hvert som oppmerksomheten mot skjermhelse øker, vil lysstyrke -teknologien også være mer oppmerksom på:
Blå lyskontroll: Redusere skadelig blått lys mens du opprettholder høy lysstyrke
Dynamisk tilpasning: Automatisk lysstyrkejustering som er mer i tråd med den menneskelige døgnrytmen
Tretthetsavlastning: Optimalisering av lysstyrkeforandringskurven for å redusere utmattethet
Lesbarhetsforskning: Bestemme det optimale lysstyrkeområdet for mennesker i forskjellige aldre
I fremtiden kan "sunn lysstyrke-sertifisering" se ut til å evaluere øyevennligheten til skjermer i forskjellige bruksscenarier.
Vanlige problemer og misoppfatninger om LED -lysstyrke
Er lysstyrken høyere jo bedre?
Dette er en vanlig forbrukerforståelse. Faktisk avhenger den optimale lysstyrken av:
Visingsmiljø: Mørkt miljø krever lavere lysstyrke
Innholdstype: Ulike krav til tekstlesing og videosynelse
Visningstid: Langsiktig visning er egnet for lavere lysstyrke
Personlig følsomhet: Ulike mennesker har forskjellige toleranser for lysstyrken
Blind forfølgelse av maksimal lysstyrke kan føre til:
Unødvendig energiavfall
Akselerert aldring av skjermen
Øyetetthet eller til og med skade
Redusert fargekraft (mange skjermer har mer alvorlig fargeavvik ved maksimal lysstyrke)
"Triks" i produsenten av lysstyrke -merking
Forbrukerne bør ta hensyn til flere vanlige situasjoner i produsenten av lysstyrke merking:
Topplysstyrke: representerer bare verdien som kan nås kort i et veldig lite område av skjermen
Ideelle laboratorieforhold: Vanskelig å opprettholde kontinuerlig i virkeligheten
Spesiell testmodus: for eksempel data målt ved å slå av alle bildebehandlingskretser
Forskjeller mellom HDR og SDR: HDR -modus Lysstyrke kan være betydelig høyere enn normal modus
Det anbefales å referere til "fullskjerm kontinuerlig lysstyrke" og "ekte scene lysstyrke" -data i profesjonelle evalueringer, i stedet for bare å se på produsentens nominelle verdi
Konsekvenser av feil lysstyrkeinnstilling
Feil lysstyrkeinnstilling kan forårsake en rekke problemer:
For høy lysstyrke:
Øyetetthet og tørrhet
Forstyrre melatoninsekresjonen om natten
Forkorte batterilevetid
Accelerate OLED Screen Aging (risiko for utbrent skjerm)
For lav lysstyrke:
Detaljer går tapt, spesielt i mørke områder
Kan ikke se innhold tydelig under sterkt lys
Kan føre til feil visning av holdning (kom nær skjermen)
Forholdet mellom lysstyrke og skjermliv
Lysstyrkeinnstillingen til LED -skjerm påvirker direkte levetiden:
Høy lysstyrke akselererer aldring: Spesielt for OLED -skjermer vil høy lysstyrke akselerere nedbrytningen av organiske materialer
Ujevn lysstyrke fører til etterprøver: Langsiktig fast høy lysstyrke i statisk miljø er utsatt for å screene innbrenning
Temperatureffekt: Høy lysstyrke gir høy temperatur, og forkorter livet ytterligere
Det anbefales å sette den maksimale lysstyrken til 50-70% for daglig bruk, og bare bruke den høyeste lysstyrken i kort tid når du ser på HDR -innhold eller i sterkt lysmiljø.
Anbefalinger for å optimalisere lysstyrken til LED -skjermer
Lysstyrkeinnstillinger for hjemmeskjermenheter
Følgende lysstyrkeinnstillinger anbefales for forskjellige scenarier:
LCD\/LED TV:
Mørke romvisning: 30-50% lysstyrke (ca. 150-250 nits)
Vanlig stue: 50-70% lysstyrke (ca. 250-350 nits)
Bright Living Room: 70-90% lysstyrke (ca. 350-500 nits)
HDR-innhold: Automatisk aktivert (kortsiktig topp lysstyrke)
Datamaskinmonitor:
Tekstkontor: 120-150 nits
Bildebehandling: kalibrert i henhold til omgivelseslys (vanligvis 150-250 nits)
Spillunderholdning: 200-300 nits
Smarttelefon:
Innendørs automatisk: 150-300 nits
Utendørs: Tillat automatisk høy lysstyrke
Nattmodus:<100 nits (preferably with blue light filtering turned on)
Lysstyrke kalibrering for profesjonelle applikasjoner
For fargesensitivt arbeid anbefales det å:
Bruk profesjonelle kalibreringsinstrumenter (for eksempel X-Rite I1Display)
Lysstyrke kalibrering i henhold til bransjestandarder:
Utskriftsdesign: 120cd\/m²
Videoredigering: 100-120 NITS (Rec.709)
HDR -produksjon: I henhold til hovedstandarden (vanligvis 1000 nits)
Regelmessig rekalibrering (månedlig eller kvartalsvis)
Forsikre deg om at omgivelseslyset oppfyller arbeidsstandarden (for eksempel 500lux)
Matchende lysstyrke med visningsmiljø
For å optimalisere visningsopplevelsen, er det nødvendig å vurdere virkningen av omgivelseslys:
Mål omgivelseslysstyrke: Bruk en enkel lysmåler eller mobiltelefonapp
Skjermlysstyrkeprinsipp: Omtrent 1\/3 til 1\/10 av omgivelseslysbelysningen
For eksempel tilsvarer 300lux omgivelseslys 100-30 nit skjermlysstyrke
Unngå direkte refleksjoner: Juster skjermvinkelen for å unngå vinduer\/lys
Ensartet omgivelseslys: Unngå sterk kontrast mellom lys og mørke som forårsaker utmattelse
Balanse mellom energisparing og øyehelse
Lyshetsstrategi som tar hensyn til både komfort- og energisparing:
Bruk automatisk lysstyrkejustering så mye som mulig
Aktiver blått lysfiltrering og reduser lysstyrken om natten
Bruk middels lysstyrke + store skrifter i stedet for småfonter med høy lyshet når du jobber
Slå av relevante modus med høy lyshet når du ikke ser på HDR-innhold
Ta regelmessige pauser (følg 20-20-20 -regelen)
