Въведение
В съвременната технология за цифрови дисплеи, LED екраните станаха повсеместни - от смартфони до билбордове на открито, от домашни телевизори до търговски дисплеи. LED технологията завладя различни области на приложение с отличната си производителност на яркостта и съотношението на енергийната ефективност. Яркостта на LED екраните не само пряко влияе върху изживяването на гледане, но също така влияе върху консумацията на енергия, комфорта на очите и видимостта в различни среди. Тази статия ще проучи цялостно всички аспекти на яркостта на екрана на LED, включително измервателни единици, влияещи на фактори, техники за корекция и препоръки за приложение в различни сценарии, за да помогне на клиентите дълбоко да разберат този ключов технически параметър.
Основни понятия за яркост на LED екран
Какво е LED яркост на екрана
LED яркостта на екрана се отнася до светещия поток, излъчен от дисплейното устройство на единица зона, което е просто „яркостта“ на екрана, възприемана от човешкото око. От техническа гледна точка яркостта е интензивността на светлината на единица зона на светещата повърхност в определена посока, която определя видимостта на екрана под смущения на околната светлина и жизнеността на дисплея на изображението.
За разлика от традиционните LCD екрани, които използват светлини, всеки пиксел на LED екран е независим източник на светлина (или разчита на локално затъмняване), което дава възможност на LED да постигнат по -високи нива на яркост и по -прецизен контрол на яркостта. Тази самообивна характеристика е ключът към превъзходството на LED технологията спрямо другите технологии за показване в ефективността на яркостта.
Единица за измерване за яркост
LED яркостта на екрана обикновено се измерва в ници или cd\/m² (Забележка: 1NITS =1 CD\/m²). Това устройство представлява интензивността на светлината, излъчвана на квадратен метър повърхност на екрана. За да разберете тази единица по -интуитивно:
Яркостта на обикновените закрити светодиодни дисплеи обикновено е между 200-600 nits
Яркостта на светодиодните екрани с висока ярка на закрито може да достигне 1000-4000 ници
Яркостта на външните рекламни екрани може да е толкова висока, колкото 5000-10000 nits
За сравнение, повърхностната яркост на традиционните лампи с нажежаема жичка е около 10 милиона нита, докато яркостта на ясното небе е около 8000NITS, което обяснява защо дисплеите на открито изискват изключително висока яркост, за да останат видими при дневна светлина.
Разликата между яркостта и свързаните с тях оптични понятия
Яркостта често се бърка с други оптични концепции, когато обсъжда технологията на дисплея. Важно е ясно да се разграничи:
Яркост\/яркост: Както бе споменато по -горе, тя се отнася до интензивността на светлината, излъчвана на единица площ на повърхността на дисплея, измерена в ници
Светлинен поток: Общата видима светлина на светлината, излъчвана от източника на светлина, измерена в LM
Светлина: Светещият поток, облъчен върху единична площ на повърхността, измерена в лукс
Контраст: съотношението на най -ярката зона към най -тъмната зона на екрана
Разбирането на разликата между тези понятия помага за по -точно оценка на производителността на дисплейните устройства. Например, два екрана могат да имат една и съща пикова яркост, но различни съотношения на контраста, а действителният опит за гледане ще бъде значително различен.
Фактори, влияещи върху яркостта на LED екраните
LED чип технология
Качеството и технологията на самия LED чип пряко влияят на потенциала на яркостта на екрана. Настоящите мейнстрийм светодиодни видове включват:
Обикновен светодиод: Използва се в ранните светодиодни екрани, с ограничена яркост
Светодиод с висока яркост (HB LED): Яркостта може да достигне 2-3 пъти тази на обикновения светодиод
Микросирана: Възникваща технология, всеки пиксел е микролиран, който може да постигне изключително висока яркост
OLED: Въпреки че принадлежи и към светлинна диодна технология, принципът е различен, а яркостта обикновено е по-ниска от тази на традиционния LED.
Прогресът на материалите на CHIP (като LED на базата на галий нитрид) също значително подобри ефективността на яркостта. Например, съвременните LED чипове могат да осигурят повече от 50% по -висока яркост от продуктите преди десет години при същата консумация на енергия.
Задвижващ ток и напрежение
Яркостта на светодиода е приблизително линейна с неговия задвижващ ток (всъщност суперлинейна връзка). Увеличаването на тока може да увеличи яркостта, но това ще доведе до три проблема:
Намаляване на ефективността: Когато токът надвиши оптималната работна точка, ефективността на електрооптичната конверсия ще намалее
Увеличаване на отоплението: Излишната енергия се разсейва под формата на топлина, което може да повлияе на живота
Цветно изместване: Високият ток може да доведе до промяна на цветовата температура на LED
Следователно висококачествените LED екрани ще контролират точно задвижващия ток, за да постигнат баланс между яркост, ефективност и продължителност на живота. Импулс
Технологията на модулация на ширината (PWM) често се използва за регулиране на яркостта, без да се променя тока.
Коефициент на плътност на пикселите и бленда
Плътността на пикселите (PPI) и съотношението на блендата (съотношението на действителната светеща зона във всеки пиксел) на екрана също влияе на яркостта:
Високите PPI екрани имат малки пиксели, така че яркостта на един светодиод е ограничена
Екраните с нисък PPI могат да имат по -големи светодиоди и по -висока яркост
Дизайните с високи съотношения на блендата позволяват да преминат повече светлина, увеличаване на ефективната яркост
Съвременните дизайни на екрана подобряват ефективността на яркостта, като оптимизират аранжиите на пиксели (като RGBW, пентил и др.), Увеличаване на възприеманата яркост без увеличаване на консумацията на енергия.
Дизайн на разсейване на топлина
Стабилността на яркостта на LED е тясно свързана с температурата. Добър дизайн на разсейване на топлина може:
Поддържайте висока яркост и непрекъсната продукция
Предотвратяване на гниене на яркостта (разпад на светлина)
Удължете живота на екрана
Светодиодните екрани от висок клас използват топлинни тръби, графенови радиатори и дори активни системи за охлаждане на вентилатора, за да се справят с топлината, причинена от висока яркост. Например, когато някои монитори на професионални клас работят с максимална яркост, задната температура може да достигне над 75 градуса. Без добро разсейване на топлина не може да се поддържа стабилна ефективност.
Измерване и стандарти на яркостта на LED екран
Метод за измерване на яркостта
Професионалното измерване на LED яркостта на екрана изисква използването на фотометър или спектрорадиометър, следвайки следните стандартни стъпки:
Показване на пълен бял екран на екрана (обикновено 100% APL)
Поставете измервателния инструмент на определено разстояние (обикновено 3 пъти по -голяма от височината на екрана)
Измерете яркостта на центъра и множество крайни точки на екрана
Изчислете средната стойност като номинална яркост
Трябва да се отбележи, че много производители маркират „пиковата яркост“ (най-високата стойност, която може да бъде постигната в малка зона), а не на пълен екран непрекъсната яркост, което може да доведе до действително преживяване да не е в съответствие с очакванията.
Стандарти за яркост на индустрията
LED екраните в различни полета за приложение имат съответните стандарти за яркост:
Потребителска електроника:
Смартфони: 500-1200 (до 1600+ в HDR режим)
Таблетки: 400-600 ници
Лаптопи: 250-500 ници
Телевиси: 200-1000 ници (до 4000 за HDR модели)
Търговски дисплеи:
Вътрешни цифрови табели: 1000-2500
Полу-външни дисплеи: 2500-5000 ници
Пълноцветни екрани на открито: 5000-10000+ нитове
Професионални приложения:
Медицински диагностични дисплеи: 1000-2000
Монитори на ниво излъчване: 1000-4000 Nits
Референтни дисплеи на ниво филм: 1000-4000 Nits
Оценка на равномерността на яркостта
Висококачественият LED екран трябва да има не само висока яркост, но и добра равномерност на яркостта. Индустрията обикновено използва два показателя за оценка:
Еднообразие на яркостта: Максималният процент отклонение на яркостта в различни области на екрана
Продукти от потребителски клас: обикновено изискват<10-15%
Продукти от професионален клас:<5%
Еднообразие на хрома: Цветна консистенция при различни нива на яркост
Дисплеите от висок клас използват технология за компенсация на яркостта, за да постигнат перфектна равномерност, като калибрират продукцията на всеки светодиод, което е особено важно в медицинските и дизайнерските полета.
Регулиране и контрол на яркостта на LED екран
Автоматична технология за регулиране на яркостта
Съвременните LED устройства обикновено имат автоматична функция за регулиране на яркостта, която се реализира главно по следните начини:
Атмосферен сензор за светлина: Измерва интензитета на околната светлина и автоматично регулира яркостта на екрана
Адаптивна яркост на съдържанието: Динамично оптимизира яркостта според характеристиките на показаното съдържание
Времето\/местоположението Адаптивно: Настройва яркостта според слънчевите условия, изчислени въз основа на времето и географското местоположение
Тези технологии не само подобряват комфорта на гледане, но и значително спестяват мощност. Например, смартфоните автоматично намаляват яркостта до под 50 нита в тъмна среда, което може да защити очите и да удължи живота на батерията.
Връзка между яркостта и консумацията на енергия
Консумацията на енергия на LED екрани е основно линейно свързана с яркостта, но има разлики между различните технологии:
Традиционно LED подсветка LCD: За всеки 100 нита увеличение на яркостта, консумацията на енергия се увеличава с около 1-2 w
OLED екран: Консумацията на енергия се увеличава по -значително при висока яркост
Микролиран: Очаква се да поддържа висока енергийна ефективност при висока яркост
При действителна употреба, регулирането на яркостта на телевизора от максимална до умерена (като 300 нита) може да спести 30-50% от електричеството, поради което сертификатите като Energy Star подчертават ефективността на яркостта.
Регионална технология за затъмняване
Светодиодните екрани от висок клас използват регионална технология за затъмняване, за да подобрят контраста и енергийната ефективност:
Пълен масив Местно затъмняване: Подсветката е разделена на десетки до стотици независимо контролирани зони
Микро местно затъмняване: по -изискан контрол на дяла, до хиляди райони
Затъмняване на ниво пиксел: характеристика на OLED и микролирана, всеки пиксел може да бъде включен и изключен независимо
Тези технологии позволяват на екрана да изведе пълната мощност в частта, която трябва да бъде ярка, и да намали или изключи яркостта в тъмната зона, като по този начин постига по -висок динамичен диапазон и по -ниска обща консумация на енергия. Например, когато се показват звездно небесно изображение, ще бъдат подчертани само пикселите, където се намират звездите, а останалата част от района ще бъде напълно тъмна.
Изисквания за яркост при различни сценарии на приложение
Домашно аудио-визуално забавление
За LED телевизори и монитори, използвани у дома, подборът на яркост трябва да обмисли:
Обикновена всекидневна: 200-400 ници (със завеси за контрол на светлината)
Ярка хол: 400-600 ници (за дневна светлина)
Оценка на съдържанието на HDR: поне 600 нита, в идеалния случай 1000+ nits
Театър за тъмна стая: 100-300 ници (твърде висока яркост може лесно да причини умора)
Заслужава да се отбележи, че възприятието на човешкото око за яркост при различна околна светлина е нелинейно. В тъмна стая 100 нита бяло могат да изглеждат достатъчно ярки, докато на пряка слънчева светлина може да изглеждат 1000 нита.
Мобилни устройства
Смартфоните и таблетите са изправени пред по -сложни светлинни среди, така че те се нуждаят:
Употреба на закрито: 200-400 nits
Основна видимост на открито: 500-800 ници
Ясно на пряка слънчева светлина: 1000-1600+ ници
HDR Съдържание: Моментален връх може да достигне 1600-2000 нитове
Съвременните водещи телефони използват технология за яркост на възбуждане, която може значително да увеличи яркостта за кратък период от време, когато се открие силна светлина (обикновено за няколко минути, за да се предотврати прегряване). Това е и разликата между "пиковата яркост", белязана от производителя, и действителната непрекъсната яркост.
Търговски и външни дисплеи
Търговските дисплеи имат специални изисквания за яркост:
Цифрови табели на закрито: 1000-2500 ници (срещу осветлението на търговския център)
Дисплей на прозореца: 2500-4000 ници (за справяне със отражение на стъкло)
Semi-Outdoor (покрит): 4000-6000 ници
Пълен на открито (директна слънчева светлина): 6000-10000+ ници
Външните дисплеи също трябва да обмислят консистенцията на яркостта под различни ъгли и да предотвратят повишаване на температурата, причинено от пряка слънчева светлина. Някои външни екрани от висок клас използват автоматична регулиране на яркостта и намаляват яркостта през нощта, за да избегнат светлинното замърсяване.
Професионални приложения
Професионалните полета имат по -строги изисквания относно яркостта:
Изображение след производството: 1000 нита (референтно ниво на HDR)
Медицинска диагноза: 1000-2000 ници (за да се гарантира, че подробностите са видими)
Авиационна електроника: 1000+ ници (за да се справи със силна светлина в пилотската кабина)
Индустриален дизайн: 500-1000 ници (за точно оценка на текстурата на материала)
Тези приложения обикновено също изискват строга стабилност и равномерност на яркостта. Професионалните дисплеи ще имат вграден контрол на температурата и функции за калибриране в реално време, за да поддържат прецизна продукция на яркостта.
Бъдещи тенденции за развитие на яркостта на LED екран
Технически път за подобряване на яркостта
LED яркостта на екрана все още продължава да пробива, а основните технически посоки включват:
Материални иновации: като подобряване на ефективността на LED индиев галий нитрид (INGAN)
Структурна оптимизация: Нови структури като Flip Chip и Thin Film Flip Chip намаляват загубата на светлина
Quantum DOT подобрение: квантовият слой на точката ефективно превръща синята светлина в по -висока яркост RGB светлина
Структура на подреждане: като двойно подреждане на QD-ореолирана структура на Samsung за увеличаване на границата на яркостта
Микроидемените прототипи в лабораторията са достигнали яркост от повече от 1 милион нита (за специални приложения), а потребителските продукти се очаква да видят 4000-10000 нитците стават стандарти от висок клас в следващите 3-5 години.
Висока яркост и HDR технология
Популярността на съдържанието на висок динамичен диапазон (HDR) предизвика търсенето на по -висока яркост:
Стандарт HDR10: Изисква поне 1000 нита пикова яркост
Dolby Vision: Поддържа овладяване на до 4000 нита
HDR 10+: Динамичните метаданни оптимизира ефективността на яркостта в различни сцени
Бъдещото развитие на HDR технологията може да изисква:
По -висока пикова яркост (4000-10000 ници)
По -изискан контрол на яркостта (като 12- бит или 16- битова точност на яркостта)
По-интелигентно картографиране на яркостта
Баланс между яркостта и енергийната ефективност
С увеличаването на екологичната осведоменост подобряването на яркостта трябва да отчита енергийната ефективност:
Подобряване на ефективността: От сегашните 50лм\/W до повече от 100лм\/W
Интелигентна настройка: по -прецизен контрол на яркостта въз основа на съдържанието и околната среда
Очаква се нови материали: като светодиоди от Perovskite да постигнат по -висока ефективност
Оптимизация на системата: Изчерпателен дизайн на енергийна ефективност от чипове до вериги на водача
Системата за етикетиране на енергията на ЕС започна да включва оценки на енергийната ефективност на дисплейните устройства, което ще подтикне производителите да преследват висока яркост, като същевременно не пренебрегват проблемите на потреблението на енергия.
Здраве на човека и удобна яркост
С увеличаването на вниманието към здравето на екрана, технологията за яркост също ще обърне повече внимание на:
Контрол на синята светлина: Намаляване на вредната синя светлина, като същевременно поддържа висока яркост
Динамична адаптация: Автоматична регулиране на яркостта, която е по -в съответствие с човешкия циркаден ритъм
Облекчаване на умората: Оптимизиране на кривата на смяна на яркостта, за да се намали умората на очите
Изследване за четене: Определяне на оптималния диапазон на яркост за хората от различни възрасти
В бъдеще може да изглежда, че „сертифицирането на здравословна яркост“ за оценка на удобството на очите на дисплеи в различни сценарии за използване.
Чести проблеми и погрешни схващания относно яркостта на LED екран
По -висока ли е яркостта, толкова по -добра ли е?
Това е често срещано недоразумение на потребителите. Всъщност оптималната яркост зависи от:
Околна среда за гледане: Тъмната среда изисква по -ниска яркост
Тип съдържание: Различни изисквания за четене на текст и гледане на видео
Време за гледане: Дългосрочното гледане е подходящо за по-ниска яркост
Лична чувствителност: Различните хора имат различни отклонения към яркостта
Сляпото стремеж към максимална яркост може да доведе до:
Ненужни енергийни отпадъци
Ускорено стареене на екрана
Умора на очите или дори щети
Намалена точност на цветовете (много екрани имат по -сериозно цветово отклонение при максимална яркост)
„Трикове“ в етикетирането на яркостта на производителя
Потребителите трябва да обърнат внимание на няколко често срещани ситуации в етикетирането на яркостта на производителя:
Пиковата яркост: представлява само стойността, която може да се достигне за кратко в много малка област на екрана
Идеални лабораторни условия: трудно се поддържа непрекъснато в действителност
Специален тестов режим: като данни, измерени чрез изключване на всички вериги за обработка на изображения
Разликите между HDR и SDR: Яркостта на режима на HDR може да бъде значително по -висока от нормалния режим
Препоръчва се да се позовават на данните за „пълен екран за непрекъсната яркост“ и „яркост на реалната сцена“ в професионални оценки, а не просто да се разглежда номиналната стойност на производителя
Последици от неправилна настройка на яркостта
Грешната настройка на яркостта може да причини различни проблеми:
Твърде висока яркост:
Умора и сухота на очите
Пречат на секрецията на мелатонин през нощта
Съкратете живота на батерията на устройството
Ускорете стареенето на OLED екран (риск от изгаряне на екрана)
Твърде ниска яркост:
Подробностите се губят, особено в тъмни райони
Не може да се види съдържанието ясно под силна светлина
Може да доведе до неправилна поза за гледане (Включете се до екрана)
Връзка между яркостта и живота на екрана
Настройката на яркостта на LED екран директно засяга живота му:
Високата яркост ускорява стареенето: особено за OLED екраните, високата яркост ще ускори деградацията на органичните материали
Неравномерността на яркостта води до последствия: Дългосрочен фиксиран дисплей с висока яркост в статична среда е предразположен към изгаряне на екрана
Температурен ефект: Високата яркост носи висока температура, допълнително скъсява живота
Препоръчва се да се зададе максималната яркост при 50-70% за ежедневна употреба и да се използва само най -високата яркост за кратко време, когато гледате съдържание на HDR или в силна лека среда.
Препоръки за оптимизиране на яркостта на LED екраните
Настройки за яркост за устройства за домашен дисплей
Следните настройки на яркостта се препоръчват за различни сценарии:
LCD\/LED телевизор:
Гледане на тъмна стая: 30-50% яркост (около 150-250 ници)
Обикновена всекидневна: 50-70% яркост (около 250-350 nits)
Ярка хола: 70-90% яркост (около 350-500 ници)
HDR съдържание: Автоматично активирано (краткосрочна пикова яркост)
Компютърен монитор:
Текстов офис: 120-150 Nits
Обработка на изображение: Калибрирана според околната светлина (обикновено 150-250 ници)
Игра забавление: 200-300 ници
Смартфон:
Вътрешно автоматично: 150-300 ници
На открито: Позволете автоматична висока яркост
Нощен режим:<100 nits (preferably with blue light filtering turned on)
Калибриране на яркостта за професионални приложения
За цветно чувствителна работа се препоръчва:
Използвайте професионални инструменти за калибриране (като X-Rite I1Display)
Калибриране на яркостта според индустриалните стандарти:
Дизайн на печат: 120cd\/m²
Редактиране на видео: 100-120 NITs (Rec.709)
HDR Производство: Според главния стандарт (обикновено 1000 нита)
Редовно калибриране (месечно или тримесечно)
Уверете се, че околната светлина отговаря на работещия стандарт (като 500lux)
Съпоставяне на яркостта с околната среда
За да се оптимизира изживяването на гледане, е необходимо да се вземе предвид въздействието на атмосферната светлина:
Измерване на яркостта на околната среда: Използвайте обикновен лек метър или приложение за мобилен телефон
Принцип на яркост на екрана: Около 1\/3 до 1\/10 от осветлението на околната светлина
Например, 300lux околната светлина съответства на 100-30 яркост на екрана NIT
Избягвайте директни отражения: Регулирайте ъгъла на екрана, за да избегнете прозорци\/светлини
Еднообразна атмосферна светлина: Избягвайте силен контраст между светлината и тъмното, което причинява умора на очите
Баланс между спестяването на енергия и здравето на очите
Стратегия за яркост, която отчита както комфорта, така и спестяването на енергия:
Използвайте автоматичната регулиране на яркостта колкото е възможно повече
Активирайте филтрирането на синя светлина и намалява яркостта през нощта
Използвайте средна яркост + големи шрифтове, вместо с малки слабия малки шрифтове, когато работите
Изключете съответните режими на висока ярка, когато не гледате HDR съдържание
Вземете редовни почивки (следвайте правилото 20-20-20)
