Hvad er lysstyrken på LED -skærme?

Indledning

I moderne digital display -teknologi er LED -skærme blevet allestedsnærværende, fra smartphones til udendørs reklametavler, fra hjemme -tv'er til kommercielle skærme. LED -teknologi har erobret forskellige applikationsfelter med sin fremragende lysstyrkeydelse og energieffektivitetsforhold. LED -skærmeens lysstyrke påvirker ikke kun visningen af ​​visningen, men påvirker også energiforbrug, øjenkomfort og synlighed i forskellige miljøer. Denne artikel vil omfattende udforske alle aspekter af LED -skærmlysstyrke, herunder måleenheder, påvirke faktorer, justeringsteknikker og applikationsanbefalinger i forskellige scenarier, for at hjælpe kunderne dybt med at forstå denne vigtige tekniske parameter.

Grundlæggende koncepter af LED -skærmlysstyrke

Hvad er LED -skærmens lysstyrke

LED -skærmens lysstyrke henviser til den lysende flux, der udsendes af displayenheden pr. Enhedsområde, som simpelthen er "lysstyrken" på skærmen, der opfattes af det menneskelige øje. Fra et teknisk synspunkt er lysstyrken lysintensiteten pr. Enhedsområde på den lysende overflade i en bestemt retning, hvilket bestemmer synligheden af ​​skærmen under indblanding af omgivende lys og livets livlighed.

I modsætning til traditionelle LCD -skærme, der bruger baggrundslys, er hver pixel på LED -skærmen en uafhængig lyskilde (eller er afhængig af lokal dæmpning), som gør det muligt for LED'er at opnå højere lysstyrke niveauer og mere præcis lysstyrkekontrol. Denne selvlysende egenskab er nøglen til LED-teknologiens overlegenhed over andre display-teknologier i lysstyrkepræstation.

Måleenhed for lysstyrke

LED -skærmens lysstyrke måles normalt i NITS eller CD\/m² (BEMÆRK: 1NITS =1 cd\/m²). Denne enhed repræsenterer lysintensiteten udstrålet pr. Kvadratmeter skærmoverflade. At forstå denne enhed mere intuitivt:

Lysstyrken af ​​almindelige indendørs LED -skærme er normalt mellem 200-600 nits

Lysstyrken af ​​højlyshed LED indendørs skærme kan nå 1000-4000 nits

Lysstyrken i udendørs reklame -skærme kan være så høje som 5000-10000 nits

Til sammenligning er overfladelysstyrken af ​​traditionelle glødelamper ca. 10 millioner nits, mens lysstyrken på en klar himmel er omkring 8000 nits, hvilket forklarer, hvorfor udendørs skærme kræver ekstremt høj lysstyrke for at forblive synlig i dagslys.

Forskellen mellem lysstyrke og relaterede optiske koncepter

Lysstyrke forveksles ofte med andre optiske koncepter, når man diskuterer displayteknologi. Det er vigtigt at skelne tydeligt:

Lysstyrke\/luminans: Som nævnt ovenfor henviser det til den lysintensitet, der udsendes pr. Enhedsareal på displayoverfladen, målt i NITS

Lysende flux: Den samlede synlige lysstyrke, der udsendes af lyskilden, målt i LM

Illuminance: Den lysende flux bestrålet på et enhedsområde på overfladen, målt i lux

Kontrast: Forholdet mellem det lyseste område og det mørkeste område på skærmen

At forstå forskellen mellem disse koncepter hjælper med at evaluere udførelsen af ​​displayenheder mere præcist. For eksempel kan to skærme have den samme spids lysstyrke, men forskellige kontrastforhold, og den faktiske visningsoplevelse vil være markant forskellige.

Faktorer, der påvirker lysstyrken på LED -skærme

LED -chip -teknologi

Kvaliteten og teknologien i selve LED -chippen påvirker selve lysets lysstyrkepotentiale. De nuværende mainstream LED -typer inkluderer:

Almindelig LED: Brugt i tidlige LED -skærme med begrænset lysstyrke

LED med høj lysstyrke (HB LED): Lysstyrken kan nå 2-3 gange den af ​​almindelige LED

Mikroleret: En voksende teknologi, hver pixel er en mikroleret, som kan opnå ekstremt høj lysstyrke

OLED: Selvom det også hører til lysemitterende diodeteknologi, er princippet anderledes, og lysstyrken er normalt lavere end for traditionel LED.

Den materielle videnskabelige fremskridt med chips (såsom galliumnitridbaseret LED) har også forbedret lysstyrkeffektiviteten i høj grad. For eksempel kan moderne LED -chips give mere end 50% højere lysstyrke end produkter for ti år siden ved det samme strømforbrug.

Kørselstrøm og spænding

LED's lysstyrke er omtrent lineær med sin kørselsstrøm (faktisk et superlinært forhold). Forøgelse af strømmen kan øge lysstyrken, men dette vil bringe tre problemer:

Effektivitetsreduktion: Når strømmen overstiger det optimale driftspunkt, vil den elektrooptiske konverteringseffektivitet falde

Opvarmningsstigning: Overskydende energi spredes i form af varme, hvilket kan påvirke levetiden

Farveskift: Høj strøm kan forårsage farvetemperaturen for LED til ændring

Derfor vil LED-skærme af høj kvalitet nøjagtigt kontrollere kørestrømmen for at skabe en balance mellem lysstyrke, effektivitet og levetid. Puls

Breddemodulering (PWM) -teknologi bruges ofte til at justere lysstyrken uden at ændre strømmen.

Pixeltæthed og blændeforhold

Pixeltætheden (PPI) og blændeforholdet (andelen af ​​det faktiske lysområde i hver pixel) på skærmen påvirker også lysstyrken:

Høje PPI -skærme har små pixels, så lysstyrken på en enkelt LED er begrænset

Lav PPI -skærme kan have større lysdioder og højere lysstyrke

Design med høje blændeforhold gør det muligt for mere lys at passere, hvilket øger effektiv lysstyrke

Moderne skærmdesign forbedrer lysstyrkeffektiviteten ved at optimere pixelarrangementer (såsom RGBW, pentil osv.), Stigende opfattet lysstyrke uden at øge strømforbruget.

Varmeafledningsdesign

LED's lysstyrke er tæt knyttet til temperaturen. God varmeafledningsdesign kan:

Oprethold høj lysstyrke og kontinuerlig output

Forhindre lysstyrkeforfald (lys forfald)

Forlænge skærmenes levetid

High-end LED-skærme bruger varmerør, grafenskod og endda aktive ventilatorkølesystemer til at håndtere varmen forårsaget af høj lysstyrke. For eksempel, når nogle professionelle kvalitetsmonitorer arbejder ved maksimal lysstyrke, kan rygtemperaturen nå over 75 grader. Uden god varmeafledning kan stabil ydeevne ikke opretholdes.

Måling og standarder for LED -skærmens lysstyrke

Metode til lysstyrke

Professionel måling af LED -skærmens lysstyrke kræver anvendelse af et fotometer eller spektroradiometer efter følgende standardtrin:

Vis en fuld hvid skærm på skærmen (normalt 100% APL)

Placer måleinstrumentet i en specificeret afstand (normalt 3 gange højden på skærmen)

Mål lysets lysstyrke og flere kantpunkter på skærmen

Beregn den gennemsnitlige værdi som den nominelle lysstyrke

Det skal bemærkes, at mange producenter markerer "spids lysstyrke" (den højeste værdi, der kan opnås i et lille område) snarere end kontinuerlig lysstyrke på fuld skærm, hvilket kan medføre, at den faktiske oplevelse er uforenelig med forventningerne.

Industri lysstyrkestandarder

LED -skærme i forskellige applikationsfelter har tilsvarende lysstyrkestandarder:

Forbrugerelektronik:

Smartphones: 500-1200 (op til 1600+ i HDR -tilstand)

Tabletter: 400-600 nits

Laptops: 250-500 nits

TVS: 200-1000 nits (op til 4000 for HDR -modeller)

Kommercielle skærme:

Indendørs digital skiltning: 1000-2500 nits

Semi-outdoor-skærme: 2500-5000 nits

Udendørs skærmbilleder i fuld farve: 5000-10000+ nits

Professionelle applikationer:

Medicinske diagnostiske skærme: 1000-2000 nits

Monitorer på udsendelsesniveau: 1000-4000 nits

HDR-referenceskærme på filmniveau: 1000-4000 nits

Evaluering af lysenhedens ensartethed

En LED-skærm med høj kvalitet må ikke kun have høj lysstyrke, men også god lysstyrkeuniformitet. Branchen bruger normalt to indikatorer til evaluering:

Lysstyrkeuniformitet: Den maksimale procentvise afvigelse af lysstyrke i forskellige områder af skærmen

Produkter til forbrugerkvalitet: kræver normalt<10-15%

Professionelle produkter:<5%

Chroma -ensartethed: Farvekonsistens ved forskellige lysstyrke niveauer

High-end-skærme bruger lysstyrke kompensationsteknologi til at opnå perfekt ensartethed ved at kalibrere output fra hver LED, hvilket er især vigtigt inden for medicinske og designfelterne.

Justering og kontrol af LED -skærmens lysstyrke

Automatisk lysstyrkejusteringsteknologi

Moderne LED -enheder har generelt automatisk lysstyrkejusteringsfunktion, som hovedsageligt implementeres på følgende måder:

Omgivende lyssensor: måler den omgivende lysintensitet og justerer automatisk skærmens lysstyrke

Indholdsadaptiv lysstyrke: optimerer dynamisk lysstyrken i henhold til egenskaberne ved det viste indhold

Tid\/placering Adaptiv: Justerer lysstyrken i henhold til de solskinsbetingelser,

Disse teknologier forbedrer ikke kun visningskomfort, men sparer også markant strøm. For eksempel reducerer smartphones automatisk lysstyrken til under 50 nits i mørke miljøer, som kan beskytte øjnene og forlænge batteriets levetid.

Forholdet mellem lysstyrke og strømforbrug

Kraftforbruget af LED -skærme er dybest set lineært relateret til lysstyrke, men der er forskelle mellem forskellige teknologier:

Traditionel LED -baggrundsbelysning LCD: For hver 100 NITS -stigning i lysstyrke øges strømforbruget med ca. 1-2 W

OLED -skærm: strømforbruget øges mere markant ved høj lysstyrke

Mikroleret: Det forventes at opretholde høj energieffektivitet ved høj lysstyrke

Ved faktisk brug kan justering af tv -lysstyrken fra maksimal til moderat (såsom 300 nits) spare 30-50% af elektricitet, hvilket er grunden til, at certificeringer som Energy Star understreger lysstyrkeffektivitet.

Regional dæmpningsteknologi

High-end LED-skærme bruger regional dæmpningsteknologi til at forbedre kontrast og energieffektivitet:

Fuld array Lokal dæmpning: Baggrundslyset er opdelt i snesevis til hundreder af uafhængigt kontrollerede områder

Micro Local Dimming: Mere raffineret partitionskontrol, op til tusinder af områder

Pixel-niveau dæmpning: En funktion af OLED og mikroleret, hver pixel kan tændes og slukkes uafhængigt

Disse teknologier tillader skærmen at udsende fuld effekt i den del, der skal være lys, og reducere eller slukke for lysstyrken i det mørke område og derved opnå et højere dynamisk interval og lavere samlet strømforbrug. For eksempel, når du viser et stjernekhimmelbillede, vil kun de pixels, hvor stjernerne er placeret, blive fremhævet, og resten af ​​området vil være helt mørkt.

Krav til lysstyrke i forskellige applikationsscenarier

Hjem Audio-Visual Entertainment

For LED -tv'er og skærme, der bruges derhjemme, skal valg af lysstyrke overveje:

Almindelig stue: 200-400 nits (med gardiner til at kontrollere lys)

Lys stue: 400-600 nits (til dagslys)

HDR -indholdsvurdering: Mindst 600 nits, ideelt 1000+ nits

Darkroom Theatre: 100-300 nits (for høj lysstyrke kan let forårsage træthed)

Det er værd at bemærke, at det menneskelige øjes opfattelse af lysstyrke under forskellige omgivende lys er ikke -lineært. I et mørkt rum kan 100 nits af hvidt se lyse nok ud, mens 1000 nits i direkte sollys kan forekomme svag.

Mobile enheder

Smartphones og tablets står over for mere komplekse lysmiljøer, så de har brug for:

Indendørs brug: 200-400 nits

Grundlæggende synlighed udendørs: 500-800 nits

Ryd i direkte sollys: 1000-1600+ nits

HDR -indhold: Øjeblikkelig top kan nå 1600-2000 nits

Moderne flagskibstelefoner bruger excitation -lysstyrke -teknologi, som i høj grad kan øge lysstyrken i en kort periode, hvor der registreres stærkt lys (normalt i et par minutter for at forhindre overophedning). Dette er også forskellen mellem "spids lysstyrke" markeret af producenten og den faktiske kontinuerlige lysstyrke.

Kommercielle og udendørs skærme

Kommercielle skærme har særlige krav til lysstyrke:

Indendørs digital skiltning: 1000-2500 nits (mod indkøbscenterbelysning)

Vinduesdisplay: 2500-4000 nits (for at håndtere glasreflektion)

Semi-outdoor (dækket): 4000-6000 nits

Fuld udendørs (direkte sollys): 6000-10000+ nits

Udendørs skærme er også nødt til at overveje lysstyrkekonsistens i forskellige vinkler og forhindre temperaturstigning forårsaget af direkte sollys. Nogle avancerede udendørs skærme bruger automatisk lysstyrkejustering og reducerer lysstyrken om natten for at undgå lysforurening.

Professionelle applikationer

Professionelle felter har strengere krav til lysstyrke:

Billedproduktion: 1000 NIT'er (HDR-referenceniveau)

Medicinsk diagnose: 1000-2000 nits (for at sikre, at detaljer er synlige)

Luftfartselektronik: 1000+ nits (for at klare stærkt lys i cockpiten)

Industriel design: 500-1000 nits (for nøjagtigt at evaluere materialetekstur)

Disse applikationer kræver normalt også streng lysstyrke stabilitet og ensartethed. Professionelle skærme har indbygget temperaturstyring og kalibreringsfunktioner i realtid for at opretholde præcis lysstyrkeudgang.

Fremtidige udviklingstendenser for LED -skærmens lysstyrke

Teknisk rute til forbedring af lysstyrke

LED -skærmens lysstyrke fortsætter stadig med at bryde igennem, og de vigtigste tekniske retninger inkluderer:

Materiel innovation: såsom effektivitetsforbedring af indium galliumnitrid (INGAN) LED

Strukturoptimering: Nye strukturer såsom flip chip og tynd film flip chip reducerer lystab

Forbedring af kvanteprik: Kvantet priklag konverterer effektivt blåt lys til højere lysstyrke RGB -lys

Stablingsstruktur: såsom Samsungs QD-OLED dobbeltstablingsstruktur for at øge lysstyrkegrænsen

Mikro-LED-prototyper i laboratoriet har nået en lysstyrke på mere end 1 million nits (til specielle applikationer), og forbrugerprodukter forventes at se 4000-10000 nits blive avancerede standarder i de næste 3-5 år.

Høj lysstyrke og HDR -teknologi

Populariteten af ​​High Dynamic Range (HDR) indhold har drevet efterspørgslen efter højere lysstyrke:

HDR10 Standard: Kræver mindst 1000 NITS Peak Lysstyring

Dolby Vision: understøtter mestring af op til 4000 nits

HDR 10+: Dynamiske metadata optimerer lysstyrkepræstation i forskellige scener

Fremtidig HDR -teknologiudvikling kan kræve:

Højere spids lysstyrke (4000-10000 nits)

Mere raffineret lysstyrkekontrol (såsom 12- bit eller 16- bit lysstyrke nøjagtighed)

Smartere scene-adaptiv lysstyrke kortlægning

Balance mellem lysstyrke og energieffektivitet

Når miljøbevidstheden øges, skal forbedring af lysstyrke tage energieffektivitet i betragtning:

Effektivitetsforbedring: Fra den nuværende 50 lm\/W til mere end 100 lm\/W

Intelligent justering: Mere præcis lysstyrkekontrol baseret på indhold og miljø

Nye materialer: såsom perovskit -LED'er forventes at opnå højere effektivitet

Systemoptimering: Omfattende energieffektivitetsdesign fra chips til førerkredsløb

EU -energimærkningssystemet er begyndt at omfatte energieffektivitetsvurderinger til displayenheder, hvilket vil få producenterne til at forfølge høj lysstyrke, mens de ikke ignorerer energiforbrugsproblemer.

Human Eye Health og behagelig lysstyrke

Efterhånden som opmærksomheden på skærmens sundhed øges, vil lysstyrke -teknologien også være mere opmærksom på:

Blue Light Control: Reduktion af skadeligt blåt lys, mens du opretholder høj lysstyrke

Dynamisk tilpasning: Automatisk lysstyrkejustering, der er mere på linje med den menneskelige døgnrytme

Træthedsaflastning: Optimering af lysstyrkeændringskurven for at reducere øjen træthed

Læsbarhedsforskning: Bestemmelse af det optimale lysstyrkeområde for mennesker i forskellige aldre

I fremtiden kan "sund lysstyrkecertificering" synes at evaluere øjenvenligheden af ​​skærme i forskellige brugsscenarier.

Almindelige problemer og misforståelser om LED -skærmens lysstyrke

Er lysstyrken højere, desto bedre?

Dette er en almindelig misforståelse af forbrugeren. Faktisk afhænger den optimale lysstyrke af:

Visningsmiljø: mørkt miljø kræver lavere lysstyrke

Indholdstype: Forskellige krav til tekstlæsning og videovisning

Visningstid: Langsigtet visning er velegnet til lavere lysstyrke

Personlig følsomhed: Forskellige mennesker har forskellige tolerancer over for lysstyrke

Blind forfølgelse af maksimal lysstyrke kan føre til:

Unødvendigt energiaffald

Accelereret skærm aldring

Øjen træthed eller endda skader

Nedsat farvetnøjagtighed (mange skærme har mere alvorlig farveafvigelse ved maksimal lysstyrke)

"Tricks" i producentens lysstyrke mærkning

Forbrugerne skal være opmærksomme på flere almindelige situationer i producentens lysstyrkemærkning:

Peak -lysstyrke: repræsenterer kun den værdi, der kan nås kort i et meget lille område på skærmen

Ideelle laboratorieforhold: vanskeligt at opretholde kontinuerligt i virkeligheden

Speciel testtilstand: såsom data målt ved at slukke for alle billedbehandlingskredsløb

Forskelle mellem HDR og SDR: HDR -tilstand -lysstyrke kan være markant højere end normal tilstand

Det anbefales at henvise til data om "fuldskærms kontinuerlig lysstyrke" og "Real Scene Lighthed" i professionelle evalueringer i stedet for bare at se på producentens nominelle værdi

Konsekvenser af forkert lysstyrkeindstilling

Forkert indstilling af lysstyrke kan forårsage en række problemer:

For høj lysstyrke:

Øjen træthed og tørhed

Forstyrre melatoninsekretion om natten

Forkort enhedsbatteriets levetid

Accelerate OLED Screen Aging (risiko for skærmbrænding)

For lav lysstyrke:

Detaljer går tabt, især i mørke områder

Kan ikke se indhold klart under stærkt lys

Kan føre til forkert visning af holdning (kom tæt på skærmen)

Forholdet mellem lysstyrke og skærmliv

Lysstyrkeindstillingen på LED -skærmen påvirker direkte dens levetid:

Høj lysstyrke accelererer aldring: Især for OLED -skærme vil høj lysstyrke fremskynde nedbrydningen af ​​organiske materialer

Ujævn lysstyrke fører til efterbilleder: Langvarig fast visning med høj lysstyrke i statisk miljø er tilbøjelig til at screene indbrændt

Temperatureffekt: Høj lysstyrke bringer høj temperatur, yderligere forkortelse af livet

Det anbefales at indstille den maksimale lysstyrke ved 50-70% til daglig brug og kun bruge den højeste lysstyrke i kort tid, når man ser HDR -indhold eller i et stærkt lysmiljø.

Anbefalinger til optimering af LED -skærmbilledernes lysstyrke

Lysstyrkeindstillinger til hjemmedisplayenheder

Følgende lysstyrkeindstillinger anbefales til forskellige scenarier:

LCD\/LED -tv:

Dark Room Viewing: 30-50% lysstyrke (ca. 150-250 nits)

Almindelig stue: 50-70% lysstyrke (ca. {1}} nits)

Lys stue: 70-90% lysstyrke (omkring 350-500 nits)

HDR-indhold: Automatisk aktiveret (kortvarig spids lysstyrke)

Computer Monitor:

Tekstkontor: 120-150 nits

Billedbehandling: Kalibreret efter omgivende lys (normalt 150-250 nits)

Game Entertainment: 200-300 nits

Smartphone:

Indendørs automatisk: 150-300 nits

Udendørs: Tillad automatisk høj lysstyrke

Nattilstand:<100 nits (preferably with blue light filtering turned on)

Lysstyrke kalibrering til professionelle applikationer

For farvefølsomt arbejde anbefales det at:

Brug professionelle kalibreringsinstrumenter (såsom X-Rite I1Display)

Lysstyrke kalibrering i henhold til industristandarder:

Printdesign: 120CD\/m²

Videoredigering: 100-120 nits (rec.709)

HDR -produktion: I henhold til masterstandarden (normalt 1000 nits)

Regelmæssig kalibrering (månedlig eller kvartalsvis)

Sørg for, at det omgivende lys opfylder arbejdsstandarden (f.eks. 500lux)

Matchende lysstyrke med visningsmiljø

For at optimere visningsoplevelsen er det nødvendigt at overveje virkningen af ​​omgivende lys:

Mål omgivende lysstyrke: Brug en simpel lysmåler eller mobiltelefon -app

Princip med skærmlysstyrke: Cirka 1\/3 til 1\/10 af den omgivende lysbelysning

F.eks

Undgå direkte refleksioner: Juster skærmvinklen for at undgå vinduer\/lys

Ensartet omgivende lys: Undgå stærk kontrast mellem lys og mørk, der forårsager øjen træthed

Balance mellem energibesparelse og øjenesundhed

Lysstyrkestrategi, der tager højde for både komfort og energibesparelse:

Brug automatisk lysstyrkejustering så meget som muligt

Aktivér blå lysfiltrering og reducer lysstyrken om natten

Brug medium lysstyrke + store skrifttyper i stedet for små små skrifttyper med høj lysstyrke, når du arbejder

Sluk for relevante højlodhedstilstande, når du ikke ser HDR-indhold

Tag regelmæssige pauser (følg 20-20-20 -reglen)