Introduktion
I modern digital visningsteknologi har LED -skärmar blivit allestädes närvarande, från smartphones till utomhus skyltar, från hem -TV -apparater till kommersiella skärmar. LED -teknik har erövrat olika applikationsfält med sin utmärkta ljusstyrka och energieffektivitetsförhållande. LED -skärmarnas ljusstyrka påverkar inte bara visningsupplevelsen utan påverkar också energiförbrukning, ögonkomfort och synlighet i olika miljöer. Den här artikeln kommer att undersöka alla aspekter av LED -skärmens ljusstyrka, inklusive mätenheter, påverkande faktorer, justeringstekniker och applikationsrekommendationer i olika scenarier, för att hjälpa kunderna djupt förstå denna viktiga tekniska parameter.
Grundläggande koncept för LED -skärmens ljusstyrka
Vad är LED -skärmens ljusstyrka
LED -skärmens ljusstyrka hänvisar till det lysande flödet som släpps ut av displayenheten per enhetsområde, vilket helt enkelt är "ljusstyrkan" på skärmen som uppfattas av det mänskliga ögat. Ur teknisk synvinkel är ljusstyrkan ljusintensiteten per enhetsarea på den lysande ytan i en specifik riktning, som bestämmer synligheten för skärmen under störning av omgivande ljus och bildskärmens livlighet.
Till skillnad från traditionella LCD -skärmar som använder bakgrundsbelysning är varje pixel på LED -skärmen en oberoende ljuskälla (eller förlitar sig på lokal dimning), vilket gör att lysdioder kan uppnå högre ljusstyrka och mer exakt ljusstyrka. Denna självlysande egenskap är nyckeln till LED-teknikens överlägsenhet över andra skärmtekniker inom ljusstyrka.
Mätenhet för ljusstyrka
LED -skärmens ljusstyrka mäts vanligtvis i NIT eller CD\/M² (Obs: 1Nits =1 CD\/M²). Denna enhet representerar ljusintensiteten strålad per kvadratmeter skärmyta. Att förstå denna enhet mer intuitivt:
Ljusstyrkan på vanliga inomhus LED -skärmar är vanligtvis mellan 200-600 nits
Ljusstyrkan med högljudd LED inomhusskärmar kan nå 1000-4000 nits
Ljusstyrkan på utomhusreklamskärmar kan vara så hög som 5000-10000 nits
Som jämförelse är ytan på traditionella glödlampor cirka 10 miljoner nits, medan ljusstyrkan på en klar himmel är cirka 8000nits, vilket förklarar varför utomhusskärmar kräver extremt hög ljusstyrka för att förbli synlig i dagsljus.
Skillnaden mellan ljusstyrka och relaterade optiska koncept
Ljusstyrka förväxlas ofta med andra optiska koncept när man diskuterar displayteknik. Det är viktigt att tydligt skilja:
Ljusstyrka\/luminans: Som nämnts ovan hänvisar den till ljusintensiteten som släpps ut per enhetsarea på displayytan, mätt i NITS
Lysande flöde: Den totala synliga ljuskraften som släpps ut av ljuskällan, mätt i LM
Illuminans: det lysande flödet bestrålat på ett enhetsområde på ytan, mätt i Lux
Kontrast: Förhållandet mellan det ljusaste området och skärmens mörkaste område
Att förstå skillnaden mellan dessa koncept hjälper till att mer exakt utvärdera prestandan för displayenheter. Till exempel kan två skärmar ha samma topp -ljusstyrka men olika kontrastförhållanden, och den faktiska visningsupplevelsen kommer att vara betydligt annorlunda.
Faktorer som påverkar ljusstyrkan på LED -skärmar
LED -chipteknik
Kvaliteten och tekniken för själva LED -chipet påverkar direkt skärmens ljusstyrka. De nuvarande mainstream LED -typerna inkluderar:
Vanlig LED: Används i tidiga LED -skärmar, med begränsad ljusstyrka
Hög ljusstyrka LED (HB LED): Ljusstyrkan kan nå 2-3 gånger den för vanlig LED
Microled: En ny teknik, varje pixel är en mikroled, som kan uppnå extremt hög ljusstyrka
OLED: Även om den också tillhör ljusemitterande diodteknologi är principen annorlunda, och ljusstyrkan är vanligtvis lägre än den traditionella LED.
Materialvetenskapens framsteg för chips (såsom galliumnitridbaserad LED) har också förbättrat ljusstyrkaffektiviteten kraftigt. Till exempel kan moderna LED -chips ge mer än 50% högre ljusstyrka än produkter för tio år sedan vid samma kraftförbrukning.
Kör ström och spänning
LED -ljusstyrkan är ungefär linjär med sin körström (faktiskt en superlinjär relation). Att öka strömmen kan öka ljusstyrkan, men detta kommer att ge tre problem:
Effektivitetsminskning: När strömmen överskrider den optimala driftspunkten kommer den elektrooptiska omvandlingseffektiviteten att minska
Uppvärmningsökning: Överskott av energi sprids i form av värme, vilket kan påverka livslängden
Färgskift: Hög ström kan orsaka färgtemperaturen på LED till förändring
Därför kommer LED-skärmar av hög kvalitet exakt att kontrollera körströmmen för att skapa en balans mellan ljusstyrka, effektivitet och livslängd. Puls
Width Modulation (PWM) -teknologi används ofta för att justera ljusstyrkan utan att ändra strömmen.
Pixeltäthet och bländarförhållande
Pixeltätheten (PPI) och öppningsförhållandet (andelen av det faktiska lysande området i varje pixel) på skärmen påverkar också ljusstyrkan:
Höga PPI -skärmar har små pixlar, så ljusstyrkan på en enda LED är begränsad
Låga PPI -skärmar kan ha större lysdioder och högre ljusstyrka
Konstruktioner med höga öppningsförhållanden gör att mer ljus kan passera, vilket ökar effektiv ljusstyrka
Moderna skärmkonstruktioner förbättrar ljusstyrkan genom att optimera pixelarrangemang (som RGBW, Pentile, etc.), vilket ökar upplevd ljusstyrka utan att öka kraftförbrukningen.
Värmesplanseringsdesign
LED -ljusstyrkan är nära besläktad med temperaturen. Good Heat Dispipation Design Can:
Upprätthålla hög ljusstyrka och kontinuerlig utgång
Förhindra ljusstyrka (lätt förfall)
Förlänga skärmens livslängd
High-end LED-skärmar använder värmeledningar, grafen kylflänsar och till och med aktiva fläktkylningssystem för att hantera värmen orsakad av hög ljusstyrka. Till exempel, när vissa professionella bildskärmar arbetar med maximal ljusstyrka, kan baktemperaturen nå över 75 grader. Utan god värmeavledning kan stabil prestanda inte upprätthållas.
Mätning och standarder för LED -skärmens ljusstyrka
Ljusstyrka mätmetod
Professionell mätning av LED -skärmens ljusstyrka kräver användning av en fotometer eller spektroradiometer, enligt följande standardsteg:
Visa en full vit skärm på skärmen (vanligtvis 100% APL)
Placera mätinstrumentet på ett specifikt avstånd (vanligtvis 3 gånger skärmens höjd)
Mät ljusstyrkan på mitten och flera kantpunkter på skärmen
Beräkna medelvärdet som den nominella ljusstyrkan
Det bör noteras att många tillverkare markerar "topp ljusstyrka" (det högsta värdet som kan uppnås i ett litet område) snarare än hela skärmen kontinuerlig ljusstyrka, vilket kan leda till att den faktiska upplevelsen är inkonsekvent med förväntningarna.
Branschens ljusstyrka standarder
LED -skärmar i olika applikationsfält har motsvarande ljusstyrka standarder:
Konsumentelektronik:
Smartphones: 500-1200 (upp till 1600+ i HDR -läge)
Tabletter: 400-600 nits
Bärbara datorer: 250-500 nits
TVS: 200-1000 Nits (upp till 4000 för HDR -modeller)
Kommersiella skärmar:
Inomhus digital skyltning: 1000-2500 nits
Semi-outdoor visar: 2500-5000 nits
Utomhus i fullfärgsskärmar: 5000-10000+ nits
Professionella applikationer:
Medicinska diagnostiska skärmar: 1000-2000 nits
Monitorer på sändningsnivå: 1000-4000 nits
HDR-referensdisplayer på filmnivå: 1000-4000 nits
Ljusstyrka enhetlighet utvärdering
En högkvalitativ LED-skärm får inte bara ha hög ljusstyrka, utan också god ljusstyrka enhetlighet. Branschen använder vanligtvis två indikatorer för utvärdering:
Ljusstyrka enhetlighet: Den maximala procentuella avvikelsen för ljusstyrka i olika områden på skärmen
Konsumentklassprodukter: kräver vanligtvis<10-15%
Produkter för professionell klass:<5%
Chroma enhetlighet: Färgkonsistens vid olika ljusstyrka nivåer
Avancerade skärmar använder ljusstyrka kompensationsteknologi för att uppnå perfekt enhetlighet genom att kalibrera utgången från varje LED, vilket är särskilt viktigt inom områdena medicinska och design.
Justering och kontroll av LED -skärmens ljusstyrka
Automatisk ljusstyrka justeringsteknik
Moderna LED -enheter har i allmänhet automatisk ljusstyrkajusteringsfunktion, som huvudsakligen implementeras på följande sätt:
Ambient Light Sensor: Mäter den omgivande ljusintensiteten och justerar automatiskt skärmens ljusstyrka
Innehåll adaptiv ljusstyrka: optimerar dynamiskt ljusstyrkan beroende på egenskaperna hos det visade innehållet
Tid\/plats Adaptiv: justerar ljusstyrkan enligt solskenförhållandena beräknade baserat på tid och geografisk plats
Dessa tekniker förbättrar inte bara visningskomforten, utan sparar också betydligt kraft. Till exempel minskar smartphones automatiskt ljusstyrkan till under 50 nits i mörka miljöer, vilket kan skydda ögonen och förlänga batteritiden.
Förhållandet mellan ljusstyrka och kraftförbrukning
Strömförbrukningen för LED -skärmar är i princip linjärt relaterad till ljusstyrka, men det finns skillnader mellan olika tekniker:
Traditionell LED -bakgrundsbelysning LCD: För varje 100 nits ökning i ljusstyrka ökar kraftförbrukningen med cirka 1-2 W
OLED -skärm: Strömförbrukningen ökar mer betydligt med hög ljusstyrka
Mikroled: Det förväntas upprätthålla hög energieffektivitet vid hög ljusstyrka
Vid faktiskt användning kan justering av TV -ljusstyrkan från maximalt till måttligt (t.ex. 300 nits) spara 30-50% el, varför certifieringar som energistjärna betonar ljusstyrka.
Regional dimningsteknik
High-end LED-skärmar använder regional dimningsteknik för att förbättra kontrast och energieffektivitet:
Hela matrisen Lokal dimning: Bakgrundsbelysningen är uppdelad i dussintals till hundratals oberoende kontrollerade områden
Mikro lokal dimning: Mer förfinad partitionskontroll, upp till tusentals områden
Pixel-nivå dimning: Ett drag i OLED och mikroled, varje pixel kan slås på och av oberoende
Dessa tekniker gör det möjligt för skärmen att mata ut full effekt i den del som måste vara ljus och minska eller stänga av ljusstyrkan i det mörka området och därmed uppnå ett högre dynamiskt intervall och lägre total kraftförbrukning. Till exempel, när du visar en stjärnklar himmelbild, kommer bara pixlarna där stjärnorna är belägna att markeras, och resten av området kommer att vara helt mörkt.
Krav på ljusstyrka i olika applikationsscenarier
Hemljudvisual underhållning
För LED -TV -apparater och bildskärmar som används hemma bör valet av ljusstyrkan överväga:
Vanligt vardagsrum: 200-400 nits (med gardiner för kontrollljus)
Bright vardagsrum: 400-600 nits (för dagsljus)
HDR -innehållsuppskattning: Minst 600 nits, helst 1000+ nits
Darkroom Theatre: 100-300 nits (för hög ljusstyrka kan enkelt orsaka trötthet)
Det är värt att notera att det mänskliga ögatens uppfattning om ljusstyrka under olika omgivande ljus är olinjär. I ett mörkt rum kan 100 nits vit se tillräckligt ljus, medan 1000 nits i direkt solljus kan vara svagt.
Mobila enheter
Smartphones och surfplattor står inför mer komplexa ljusmiljöer, så de behöver:
Inomhusanvändning: 200-400 nits
Grundläggande synlighet utomhus: 500-800 nits
Klar i direkt solljus: 1000-1600+ nits
HDR -innehåll: Omedelbar topp kan nå 1600-2000 nits
Moderna flaggskeppstelefoner använder excitationens ljusstyrka, vilket kan öka ljusstyrkan kraftigt under en kort tid när starkt ljus upptäcks (vanligtvis i några minuter för att förhindra överhettning). Detta är också skillnaden mellan "toppljusstyrkan" som markeras av tillverkaren och den faktiska kontinuerliga ljusstyrkan.
Kommersiella och utomhusskärmar
Kommersiella skärmar har särskilda krav för ljusstyrka:
Inomhus digital skyltning: 1000-2500 nits (mot köpcentrumbelysning)
Fönsterdisplay: 2500-4000 nits (för att hantera glasreflektion)
Semi-outdoor (täckt): 4000-6000 nits
Full utomhus (direkt solljus): 6000-10000+ nits
Utomhusskärmar måste också överväga ljusstyrka konsistens i olika vinklar och förhindra temperaturökning orsakad av direkt solljus. Vissa avancerade utomhusskärmar använder automatisk ljusstyrka justering och minskar ljusstyrkan på natten för att undvika lätt föroreningar.
Professionella ansökningar
Professionella fält har strängare krav på ljusstyrka:
Bild efter produktion: 1000 nits (HDR-referensnivå)
Medicinsk diagnos: 1000-2000 nits (för att säkerställa att detaljer är synliga)
Flygelektronik: 1000+ nits (för att hantera starkt ljus i cockpiten)
Industriell design: 500-1000 nits (för att exakt utvärdera materialstrukturen)
Dessa applikationer kräver vanligtvis också strikt ljusstyrka och enhetlighet. Professionella skärmar kommer att ha inbyggd temperaturkontroll och realtidskalibreringsfunktioner för att upprätthålla exakt ljusstyrka.
Framtida utvecklingstrender för LED -skärmens ljusstyrka
Teknisk väg för förbättring av ljusstyrkan
LED -skärmens ljusstyrka fortsätter fortfarande att bryta igenom, och de viktigaste tekniska riktningarna inkluderar:
Materialinnovation: såsom effektivitetsförbättring av indium galliumnitrid (ingan) ledde
Strukturell optimering: Nya strukturer som Flip Chip och Thin Film Flip Chip Minskar ljusförlusten
Kvantprickförbättring: Kvantskiktet omvandlar effektivt blått ljus till högre ljusstyrka RGB -ljus
Staplingsstruktur: till exempel Samsungs QD-OLED dubbelstaplingsstruktur för att öka ljusstyrkningsgränsen
Mikroledda prototyper i laboratoriet har nått en ljusstyrka på mer än 1 miljon nits (för speciella applikationer), och konsumentprodukter förväntas se 4000-10000 nits bli avancerade standarder under nästa 3-5 år.
Hög ljusstyrka och HDR -teknik
Populariteten för innehållet i High Dynamic Range (HDR) har drivit efterfrågan på högre ljusstyrka:
HDR10 -standard: Kräver minst 1000 nits toppljusstyrka
Dolby Vision: Stöder behärskning av upp till 4000 nits
HDR 10+: Dynamiska metadata optimerar ljusstyrkan i olika scener
Framtida HDR -teknikutveckling kan kräva:
Högre topp ljusstyrka (4000-10000 nits)
Mer förfinad ljusstyrka (som 12- bit eller 16- bit ljusstyrka noggrannhet)
Smartare scenadaptiv ljusstyrka kartläggning
Balans mellan ljusstyrka och energieffektivitet
När miljömedvetenheten ökar måste förbättring av ljusstyrkan ta hänsyn till energieffektiviteten:
Effektivitetsförbättring: från den nuvarande 50 lm\/w till mer än 100 lm\/w
Intelligent justering: Mer exakt ljusstyrka kontroll baserad på innehåll och miljö
Nya material: till exempel Perovskite -lysdioder förväntas uppnå högre effektivitet
Systemoptimering: Omfattande energieffektivitetsdesign från chips till förare kretsar
EU: s energimärkningssystem har börjat inkludera energieffektivitetsbetyg för displayenheter, vilket kommer att få tillverkare att bedriva hög ljusstyrka samtidigt som de inte ignorerar problem med energiförbrukning.
Mänsklig ögonhälsa och bekväm ljusstyrka
När uppmärksamheten på skärmhälsan ökar kommer ljusstyrka -tekniken också att ägna mer uppmärksamhet åt:
Blå ljusstyrning: Minska skadligt blått ljus samtidigt som hög ljusstyrka bibehålls
Dynamisk anpassning: Automatisk ljusstyrka justering som är mer i linje med den mänskliga cirkadiska rytmen
Trötthetsrelief: Optimera ljusstyrkaförändringskurvan för att minska ögon trötthet
Läsbarhetsforskning: Bestämma det optimala ljusstyrkan för människor i olika åldrar
I framtiden kan "hälsosam ljusstyrkacertifiering" tyckas utvärdera skärmens ögonvänlighet i olika användningsscenarier.
Vanliga problem och missuppfattningar om LED -skärmens ljusstyrka
Är ljusstyrkan högre desto bättre?
Detta är en vanlig missförstånd från konsumenten. Faktum är att den optimala ljusstyrkan beror på:
Visningsmiljö: mörk miljö kräver lägre ljusstyrka
Innehållstyp: Olika krav för textläsning och videovisning
Visningstid: Långsiktig visning är lämplig för lägre ljusstyrka
Personlig känslighet: Olika människor har olika toleranser för ljusstyrka
Blind strävan efter maximal ljusstyrka kan leda till:
Onödigt energiavfall
Accelererad åldrande av skärm
Ögon trötthet eller till och med skada
Minskad färgnoggrannhet (många skärmar har allvarligare färgavvikelse vid maximal ljusstyrka)
"Tricks" i tillverkarens ljusstyrka märkning
Konsumenter bör vara uppmärksamma på flera vanliga situationer i tillverkarens ljusstyrka: Märkning:
Toppens ljusstyrka: representerar endast värdet som kan nås kort i ett mycket litet område på skärmen
Idealiska laboratorieförhållanden: svårt att upprätthålla kontinuerligt i verkligheten
Speciellt testläge: såsom data mätt genom att stänga av alla bildbehandlingskretsar
Skillnader mellan HDR och SDR: HDR -läge Ljusstyrka kan vara betydligt högre än normalt läge
Det rekommenderas att hänvisa till data om "full skärm" och "verklig scen ljusstyrka" i professionella utvärderingar, snarare än att bara titta på tillverkarens nominella värde
Konsekvenser av felaktig ljusstyrka inställning
Fel ljusstyrka kan orsaka olika problem:
För hög ljusstyrka:
Ögon trötthet och torrhet
Störa melatoninsekretion på natten
Förkorta enhetens batterilivslängd
Accelerera OLED-skärmens åldrande (risk för inbränning av skärm)
För låg ljusstyrka:
Detaljer går förlorade, särskilt i mörka områden
Det går inte att se innehåll tydligt under starkt ljus
Kan leda till felaktig visning (komma nära skärmen)
Förhållandet mellan ljusstyrka och skärmliv
LED -skärmen på ljusstyrkan påverkar direkt dess livslängd:
Hög ljusstyrka accelererar åldrande: Speciellt för OLED -skärmar kommer hög ljusstyrka att påskynda nedbrytningen av organiska material
Ojämn ljusstyrka leder till efterbilder: Långsiktig fast hög ljusstyrka i statisk miljö är benägen att screena inbränning
Temperatureffekt: Hög ljusstyrka ger hög temperatur, vilket ytterligare förkortar livet
Det rekommenderas att ställa in maximal ljusstyrka vid 50-70% för daglig användning, och bara använda den högsta ljusstyrkan under en kort tid när du tittar på HDR -innehåll eller i stark lätt miljö.
Rekommendationer för att optimera LED -skärmarnas ljusstyrka
Ljusstyrka inställningar för hemskärmsenheter
Följande ljusstyrkningsinställningar rekommenderas för olika scenarier:
LCD\/LED -TV:
Dark Room Viewing: 30-50% ljusstyrka (om 150-250 nits)
Vanligt vardagsrum: 50-70% ljusstyrka (om 250-350 nits)
Bright vardagsrum: 70-90% ljusstyrka (om 350-500 nits)
HDR-innehåll: AUTOMATIC Aktivt (kortvarig toppljusstyrka)
Datormonitor:
Textkontor: 120-150 nits
Bildbehandling: kalibrerad enligt omgivande ljus (vanligtvis 150-250 nits)
Game Entertainment: 200-300 nits
Smartphone:
Automatisk inomhus: 150-300 nits
Utomhus: Tillåt automatisk hög ljusstyrka
Nattläge:<100 nits (preferably with blue light filtering turned on)
Ljusstyrka kalibrering för professionella applikationer
För färgkänsligt arbete rekommenderas det att:
Använd professionella kalibreringsinstrument (som X-Rite i1Display)
Ljusstyrka kalibrering enligt branschstandarder:
Tryckdesign: 120CD\/m²
Videoredigering: 100-120 nits (rec.709)
HDR -produktion: Enligt Master Standard (vanligtvis 1000 nits)
Regelbunden omkalibrering (månadsvis eller kvartalsvis)
Se till att det omgivande ljuset uppfyller arbetsstandarden (t.ex. 500LUX)
Matchande ljusstyrka med visningsmiljön
För att optimera visningsupplevelsen är det nödvändigt att överväga påverkan av omgivande ljus:
Mät omgivande ljusstyrka: Använd en enkel ljusmätare eller mobiltelefonapp
Skärmens ljusstyrka: Cirka 1\/3 till 1\/10 av den omgivande ljusbelysningen
Till exempel motsvarar 300LUX Ambient Light 100-30 nit skärmens ljusstyrka
Undvik direkta reflektioner: Justera skärmvinkeln för att undvika fönster\/lampor
Enhetlig omgivande ljus: Undvik stark kontrast mellan ljus och mörkt som orsakar ögon trötthet
Balans mellan energibesparing och ögonhälsa
Ljusstyrka strategi som tar hänsyn till både komfort och energibesparing:
Använd justering av automatisk ljusstyrka så mycket som möjligt
Aktivera filtrering av blått ljus och minska ljusstyrkan på natten
Använd medelstora ljusstyrka + stora teckensnitt istället för små teckensnitt med hög ljushet när du arbetar
Stäng av relevanta lägen med hög ljushet när du inte tittar på HDR-innehåll
Ta regelbundna pauser (följ 20-20-20 regeln)
