Uvođenje
U modernoj tehnologiji digitalne displeje, LED ekrani su postali sveprisutni, od pametnih telefona do bilborda na otvorenom, od kućnih televizora do komercijalnih ekrana. LED tehnologija osvojila je različita primjena polja s izvrsnim performansama svjetline i omjerom energetske učinkovitosti. Svjetlina LED ekrana ne samo izravno utječe na iskustvo gledanja, već utječe i na potrošnju energije, udobnost i vidljivost u različitim okruženjima. Ovaj članak će sveobuhvatno istražiti sve aspekte LED ekrana svjetline, uključujući mjerne jedinice, utjecaj na faktore, tehnike prilagođavanja i preporuke aplikacija u različitim scenarijima, kako bi kupcima pomogli duboko razumjeti ovaj ključni tehnički parametar.
Osnovni pojmovi LED svjetline zaslona
Što je svjetlina LED ekrana
Svjetlina LED ekrana odnosi se na svjetlosni tok koji emitira uređaj za prikaz po jedinici površine, što je jednostavno "svjetlina" ekrana s percipiranim okom. Sa tehničkog stanovišta, svjetlina je intenzitet svjetlosti po jedinici svjetlosne površine u određenom smjeru, koji određuje vidljivost ekrana pod ometanjem ambijentalne svetlosti i živopisnu sliku.
Za razliku od tradicionalnih LCD ekrana koji koriste pozadine, svaki piksel LED ekrana je neovisan izvor svjetlosti (ili se oslanja na lokalno zatamnjenje), što omogućava LED-ovima za postizanje veće razine svjetline i preciznije kontrolu svjetline. Ova samo-svjetlosna karakteristika ključ je LED tehnologije superiornosti nad drugim tehnologijama prikaza u performansama svjetline.
Jedinica mjerenja za svjetlinu
Svjetlina LED ekrana obično se mjeri u NITS-u ili CD / m² (Napomena: 1nits {1}} CD / m²). Ova jedinica predstavlja intenzitet svjetlosti zrače po kvadratnom metru površine ekrana. Da biste ovu jedinicu shvatili intuitivnije:
Svjetlina običnih unutarnjih LED displeja obično je između 200-600 gnjida
Svjetlina LED svjetiljka u zatvorenom ekranu može doći do 1000-4000 Nits
Svjetlina vanjskih reklamnih ekrana može biti visoka kao 5000-10000 Nits
U poređenju, površinska svjetlina tradicionalnih žarulja sa žarnom nizom je oko 10 miliona gnjida, dok je svjetlina jasnog neba oko 8000nits, što objašnjava zašto vanjski prikazi zahtijevaju izuzetno visoku svjetlost da bi ostala vidljiva u dnevnom svjetlu.
Razlika između svjetline i srodnih optičkih koncepata
Svjetlina se često zbunjuje s drugim optičkim konceptima prilikom rasprave o tehnologiji ekrana. Važno je jasno razlikovati:
Svjetlina / osvjetljenje: Kao što je već spomenuto, odnosi se na intenzitet svjetla koji se emitira po jedinici površine ekrana, mjeri se u numerima
Svjetlosni tok: ukupna vidljiva svjetlosna snaga koja emitira izvor svjetla, mjerena u LM-u
Itluminance: Svjetlosni tok ozračen na površini jedinice površine, mjereno u luksuzu
Kontrast: omjer najsjajnijeg područja do najmračnijeg područja ekrana
Razumijevanje razlike između ovih koncepata pomaže tačnije ocjenjivati performanse uređaja za prikaz. Na primjer, dva ekrana mogu imati istu vršnu svjetlinu, ali različite kontrastne omjere, a stvarno iskustvo gledanja bit će značajno različito.
Čimbenici koji utječu na svjetlinu LED ekrana
LED čip tehnologija
Kvaliteta i tehnologija same LED čipa direktno utječu na potencijal svjetline ekrana. Trenutna mainstream LED tipovi uključuju:
Obična LED: Koristi se u ranim LED ekranima, sa ograničenom svjetlinom
LED visoke svjetline (HB LED): Svjetlina može dostići 2-3 puta veća od običnog LED-a
Mikrolirano: Tehnologija u nastajanju, svaki je piksel mikroliran, koji može postići izuzetno veliku svjetlinu
OLED: Iako pripada i dioničkoj tehnologiji svjetla, princip je različit, a svjetlina je obično niža od tradicionalne LED-a.
Napredak materijale nauke o čipovima (poput LED-a na bazi galium nitrid) također je uvelike poboljšao efikasnost svjetline. Na primjer, moderni LED čipovi mogu pružiti više od 50% veće svjetline od proizvoda prije deset godina na istoj potrošnji električne energije.
Vožnja struja i napon
Svjetlina LED-a je približno linearno sa svojom vožnjom strujom (zapravo superlinearni odnos). Povećanje struje može povećati svjetlinu, ali to će donijeti tri problema:
Smanjenje efikasnosti: Kada struja prelazi optimalnu operacijsku točku, elektro-optička efikasnost pretvorbe će se smanjiti
Povećanje grijanja: višak energije se rastavlja u obliku topline, što može uticati na životni vijek
Smjena boje: Visoka struja može uzrokovati promjenu temperature boje LED-a
Stoga će visokokvalitetni LED ekrani precizno kontrolirati pokretačku struju da bi se pogodio ravnoteža između svjetline, efikasnosti i životnog vijeka. Puls
Modulacija širine (PWM) tehnologija se često koristi za podešavanje svjetline bez promjene struje.
Omjer gustoće piksela i otvora blende
Omjer gustoće piksela (PPI) i otvor blende (udio stvarnog svjetlosne površine u svakom pikselu) i od ekrana također utječe na svjetlinu:
Visoki PPI ekrani imaju male piksele, tako da je svjetlina jedne LED-a ograničena
Niski PPI zasloni mogu imati veće LED i veće svjetline
Dizajni sa visokim omjerima otvora omogućavaju više svjetla da prođu, povećavajući efikasnu svjetlinu
Moderni dizajn ekrana Poboljšajte efikasnost svjetline optimiziranjem piksela (poput RGBW-a, Pentile itd.), Povećavajući opaženu svjetlinu bez povećanja potrošnje energije.
Dizajn disipacije topline
Stabilnost svjetline LED je usko povezana s temperaturom. Dobar dizajn disipacije topline može:
Održavajte visoku svjetlinu i kontinuirani izlaz
Sprečite propadanje svjetline (raspad svjetla)
Produžiti život ekrana
High-end LED ekrani koriste toplotne cijevi, hlače grafen hlače i čak aktivne sisteme hlađenja ventilatora koji se bave vrućinom uzrokovanim visokom svjetlinom. Na primjer, kada neki monitori profesionalnog razreda rade na maksimalnoj svjetlini, stražnja temperatura može dostići preko 75 stepeni. Bez dobre disipacije topline, stabilne performanse ne mogu se održavati.
Mjerenje i standardi LED svjetline zaslona
Metoda mjerenja svjetline
Profesionalno mjerenje LED ekrana zaslona zahtijeva upotrebu fotometra ili spektroradiometra, slijedeći sljedeće standardne korake:
Prikažite puni bijeli ekran na ekranu (obično 100% apl)
Postavite mjerni instrument na određenu udaljenost (obično 3 puta veća od visine ekrana)
Izmjerite svjetlinu središnje i višestruke ivice ekrana
Izračunati prosječnu vrijednost kao nominalnu svjetlinu
Treba napomenuti da mnogi proizvođači označavaju "vršnu svjetlinu" (najveća vrijednost koja se može postići u malom području), a ne kontinuiranu svjetlinu punog ekrana, koja može uzrokovati da stvarni iskustvo ne može biti u skladu s očekivanjima.
Standardi svjetline industrije
LED ekrani u različitim poljima za nanošenje imaju odgovarajuće standarde osvjetljenja:
Potrošačka elektronika:
Pametni telefoni: 500-1200 (do {1}} u HDR modu)
Tablete: 400-600 Nits
Prijenosna računala: 250-500 Nits
Televizori: 200-1000 Nits (do 4000 za HDR modele)
Komercijalni prikazi:
Unutarnja digitalna signala: 1000-2500 Nits
Polu-vanjski prikazi: 2500-5000 Nits
Vanjski zasloni u punoj boji: 5000-10000+ Nits
Profesionalne aplikacije:
Medicinski dijagnostički prikazi: 1000-2000 Nits
Monitori na nivou emitovanja: 1000-4000 Nits
Referentni prikazi HDR-a na nivou filma: 1000-4000 Nits
Evaluacija uniformnosti svjetline
Visokokvalitetni LED ekran ne smije imati samo veliku svjetlinu, već i dobru uniformnost svjetline. Industrija obično koristi dva pokazatelja za evaluaciju:
Svjetlina Uniformnost: maksimalni procenat odstupanja svjetline u različitim područjima ekrana
Proizvodi za potrošače: obično zahtijevaju<10-15%
Proizvodi profesionalnog razreda:<5%
Chroma Uniformnost: Konzistencija boja na različitim nivoima svjetline
High-end prikazi Koristite tehnologiju kompenzacije svjetline za postizanje savršene ujednačenosti kalibracijom izlaza svake LED-a, što je posebno važno u medicinskim i dizajnerskim poljima.
Podešavanje i kontrola osvjetljenja LED ekrana
Automatska tehnologija prilagođavanja svjetline
Moderni LED uređaji uglavnom imaju funkciju prilagođavanja automatskog osvjetljenja, koja se uglavnom primjenjuje na sljedeće načine:
Senzor ambijentalnog svjetla: mjeri okolni intenzitet svjetlosti i automatski prilagođava svjetlinu ekrana
Sadržaj adaptivna svjetlina: dinamički optimizira svjetlinu prema karakteristikama prikazanog sadržaja
Vrijeme / lokacija Adaptive: Podešavanje svjetline prema uvjetima sunce izračunato na osnovu vremena i geografske lokacije
Te tehnologije ne samo poboljšavaju udobnost gledanja, već značajno uštede energiju. Na primjer, pametni telefoni automatski smanjuju svjetlinu na ispod 50 gnjida u tamnim okruženjima, što može zaštititi oči i produžiti vijek trajanja baterije.
Odnos između svjetline i potrošnje električne energije
Potrošnja LED ekrana u osnovi je linearno povezana sa svjetlinom, ali postoje razlike između različitih tehnologija:
Tradicionalni LED pozadinsko osvjetljenje LCD: Za svakih 100 gnjida povećanje svjetline, potrošnja energije se povećava za oko 1-2 W
OLED ekran: Potrošnja energije se značajno povećava pri visokoj svjetlini
Mikrolirano: očekuje se da će održavati visoku energetsku efikasnost pri visokoj svjetlini
U stvarnoj upotrebi podešavanjem svetline televizora od maksimalnog do umerenog (kao što je 300 gnjida) može uštedjeti 30-50% električne energije, zbog čega se certifikati poput energetske zvezde ističu efikasnost svetline.
Regionalna tehnologija zatamnjenja
High-end LED ekrani koriste regionalnu tehnologiju zatamnjenja za poboljšanje kontrasta i energetske efikasnosti:
Potpuni niz lokalno zatamnjenje: pozadinsko osvjetljenje je podijeljeno u desetine stotinama neovisno kontroliranih područja
Mikro lokalno zatamnjenje: više rafiniranih kontrola particije, do hiljada područja
DIMMINGLE ĐELA: Značajka OLED-a i mikroliranog, svaki piksel se može samostalno uključiti i isključiti
Ove tehnologije omogućuju ekran da iznosi punu snagu u dijelu koji mora biti svijetla i smanjiti ili isključiti svjetlinu u mračno područje, čime se postigne viši dinamički raspon i niža ukupna potrošnja energije i niže ukupne potrošnje energije. Na primjer, prilikom prikazivanja slike zvjezdanog neba, samo pikseli u kojima se nalaze zvijezde, a ostatak područja će biti potpuno mračan.
Zahtjevi za svjetlinu u različitim scenarijima aplikacija
Kućna audio-vizualna zabava
Za LED televizore i monitore koji se koriste kod kuće, odabir svjetline trebao bi razmotriti:
Obična dnevna soba: 200-400 Nits (sa zavjesama za kontrolu svjetlosti)
Svijetli dnevni boravak: 400-600 Nits (za dnevnu svjetlost)
HDR uvažavanje sadržaja: najmanje 600 gnjida, idealno 1000+ gnjida
Pozorište za tamne: 100-300 Nits (previsoka svjetlina može lako uzrokovati umor)
Vrijedno je napomenuti da je percepcija svjetline svjetlosti ljudskog oka pod različitim ambijentalnim svjetlom nelinearna. U tamnoj sobi, 100 glinica može izgledati dovoljno svijetlo, dok je u direktnoj sunčevoj svjetlosti, 1000 gnjida može izgledati prigušeno.
Mobilni uređaji
Pametni telefoni i tablete suočavaju složenije svjetlosne sredine, tako da im je potrebno:
Una zatvorena upotreba: 200-400 Nits
Osnovna vidljivost na otvorenom: 500-800 Nits
Jasno u direktnom suncu: 1000-1600+ Nits
HDR sadržaj: trenutni vrh može doći 1600-2000 gnjida
Moderni vodeći telefoni koriste tehnološku svjetlinu uzbuđenja, koja može u velikoj mjeri može povećati svjetlinu u kratkom roku kada se otkrije snažna svjetlost (obično nekoliko minuta za sprečavanje pregrijavanja). To je ujedno i razlika između "vršne svjetline" koje je označio proizvođač i stvarna kontinuirana svjetlina.
Komercijalni i vanjski displeji
Komercijalni prikazi imaju posebne zahtjeve za svjetlinu:
Unutarnja digitalna signalizacija: 1000-2500 Nits (protiv tržnog centra rasvjete)
Prikaz prozora: 2500-4000 Nits (za rješavanje odraz stakla)
Polu-na otvorenom (pokriveno): 4000-6000 NITS
Puni vanjski (direktna sunčeva svjetlost): 6000-10000+ Nits
Vanjski prikazi također moraju uzeti u obzir dosljednost svjetline u različitim uglovima i spriječiti porast temperature uzrokovano direktnom sunčevom svjetlošću. Neki vanjski ekrani na otvorenom koriste automatsko podešavanje svjetline i noću smanjuju svjetlinu kako bi se izbjeglo zagađenje svjetlosti.
Profesionalne aplikacije
Profesionalna polja imaju strože zahtjeve za svjetlinu:
Image Postprodukcija: 1000 gnjida (HDR referentna razina)
Medicinska dijagnoza: 1000-2000 Nits (kako bi se osiguralo da su vidljivi)
Avijacijska elektronika: 1000+ Nits (da se nose sa jakim svetlošću u kokpitu)
Industrijski dizajn: 500-1000 NITS (precizno procijeniti materijalnu teksturu)
Ove aplikacije obično zahtijevaju i stroga stabilnost svjetline i uniformnost. Profesionalni prikazi će imati ugrađenu kontrolu temperature i funkcije kalibracije u stvarnom vremenu za održavanje preciznog izlaza svjetline.
Budući razvojni trendovi svjetline LED ekrana
Tehnički put za poboljšanje svjetline
LED svjetla zaslona i dalje se nastavlja probijati, a glavni tehnički smjerovi uključuju:
Materijalne inovacije: poput poboljšanja efikasnosti indijum Gallium nitrid (Ingan) LED
Strukturna optimizacija: Nove strukture poput Flip čipa i tankih filmova za flip čip smanjuju gubitak svjetlosti
Kvantna pojačala tačka: Kvantni sloj točka efikasno pretvara plavu svjetlost u veću svjetlost RGB svjetline
Struktura slaganja: kao što je Samsungov QD-OLED dvostruko slaganje strukture za povećanje granice svjetline
Micro LED prototipovi u laboratoriji dostigli su svjetlinu više od milion gnjida (za posebne aplikacije), a očekuje se da će potrošačke proizvode vidjeti 4000-10000 gnjide postaju vrhunske standarde u sljedećem 3-5 godine.
Visoka svjetlina i HDR tehnologija
Popularnost visokog dinamičkog raspona (HDR) sadržaja pokrenuo je potražnju za većom svjetlinom:
HDR10 standard: zahtijeva najmanje 1000 grickanja vrhunske svjetline
Dolby Vision: podržava savladavanje do 4000 gnjida
HDR 10+: Dinamični metapodaci optimizira performanse svjetline u različitim scenama
Budući razvoj HDR tehnologije može zahtijevati:
Veća vršna svjetlina ({0}} NITS)
Više rafiniranije kontrole svjetline (kao što je 12- bitno ili 16- tačnost bitne svjetline)
Pametnije scene-adaptivne mapiranje svjetline
Ravnoteža između svjetline i energetske učinkovitosti
Kako se povećava svijest o okolišu, poboljšanje svjetline mora uložiti u obzir energetsku efikasnost:
Poboljšanje efikasnosti: od trenutnog 50LM / W do više od 100lm / w
Inteligentno podešavanje: preciznija kontrola svjetline na temelju sadržaja i okoliša
Očekuje se da će se očekivati novi materijali: poput Perovskite LED-ova za postizanje veće efikasnosti
Optimizacija sistema: Sveobuhvatna dizajn energetske efikasnosti iz čipsa na vozačeve krugove
EU energetski sistem za označavanje počeo je uključiti ocjene energetske učinkovitosti za uređaje za prikaz koji će promptirati proizvođače da nastave visoku svjetlinu, a ne ignoriraju pitanja potrošnje energije.
Zdravlje ljudskog oka i udobna svjetlina
Kako se pažnja na povećanje zdravlja ekrana, tehnologija svjetline također će posvetiti više pažnje na:
Plava kontrola svjetla: Smanjenje štetnog plavog svjetla uz održavanje velike svjetline
Dinamička adaptacija: Automatsko podešavanje svjetline koje je više u skladu s ljudskim cirkudskom ritmom
Olakšanje umora: Optimizacija krivulje promjene svjetline za smanjenje umora za oči
Istraživanje čitljivosti: Određivanje optimalnog raspona svjetline za ljude različitih uzrasta
Ubuduće se može pojaviti "Certifikacija zdrave svjetline" da procijeni ljubaznost za oči u različitim scenarijima upotrebe.
Zajednički problemi i zablude o LED ekranu svjetlinu
Da li je svjetlina veća bolja?
Ovo je zajednički nerazumijevanje potrošača. U stvari, optimalna svjetlina ovisi o:
Okoliš za gledanje: tamno okruženje zahtijeva nižu svjetlinu
Vrsta sadržaja: različiti zahtjevi za čitanje teksta i gledanje videa
Vrijeme gledanja: Dugoročno gledanje pogodno je za donju svjetlinu
Osobna osjetljivost: Različiti ljudi imaju različite tolerancije na svjetlinu
Slijepa potraga za maksimalnom svjetlinom može dovesti do:
Nepotrebni energetski otpad
Ubrzano starenje ekrana
Umor za oči ili čak oštećenja
Smanjena tačnost boje (mnogi ekrani imaju ozbiljnije odstupanje boja u maksimalnoj svjetlini)
"Trikovi" u etiketiranju svjetline proizvođača
Potrošači bi trebali obratiti pažnju na nekoliko uobičajenih situacija u etiketiranju svjetline proizvođača:
Vršna svjetlina: predstavlja samo vrijednost koja se može ukratko doći na vrlo maloj površini ekrana
Idealni laboratorijski uslovi: Teško se održavati kontinuirano u stvarnosti
Poseban način ispitivanja: poput podataka izmjerenih isključivanjem svih krugova za obradu slika
Razlike između HDR-a i SDR-a: svjetlina HDR režima može biti znatno veća od normalnog načina
Preporučuje se pozivati na "Kontinuiranu svjetlost cijelog ekrana" i "Real Svjetlina scene" u profesionalnim evaluacijama, a ne samo gledanjem nominalne vrijednosti proizvođača
Posljedice nepravilne postavke svjetline
Pogrešna postavka svjetline može uzrokovati razne probleme:
Previše visoka svjetlina:
Umoran za oči i suvoću
Noću miješajte melatonin sekreciju
Skratite vijek trajanja baterije uređaja
Ubrzajte starenje OLED ekrana (rizik od sagorijevanja ekrana)
Previše slab svjetlina:
Detalji su izgubljeni, posebno u mračnim područjima
Nije moguće jasno vidjeti sadržaj pod jakom svjetlom
Može dovesti do nepravilnog stavljanja gledanja (približite se ekranu)
Odnos između svjetline i vijek trajanja ekrana
Postavka svjetline LED ekrana direktno utječe na svoj radni vijek:
Visoka svjetlina ubrzava starenje: posebno za OLED ekrane, visoka svjetlina će ubrzati degradaciju organskih materijala
Neravnomjerna svjetlina dovodi do poglavlja: Dugoročni fiksni prikaz visoke svjetline u statičkom okruženju sklon je zaslona zaslona
Temperaturni efekt: Visoka svjetlina donosi visoku temperaturu, dodatno skraćujući život
Preporučuje se postavljanje maksimalne svjetline u 50-70% za svakodnevnu upotrebu, a najviša svjetlina samo na kratko vrijeme gledaju na gledanje HDR sadržaja ili u jakom svjetlosnom okruženju.
Preporuke za optimizaciju svjetline LED ekrana
Postavke svjetline za kućne uređaje za prikaz
Sljedeća postavka svjetline preporučuju se za različite scenarije:
LCD / LED TV:
Dark Gledanje sobe: 30-50% svjetlina (oko {1}} Nits)
Obična dnevna soba: 50-70% svjetlina (oko {1}} gnjida)
Svijetla dnevna soba: 70-90% svjetlina (oko {1}} gnjida)
HDR sadržaj: automatski omogućen (kratkoročna svjetlina vrhunca)
Monitor računara:
Tekstualni ured: 120-150 Nits
Obrada slike: kalibrirana prema ambijentalnom svjetlu (obično 150-250 gnjida)
Igra zabava: 200-300 Nits
Pametni telefon:
Unutarnji automatski: 150-300 Nits
Vanjski: Dopustite automatsku visoku svjetlinu
Noćni režim:<100 nits (preferably with blue light filtering turned on)
Kalibracija svjetline za profesionalne primjene
Za rad osjetljiv na boje, preporučuje se:
Koristite profesionalne kalibracijske instrumente (kao što su X-Rite I1Display)
Kalibracija svjetline prema industrijskim standardima:
Dizajn ispisa: 120cd / m²
Uređivanje videa: 100-120 Nits (REC.709)
HDR Production: Prema glavnom standardu (obično 1000 gnjida)
Redovna rekalibracija (mjesečno ili tromjesečno)
Osigurajte da ambijentalna svjetlost ispunjava radni standard (kao što je 500LUX)
Odgovarajući osvetljenost sa okruženjem gledanja
Da biste optimizirali iskustvo gledanja, potrebno je uzeti u obzir utjecaj ambijentalnog svjetla:
Izmjerite svjetlinu okoline: Koristite jednostavno svjetlo ili aplikaciju za mobilni telefon
Princip svjetline zaslona: oko 1/3 do 1/10 osvjetljenja okoline
Na primjer, 300Lux ambijentalno svjetlo odgovara 100-30 nit svjetlinu ekrana
Izbjegavajte izravne refleksije: Podesite ugao ekrana da biste izbjegli prozore / svjetla
Uniform ambijentalno svjetlo: Izbjegavajte snažan kontrast između svjetla i tamnog koji uzrokuje umor za oči
Ravnoteža između uštede energije i zdravlja očiju
Strategija svjetline koja uzima u obzir i udobnost i uštedu energije:
Koristite automatsko podešavanje svjetline što je više moguće
Omogućite plavo filtriranje svjetlosti i smanjite svjetlinu noću
Koristite srednju svjetlinu + velike fontove umjesto malim fontovima visokog svjetlina prilikom rada
Isključite relevantne načine visokog svjetlina kada ne gledate HDR sadržaj
Uzmi redovne pauze (slijedite 20-20-20 pravilo)
