Koja je svjetlina LED ekrana?

Uvod

U modernoj tehnologiji digitalnog prikaza, LED ekrani postali su sveprisutni, od pametnih telefona do vanjskih panoa, od kućnih televizora do komercijalnih zaslona. LED tehnologija osvojila je različita područja primjene s izvrsnim omjerom performansi svjetline i energetskom učinkovitošću. Svjetlina LED ekrana ne samo da izravno utječe na iskustvo gledanja, već utječe i na potrošnju energije, udobnost očiju i vidljivost u različitim okruženjima. Ovaj će članak sveobuhvatno istražiti sve aspekte svjetline LED zaslona, ​​uključujući mjerne jedinice, utjecaj na čimbenike, tehnike prilagodbe i preporuke za primjenu u različitim scenarijima kako bi se kupcima pomoglo da duboko razumiju ovaj ključni tehnički parametar.

Osnovni pojmovi svjetline LED zaslona

Što je svjetlina zaslona LED

Svjetlina LED zaslona odnosi se na svjetlosni tok koji emitira uređaj za prikaz po jedinici, što je jednostavno "svjetlina" zaslona percipiranog ljudskom okom. S tehničkog stajališta, svjetlina je intenzitet svjetlosti po jedinici površine svjetlucave površine u određenom smjeru, koji određuje vidljivost zaslona pod smetnjim svjetlosti okoline i živosti prikaza slike.

Za razliku od tradicionalnih LCD zaslona koji koriste pozadinske osvjetljenja, svaki piksel LED zaslona neovisni je izvor svjetlosti (ili se oslanja na lokalno zatamnjenje), koji omogućuje LED -ovima da postignu veću razinu svjetline i preciznije kontrolu svjetline. Ova samo-svjetlucava karakteristika ključ je superiornosti LED tehnologije u odnosu na druge tehnologije prikaza u performansama svjetline.

Mjerna jedinica za svjetlinu

Svjetlina LED zaslona obično se mjeri u nitsima ili cd\/m² (NAPOMENA: 1Nits =1 cd\/m²). Ova jedinica predstavlja intenzitet svjetlosti zračenog na kvadratnom metru površine zaslona. Da bismo intuitivnije razumjeli ovu jedinicu:

Svjetlina uobičajenih unutarnjih LED zaslona obično je između 200-600 nits

Svjetlina LED zaslona s velikim svjetlošću može doći do 1000-4000 nits

Svjetlina zaslona oglašavanja na otvorenom može biti visoka kao 5000-10000 nits

Za usporedbu, površinska svjetlina tradicionalnih žarulja sa žarnom niti je oko 10 milijuna grijeha, dok je svjetlina vedrog neba oko 8000 nija, što objašnjava zašto vanjski zasloni zahtijeva izuzetno veliku svjetlinu da bi ostali vidljivi na dnevnom svjetlu.

Razlika između svjetline i srodnih optičkih koncepata

Svjetlina se često zbunjuje s drugim optičkim konceptima kada se raspravlja o tehnologiji prikaza. Važno je jasno razlikovati:

Svjetlina\/osvjetljenje: Kao što je gore spomenuto, odnosi se na intenzitet svjetlosti koji se emitira po jedinici površine zaslona, ​​izmjeren u nitsima

Svjetlosni tok: Ukupna snaga vidljive svjetlosti koju emitira izvor svjetlosti, izmjerena u LM

Osvjetljenje: Svjetlosni tok ozračen na jedinici površine, izmjeren u luksuzu

Kontrast: Omjer najsjajnijeg područja prema najmračnijem području ekrana

Razumijevanje razlike između ovih koncepata pomaže preciznije procijeniti performanse uređaja za prikaz. Na primjer, dva ekrana mogu imati istu vršnu svjetlinu, ali različite omjere kontrasta, a stvarno iskustvo gledanja bit će značajno drugačije.

Čimbenici koji utječu na svjetlinu LED ekrana

LED tehnologija čipa

Kvaliteta i tehnologija samog LED čipa izravno utječu na potencijal svjetline zaslona. Trenutne mainstream LED tipove uključuju:

Obični LED: Koristi se na ranim LED ekranima, s ograničenom svjetlinom

LED visoke svjetline (HB LED): Svjetlina može doći do 2-3 puta od uobičajenog LED -a

Microled: tehnologija u nastajanju, svaki piksel je mikroled, koji može postići izuzetno visoku svjetlinu

OLED: Iako također pripada tehnologiji diodne tehnologije, princip je različit, a svjetlina je obično niža od one tradicionalne LED.

Napredak znanosti o materijalima (poput LED-a koji se temelji na galijumu) također je uvelike poboljšao učinkovitost svjetline. Na primjer, moderni LED čipovi mogu pružiti više od 50% veće svjetline od proizvoda prije deset godina pri istoj potrošnji energije.

Pogonska struja i napon

Svjetlina LED je približno linearna s njegovom vožnjom strujom (zapravo superlinearni odnos). Povećanje struje može povećati svjetlinu, ali to će donijeti tri problema:

Smanjenje učinkovitosti: Kada struja premaši optimalnu radnu točku, učinkovitost elektro-optičke pretvorbe će se smanjiti

Povećanje grijanja: Prekomjerna energija se raspršuje u obliku topline, što može utjecati na životni vijek

Pomak u boji: Visoka struja može uzrokovati promjenu u boji temperature LED -a

Stoga će visokokvalitetni LED ekrani točno kontrolirati vozačku struju kako bi uspostavili ravnotežu između svjetline, učinkovitosti i životnog vijeka. Puls

Modulacija širine (PWM) tehnologija se često koristi za podešavanje svjetline bez promjene struje.

Omjer gustoće i otvora piksela

Omjer gustoće piksela (PPI) i otvora (udio stvarnog svjetlucavog područja u svakom pikselu) također utječu na svjetlinu:

Visoki PPI ekrani imaju male piksele, tako da je svjetlina jednog LED -a ograničena

Niski PPI ekrani mogu imati veće LED i veće svjetline

Dizajni s visokim omjerima otvora otvori omogućuju prolazak više svjetla, povećavajući učinkovitu svjetlinu

Moderni dizajni zaslona poboljšavaju učinkovitost svjetline optimiziranjem aranžmana piksela (poput RGBW, Pentile itd.), Povećavajući percipiranu svjetlinu bez povećanja potrošnje energije.

Dizajn rasipanja topline

Stabilnost svjetline LED -a usko je povezana s temperaturom. Dobar dizajn rasipanja topline može:

Održavajte visoku svjetlinu i kontinuirani izlaz

Spriječiti propadanje svjetline (propadanje svjetlosti)

Proširiti život zaslona

Vrhunski LED zasloni koriste toplinske cijevi, hladnjake grafena, pa čak i aktivne sustave hlađenja ventilatora kako bi se bavili toplinom uzrokovanom velikom svjetlinom. Na primjer, kada neki monitori profesionalnog razreda rade na maksimalnoj svjetlini, temperatura stražnjeg dijela može dostići više od 75 stupnjeva. Bez dobrog rasipanja topline, stabilne performanse ne mogu se održavati.

Mjerenje i standardi svjetline LED zaslona

Metoda mjerenja svjetline

Profesionalno mjerenje svjetline LED zaslona zahtijeva uporabu fotometra ili spektroradiometra, slijedeći sljedeće standardne korake:

Prikažite cijeli bijeli zaslon na zaslonu (obično 100% APL)

Postavite mjerni instrument na određenu udaljenost (obično 3 puta veću visinu zaslona)

Izmjerite svjetlinu središta i više rubnih točaka zaslona

Izračunajte prosječnu vrijednost kao nominalnu svjetlinu

Treba napomenuti da mnogi proizvođači označavaju "vršnu svjetlinu" (najveću vrijednost koja se može postići u malom području), a ne kontinuiranu svjetlinu na cijelom zaslonu, što može uzrokovati da stvarno iskustvo nije u skladu s očekivanjima.

Standardi svjetline u industriji

LED zasloni u različitim poljima aplikacija imaju odgovarajuće standarde svjetline:

Potrošačka elektronika:

Pametni telefoni: 500-1200 (do 1600+ u HDR načinu)

Tableti: 400-600 nits

Prijenosna računala: 250-500 nits

TVS: 200-1000 Nits (do 4000 za HDR modele)

Komercijalni zasloni:

Unutarnja digitalna natpisa: 1000-2500 nits

Polu-Outdoor Prikazi: 2500-5000 nits

Vanjski zasloni u cijeloj boji: 5000-10000+ Nits

Profesionalne aplikacije:

Medicinski dijagnostički prikazi: 1000-2000 nits

Monitori na razini emitiranja: 1000-4000 nits

HDR referenca na razini filma: 1000-4000 nits

Procjena uniformnosti svjetline

Visokokvalitetni LED ekran mora imati ne samo veliku svjetlinu, već i dobru uniformnost svjetline. Industrija obično koristi dva pokazatelja za procjenu:

Ujednačenost svjetline: maksimalno postotno odstupanje svjetline u različitim područjima zaslona

Proizvodi na razredu potrošača: Obično zahtijevaju<10-15%

Proizvodi profesionalnog razreda:<5%

Chroma ujednačenost: konzistencija u boji na različitim razinama svjetline

Vrhunski prikazi koriste tehnologiju kompenzacije svjetline kako bi postigli savršenu ujednačenost umjeravanjem izlaza svakog LED-a, što je posebno važno u medicinskim i dizajnerskim poljima.

Podešavanje i kontrola svjetline LED zaslona

Automatska tehnologija prilagođavanja svjetline

Moderni LED uređaji uglavnom imaju funkciju automatske prilagodbe svjetline, koja se uglavnom implementira na sljedeće načine:

Senzor ambijentalnog svjetla: mjeri intenzitet okolnog svjetla i automatski podešava svjetlinu zaslona

Prilagodljiva svjetlina sadržaja: dinamički optimizira svjetlinu prema karakteristikama prikazanog sadržaja

Vrijeme\/lokacija Prilagodljivo: Prilagođava svjetlinu u skladu s uvjetima sunca izračunatih na temelju vremena i zemljopisnog položaja

Ove tehnologije ne samo da poboljšavaju udobnost gledanja, već i značajno štede snagu. Na primjer, pametni telefoni automatski smanjuju svjetlinu na ispod 50 nita u tamnim okruženjima, što može zaštititi oči i proširiti vijek trajanja baterije.

Odnos između svjetline i potrošnje energije

Potrošnja energije LED zaslona u osnovi je linearno povezana s svjetlinom, ali postoje razlike između različitih tehnologija:

Tradicionalno LED pozadinsko osvjetljenje LCD: Za svakih 100 nita povećanja svjetline, potrošnja energije povećava se za otprilike 1-2 W

OLED zaslon: Potrošnja energije značajnije se povećava pri velikoj svjetlini

Microled: Očekuje se da će održavati visoku energetsku učinkovitost pri velikoj svjetlini

U stvarnoj uporabi, prilagođavanje svjetline televizora od maksimalne do umjerene (poput 300 nita) može uštedjeti 30-50% električne energije, zbog čega certifikati poput Energy Star naglašavaju učinkovitost svjetline.

Regionalna tehnologija zatamnjenja

Vrhunski LED zasloni koriste regionalnu tehnologiju zatamnjenja za poboljšanje kontrasta i energetske učinkovitosti:

Potpuni niz Lokalno zatamnjenje: pozadinsko osvjetljenje podijeljeno je na desetine do stotina neovisno kontroliranih područja

Mikro lokalno zatamnjenje: više rafinirana kontrola particije, do tisuća područja

Zatamnjenje na razini piksela: značajka OLED-a i Microled-a, svaki piksel može se uključiti i isključiti neovisno

Ove tehnologije omogućuju zaslonu da izbaci punu snagu u dijelu koji mora biti svijetla, te smanjiti ili isključiti svjetlinu u tamnom području, postižući na taj način veći dinamički raspon i nižu ukupnu potrošnju energije. Na primjer, prilikom prikazivanja slike zvjezdanih neba, bit će istaknuti samo pikseli na kojima se nalaze zvijezde, a ostatak područja bit će potpuno mračan.

Zahtjevi za svjetlinu u različitim scenarijima primjene

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 svjetla)

Svijetla dnevna soba: 400-600 nits (za dnevnu svjetlost)

Uvažavanje sadržaja HDR -a: najmanje 600 nita, u idealnom slučaju 1000+ nits

Kazalište Darkroom: 100-300 Nits (previsoka svjetlina može lako uzrokovati umor)

Vrijedno je napomenuti da je percepcija svjetline ljudskog oka pod različitim ambijentalnim svjetlom nelinearna. U tamnoj sobi 100 gnjida bijele boje može izgledati dovoljno svijetlo, dok se na izravnoj sunčevoj svjetlosti 1000 nita može činiti prigušenim.

Mobilni uređaji

Pametni telefoni i tableti suočavaju se sa složenijim laganim okruženjima, tako da im treba:

Unutarnja upotreba: 200-400 nits

Osnovna vidljivost na otvorenom: 500-800 nits

Jasno na izravnoj sunčevoj svjetlosti: 1000-1600+ nits

HDR sadržaj: trenutni vrh može doći do 1600-2000 nits

Moderni vodeći telefoni koriste tehnologiju svjetline pobuda, koja može uvelike povećati svjetlinu u kratkom vremenskom razdoblju kada se otkrije jaka svjetlost (obično nekoliko minuta kako bi se spriječilo pregrijavanje). To je ujedno i razlika između "vršne svjetline" označene od proizvođača i stvarne kontinuirane svjetline.

Komercijalni i vanjski zasloni

Komercijalni zasloni imaju posebne zahtjeve za svjetlinu:

Unutarnja digitalna natpisa: 1000-2500 nits (protiv rasvjete trgovačkog centra)

Prikaz prozora: 2500-4000 nits (za rješavanje refleksije stakla)

Polu-Outdoor (pokriven): 4000-6000 nits

Puna vanjska (izravna sunčeva svjetlost): 6000-10000+ nits

Vanjski zasloni također trebaju uzeti u obzir konzistenciju svjetline pod različitim kutovima i spriječiti porast temperature uzrokovanog izravnom sunčevom svjetlošću. Neki vrhunski vanjski zasloni koriste automatsko podešavanje svjetline i smanjuju svjetlinu noću kako bi se izbjeglo svjetlo zagađenja.

Profesionalne aplikacije

Profesionalna polja imaju strože zahtjeve na svjetlini:

Slika postprodukcija: 1000 Nits (HDR referentna razina)

Medicinska dijagnoza: 1000-2000 nits (kako bi se osiguralo da su detalji vidljivi)

Zrakoplovna elektronika: 1000+ nits (za nositi se s jakim svjetlom u pilotskoj kabini)

Industrijski dizajn: 500-1000 nits (za precizno procjenu teksture materijala)

Ove aplikacije obično također zahtijevaju strogu stabilnost i ujednačenost svjetline. Profesionalni zasloni imat će ugrađenu funkciju za kontrolu temperature i kalibraciju u stvarnom vremenu za održavanje preciznog izlaza svjetline.

Budući trendovi razvoja svjetline LED zaslona

Tehnički put za poboljšanje svjetline

Svjetlina zaslona LED zaslona i dalje se probija, a glavne tehničke upute uključuju:

Materijalna inovacija: kao što je poboljšanje učinkovitosti indija galija nitrida (Ingan) LED

Strukturna optimizacija: Nove strukture poput čipa za flip i tankih filmova Flip čip smanjuju gubitak svjetlosti

Povećanje kvantne točke: kvantni točki sloj učinkovito pretvara plavu svjetlost u veću svjetlinu RGB svjetlost

Struktura slaganja: kao što je Samsungova QD-OIL-ova dvostruka struktura slaganja kako bi se povećala granica svjetline

Mikrod LED prototipovi u laboratoriju dosegli su svjetlinu više od milijun niza (za posebne aplikacije), a očekuje se da će proizvodi potrošača vidjeti 4000-10000 nits postaju standardi visokog razreda u sljedećim 3-5 godinama.

Visoka svjetlina i HDR tehnologija

Popularnost sadržaja visokog dinamičkog raspona (HDR) pokrenula je potražnju za većom svjetlinom:

HDR10 Standard: Zahtijeva najmanje 1000 nita vršne svjetline

Dolby Vision: Podržava savladavanje do 4000 nits

HDR 10+: Dinamički metapodaci optimiziraju performanse svjetline u različitim scenama

Budući razvoj HDR tehnologije može zahtijevati:

Viši vršni svjetlini (4000-10000 nits)

Više rafinirana kontrola svjetline (poput 12- bit ili 16- točnost svjetline bita)

Pametnije mapiranje svjetline adaptira

Ravnoteža između svjetline i energetske učinkovitosti

Kako se svijest o okolišu povećava, poboljšanje svjetline mora uzeti u obzir energetsku učinkovitost:

Poboljšanje učinkovitosti: od trenutnog 50lm\/w do više od 100 lm\/w

Inteligentno prilagođavanje: Preciznija kontrola svjetline na temelju sadržaja i okoliša

Očekuje se da će novi materijali: poput LED -a od perovskita postići veću učinkovitost

Optimizacija sustava: sveobuhvatni dizajn energetske učinkovitosti od čipova do krugova vozača

Sustav označavanja energije EU počeo je uključivati ​​ocjene energetske učinkovitosti za uređaje za prikaz, što će natjerati proizvođače da nastave visoku svjetlinu, a da pritom ne zanemaruju probleme potrošnje energije.

Zdravlje ljudskog oka i ugodna svjetlina

Kako se povećava pažnja na zdravlje ekrana, tehnologija svjetline također će posvetiti više pozornosti:

Kontrola plave svjetlosti: smanjenje štetne plave svjetlosti uz održavanje velike svjetline

Dinamička prilagodba: automatsko prilagođavanje svjetline koja je više u skladu s ljudskim cirkadijanskim ritmom

Olakšanje umor: Optimiziranje krivulje promjene svjetline kako bi se smanjio umor očiju

Istraživanje čitljivosti: određivanje optimalnog raspona svjetline za ljude različitih dobnih skupina

U budućnosti se može činiti da "potvrda zdrave svjetline" procjenjuje prikladnost zaslona u različitim scenarijima upotrebe.

Uobičajeni problemi i zablude o svjetlini LED zaslona

Je li svjetlina veća to bolje?

Ovo je uobičajeni nesporazum potrošača. U stvari, optimalna svjetlina ovisi o:

Okoliš za gledanje: Tamno okruženje zahtijeva donju svjetlinu

Vrsta sadržaja: Različiti zahtjevi za čitanje teksta i gledanje videozapisa

Vrijeme gledanja: Dugotrajno gledanje prikladno je za donju svjetlinu

Osobna osjetljivost: Različiti ljudi imaju različita tolerancija na svjetlinu

Slijepa potraga za maksimalnom svjetlinom može dovesti do:

Nepotrebni energetski otpad

Ubrzano starenje zaslona

Umor očiju ili čak oštećenje

Smanjena točnost boje (mnogi ekrani imaju ozbiljnije odstupanje boja pri maksimalnoj svjetlini)

"Trikovi" u označavanju svjetline proizvođača

Potrošači bi trebali obratiti pažnju na nekoliko uobičajenih situacija u označavanju svjetline proizvođača:

Vrhunska svjetlina: predstavlja samo vrijednost koju se može nakratko postići u vrlo malom području zaslona

Idealni laboratorijski uvjeti: Teško ih je u stvarnosti kontinuirano održavati

Posebni način ispitivanja: poput podataka mjerenih isključivanjem svih krugova obrade slike

Razlike između HDR -a i SDR -a: Svjetlina rada HDR -a mogu biti značajno veće od normalnog načina

Preporučuje se uputiti podatke o "kontinuiranoj svjetlini na cijelom zaslonu" i "stvarne svjetline scene" u profesionalnim procjenama, a ne samo gledajući nominalnu vrijednost proizvođača

Posljedice nepravilne postavke svjetline

Pogrešno postavljanje svjetline može uzrokovati različite probleme:

Previše visoka svjetlina:

Umor očiju i suhoća

Ometati izlučivanje melatonina noću

Skratite trajanje baterije uređaja

Ubrzajte starenje OLED zaslona (rizik od izgaranja zaslona)

Preniska svjetlina:

Pojedinosti su izgubljene, posebno u tamnim područjima

Nije moguće vidjeti sadržaj jasno pod jakim svjetlom

Može dovesti do nepravilnog držanja gledanja (približiti se zaslonu)

Odnos između svjetline i života na ekranu

Postavljanje svjetline LED zaslona izravno utječe na njegov život:

Velika svjetlina ubrzava starenje: Posebno za OLED ekrane, velika svjetlina ubrzat će razgradnju organskih materijala

Neravnomjerna svjetlina dovodi do AfterImages: Dugoročni fiksni prikaz velike svjetline u statičkom okruženju sklon je izgaranju zaslona

Temperaturni učinak: velika svjetlina donosi visoku temperaturu, dodatno skraćujući život

Preporučuje se postaviti maksimalnu svjetlinu na 50-70% za svakodnevnu upotrebu, a koristite samo najvišu svjetlinu za kratko vrijeme gledanja HDR sadržaja ili u jakom svjetlu.

Preporuke za optimizaciju svjetline LED ekrana

Postavke svjetline za uređaje za prikaz kuće

Sljedeće postavke svjetline preporučuju se za različite scenarije:

LCD\/LED TV:

Tamna soba gledanja: 30-50% svjetlina (oko 150-250 nits)

Obična dnevna soba: 50-70% svjetlina (oko 250-350 nits)

Svijetla dnevna soba: 70-90% svjetlina (oko 350-500 nits)

HDR sadržaj: automatski omogućen (kratkoročna vršna svjetlina)

Monitor računala:

Tekstni ured: 120-150 nits

Obrada slike: kalibrirana prema ambijentalnoj svjetlosti (obično 150-250 nits)

Igra zabava: 200-300 nits

Pametni telefon:

Unutarnji automatski: 150-300 nits

Vanjski: Dopustite automatsku visoku svjetlinu

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

Kalibracija svjetline za profesionalne aplikacije

Za rad osjetljiv na boju preporučuje se:

Koristite profesionalne instrumente kalibracije (poput X-Rite I1Display)

Kalibracija svjetline prema industrijskim standardima:

Dizajn ispisa: 120cd\/m²

Uređivanje videozapisa: 100-120 nits (REC.709)

Proizvodnja HDR -a: Prema glavnom standardu (obično 1000 nita)

Redovita ponovna kalibracija (mjesečna ili tromjesečna)

Osigurajte da ambijentalno svjetlo zadovoljava radni standard (kao što je 500lux)

Usklađivanje svjetline s okolinom za gledanje

Da bi se optimiziralo iskustvo gledanja, potrebno je razmotriti utjecaj ambijentalne svjetlosti:

Izmjerite svijetlu svjetlinu: Upotrijebite jednostavan mjerač svjetla ili aplikaciju za mobilni telefon

Princip svjetline zaslona: Oko 1\/3 do 1\/10 osvjetljenja ambijentalnog svjetla

Na primjer, ambijentalno svjetlo 300lux odgovara {100-30 nit svjetlini zaslona

Izbjegavajte izravna refleksija: Podesite kut zaslona kako biste izbjegli Windows\/svjetla

Ujednačena ambijentalna svjetlost: Izbjegavajte snažan kontrast između svjetla i tamne koji uzrokuje umor očiju

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 filtriranje plavog svjetla i smanjenje svjetline noću

Koristite srednju svjetlinu + velike fontove umjesto malih fontova visoke svjetlosti pri radu

Isključite relevantne načine visoke svjetlosti kada ne gledate HDR sadržaj

Napravite redovne pauze (slijedite 20-20-20