Zavedení
V moderní technologii digitálních displejů se obrazovky LED staly všudypřítomné, od chytrých telefonů po venkovní billboardy, od domácích televizorů po komerční displeje. LED technologie dobyla různá pole aplikací s vynikajícím poměrem výkonu jasu a energetické účinnosti. Jas LED obrazovek nejen přímo ovlivňuje zážitek ze sledování, ale také ovlivňuje spotřebu energie, pohodlí očí a viditelnost v různých prostředích. Tento článek komplexně prozkoumá všechny aspekty jasu LED obrazovky, včetně měřicích jednotek, ovlivňování faktorů, technik přizpůsobení a doporučení aplikací v různých scénářích, aby zákazníkům pomohli hluboce pochopit tento klíčový technický parametr.
Základní koncepty jasu LED obrazovky
Co je jasné jasné jasnosti obrazovky
Jasy LED obrazovky odkazuje na světelný tok emitovaný zobrazovacím zařízením na jednotku plochy, což je jednoduše „jas“ obrazovky vnímané lidským okem. Z technického hlediska je jas intenzitou světla na jednotku plochy světelného povrchu ve specifickém směru, což určuje viditelnost obrazovky pod rušením okolního světla a živost obrazového displeje.
Na rozdíl od tradičních LCD obrazovek, které používají podsvícení, je každý pixel obrazovky LED nezávislým zdrojem světla (nebo se spoléhá na místní stmívání), který umožňuje LED k dosažení vyšší úrovně jasu a přesnější kontroly jasu. Tato samosvítivá charakteristika je klíčem k nadřazenosti LED technologie oproti jiným zobrazovacím technologiím ve výkonu jasu.
Jednotka měření pro jas
Jas LED se obvykle měří v NITS nebo CD\/m² (Poznámka: 1NITS =1 CD\/M²). Tato jednotka představuje intenzitu světla vyzařovanou na čtvereční metr povrchu obrazovky. Porozumět této jednotce intuitivněji:
Jas jasných vnitřních LED displejů je obvykle mezi 200-600 nits
Jas vnitřní obrazovky LED s vysokou jasností může dosáhnout 1000-4000 nits
Jas venkovních reklamních obrazovek může být stejně vysoký jako 5000-10000 nits
Pro srovnání, povrchový jas tradičních žárovníků je asi 10 milionů NIT, zatímco jas čiré oblohy je asi 8000N, což vysvětluje, proč venkovní displeje vyžadují extrémně vysoké jas, aby zůstaly viditelné za denního světla.
Rozdíl mezi jasem a souvisejícími optickými koncepty
Jas je při diskusi o technologii zobrazení často zaměňován s jinými optickými koncepty. Je důležité jasně rozlišit:
Jasní\/jas: Jak je uvedeno výše, odkazuje na intenzitu světla emitovanou na jednotku plochy povrchu displeje, měřená v nits
Svítící tok: Celkový viditelný světelný výkon emitovaný zdrojem světla, měřeno v LM
Osvětlení: Svítící tok ozářený na jednotce plochy povrchu, měřeno v Luxu
Kontrast: Poměr nejjasnější oblasti k nejtemnější oblasti obrazovky
Pochopení rozdílu mezi těmito koncepty pomáhá přesněji vyhodnotit výkon zobrazovacích zařízení. Například dvě obrazovky mohou mít stejný jas, ale různé poměry kontrastu a skutečný zážitek z prohlížení se výrazně liší.
Faktory ovlivňující jas LED obrazovek
LED čipová technologie
Kvalita a technologie samotného LED čipu přímo ovlivňují potenciál jasu obrazovky. Současné typy LED hlavního proudu zahrnují:
Obyčejná LED: Používá se na časných LED obrazovkách s omezeným jasem
LED s vysokým jasem (HB LED): Jas může dosáhnout 2-3 časů u běžných LED
Microled: Emerging Technology, každý pixel je microled, který může dosáhnout extrémně vysokého jasu
OLED: Ačkoli patří také k technologii diodové technologie emitující světla, princip je odlišný a jas je obvykle nižší než jas tradiční LED.
Pokrok materiálových věd čipů (jako je LED na bázi nitridu v galliu) také výrazně zlepšil účinnost jasu. Například moderní LED čipy mohou poskytnout více než 50% vyšší jas než produkty před deseti lety při stejné spotřebě energie.
Hnací proud a napětí
Jas LED je přibližně lineární s hnacím proudem (ve skutečnosti superlineární vztah). Zvýšení proudu může zvýšit jas, ale to přinese tři problémy:
Snížení účinnosti: Když proud překročí optimální provozní bod, sníží se účinnost elektrooptického převodu
Zvýšení vytápění: Přebytečná energie se rozptýlí ve formě tepla, což může ovlivnit životnost
Posun barev: Vysoký proud může způsobit teplotu barev LED ke změně
Vysoce kvalitní LED obrazovky proto budou přesně ovládat hnací proud, aby dosáhli rovnováhy mezi jasem, účinností a životností. Puls
Technologie šířky modulace (PWM) se často používá k úpravě jasu bez změny proudu.
Poměr hustoty pixelů a poměr clony
Hlustota pixelů (PPI) a clona (podíl skutečné světelné oblasti v každém pixelu) obrazovky také ovlivňuje jas:
Vysoké obrazovky PPI mají malé pixely, takže jas jedné LED je omezený
Nízké obrazovky PPI mohou mít větší LED a vyšší jas
Návrhy s vysokým poměrem clony umožňují projít více světla a zvyšují efektivní jas
Moderní návrhy obrazovky zlepšují účinnost jasu optimalizací uspořádání pixelů (jako je RGBW, Pentile atd.), Zvyšováním vnímaného jasu bez zvýšení spotřeby energie.
Návrh rozptylu tepla
Stabilita jasnosti LED úzce souvisí s teplotou. Dobrý návrh rozptylu tepla může:
Udržujte vysoký jas a nepřetržitý výstup
Zabraňte rozpadu jasu (rozpad světla)
Prodloužit životnost obrazovky
HIG-End LED obrazovky používají tepelné trubky, grafenové chladiče a dokonce i aktivní systémy chlazení ventilátoru k řešení tepla způsobeného vysokým jasem. Například, když některé monitory profesionálního stupně pracují s maximálním jasem, může teplota zad přes 75 stupňů. Bez dobrého rozptylu tepla nelze udržovat stabilní výkon.
Měření a standardy jasu LED obrazovky
Metoda měření jasu
Profesionální měření jasu obrazovky LED vyžaduje použití fotometru nebo spektroradiometru podle následujících standardních kroků:
Na obrazovce zobrazíte plnou bílou obrazovku (obvykle 100% APL)
Umístěte měřicí přístroj na určenou vzdálenost (obvykle 3krát vyšší než výška obrazovky)
Změřte jas středu a více okrajových bodů obrazovky
Vypočítejte průměrnou hodnotu jako nominální jas
Je třeba poznamenat, že mnoho výrobců označuje spíše „nejvyšší jas“ (nejvyšší hodnota, kterou lze dosáhnout v malé oblasti) než na celoobvičenou obrazovku, což může způsobit, že skutečný zážitek bude v rozporu s očekáváním.
Standardy jasu průmyslu
LED obrazovky v různých aplikačních polích mají odpovídající standardy jasu:
Spotřebitelská elektronika:
Smartphones: 500-1200 (až 1600+ v režimu HDR)
Tablety: 400-600 nits
Notebooky: 250-500 nits
TVS: 200-1000 nits (až 4000 pro modely HDR)
Komerční displeje:
Vnitřní digitální značení: 1000-2500 nits
Semi-venkovní displeje: 2500-5000 nits
Outdoor Full-Color Screens: 5000-10000+ nits
Profesionální aplikace:
Lékařské diagnostické displeje: 1000-2000 nits
Monitory na úrovni vysílání: 1000-4000 nits
Zobrazení HDR na úrovni filmu: 1000-4000 nits
Hodnocení uniformity jasu
Vysoce kvalitní obrazovka LED musí mít nejen vysoký jas, ale také dobrou jednotnost jasu. Průmysl obvykle používá dva ukazatele k vyhodnocení:
Uniformita jasu: Maximální procentní odchylka jasu v různých oblastech obrazovky
Produkty pro spotřebitele: Obvykle vyžadují<10-15%
Produkty profesionálního stupně:<5%
Uniformita chroma: konzistence barev na různých úrovních jasu
High-end displeje používají technologii kompenzace jasu k dosažení dokonalé uniformity kalibrací výstupu každé LED, což je zvláště důležité v lékařských a designových oblastech.
Nastavení a ovládání jasu obrazovky LED
Technologie nastavení automatického jasu
Moderní LED zařízení mají obecně funkci automatického nastavení jasu, která je implementována hlavně následujícími způsoby:
Senzor okolního světla: měří intenzitu okolního světla a automaticky upravuje jas obrazovky
Adaptivní jab obsahu: Dynamicky optimalizuje jas podle charakteristik zobrazeného obsahu
Adaptační čas\/poloha: Upravuje jas podle podmínek slunečního svitu vypočteného na základě času a geografického umístění
Tyto technologie nejen zlepšují prohlížení pohodlí, ale také výrazně šetří sílu. Smartphony například automaticky snižují jas pod 50 nits v tmavém prostředí, které mohou chránit oči a prodloužit výdrž baterie.
Vztah mezi jasem a spotřebou energie
Spotřeba energie LED obrazovek je v podstatě lineárně spojena s jasem, ale existují rozdíly mezi různými technologiemi:
Tradiční LED podsvícení LCD: Za každých 100 nits se zvyšuje spotřeba energie přibližně o 1-2 W
OLED obrazovka: Spotřeba energie se výrazněji zvyšuje při vysokém jasu
Microled: Očekává se, že bude udržovat vysokou energetickou účinnost při vysokém jasu
Ve skutečném použití může úprava jasnosti tv od maximálního na střední (například 300 NIT) ušetřit 30-50% elektřiny, a proto certifikace, jako je energetická hvězda, zdůrazňují účinnost jasu.
Technologie regionálního stmívání
HIG-End LED obrazovky používají regionální technologii stmívání ke zlepšení kontrastu a energetické účinnosti:
Plné pole Lokální stmívání: Podsvícení je rozděleno na desítky na stovky nezávisle kontrolovaných oblastí
Micro Local Dimming: Rafinovanější kontrola oddílů, až tisíce oblastí
Dimming na úrovni pixelů: Funkce OLED a Microled, každý pixel může být zapnutý a vypnut nezávisle
Tyto technologie umožňují obrazovce vydávat plné napájení v části, která musí být jasná, a snížit nebo vypnout jas v temné oblasti, čímž se dosáhne vyššího dynamického rozsahu a snižuje celkovou spotřebu energie. Například při zobrazování obrazu hvězdné oblohy budou zvýrazněny pouze pixely, kde jsou hvězdy, a zbytek oblasti bude zcela tmavý.
Požadavky na jas v různých aplikačních scénářích
Domácí zvuková vizuální zábava
U LED televizorů a monitorů používaných doma by měl výběr jasu zvážit:
Obyčejný obývací pokoj: 200-400 nits (se záclonami pro ovládání světla)
Světlý obývací pokoj: 400-600 nits (pro denní světlo)
Ocenění obsahu HDR: Nejméně 600 nits, ideálně 1000+ nits
Darkroom Theatre: 100-300 nits (příliš vysoký jas může snadno způsobit únavu)
Stojí za zmínku, že vnímání jasu lidského oka pod různým okolním světlem je nelineární. V temné místnosti může 100 nits bílé vypadat dostatečně jasně, zatímco v přímém slunečním světle se může zdát matně 1000 nits.
Mobilní zařízení
Smartphony a tablety čelí složitějším světelným prostředím, takže potřebují:
Vnitřní použití: 200-400 nits
Základní viditelnost venku: 500-800 nits
Clear in Direct Sunlight: 1000-1600+ nits
Obsah HDR: Okamžitý vrchol může dosáhnout 1600-2000 nits
Moderní vlajkové telefony používají technologii jasu excitace, která může výrazně zvýšit jas po krátkou dobu, když je detekováno silné světlo (obvykle na několik minut, aby se zabránilo přehřátí). To je také rozdíl mezi „vrcholem jasu“ označeného výrobcem a skutečným nepřetržitým jasem.
Komerční a venkovní displeje
Komerční displeje mají zvláštní požadavky na jas:
Indoor Digital Signage: 1000-2500 NITS (proti osvětlení nákupního centra)
Displej okna: 2500-4000 nits (pro vypořádání se se skleněnými odrazem)
Semi-outdoor (zakryté): 4000-6000 nits
Full Outdoor (přímé sluneční světlo): 6000-10000+ nits
Venkovní displeje musí také zvážit konzistenci jasu v různých úhlech a zabránit nárůstu teploty způsobené přímým slunečním světlem. Některé špičkové venkovní obrazovky používají automatické nastavení jasu a snižují jas v noci, aby se zabránilo znečištění světla.
Profesionální aplikace
Profesionální pole mají přísnější požadavky na jas:
Obrázek postprodukce: 1000 NIT (referenční úroveň HDR)
Lékařská diagnóza: 1000-2000 nits (aby bylo zajištěno, že podrobnosti jsou viditelné)
Aviation Electronics: 1000+ nits (aby se vyrovnal se silným světlem v kokpitu)
Průmyslový design: 500-1000 nits (pro přesné vyhodnocení textury materiálu)
Tyto aplikace obvykle také vyžadují přísnou stabilitu a uniformitu jasu. Profesionální displeje budou mít vestavěné funkce řízení teploty a kalibrační funkce v reálném čase, aby se udržel přesný výstup jasu.
Budoucí vývojové trendy jasu obrazovky LED
Technická cesta pro zlepšení jasu
Jas LED stále se stále prochází a hlavní technické pokyny zahrnují:
Inovace materiálu: například zlepšení efektivity nitridu india gallia (Ingan) LED
Strukturální optimalizace: Nové struktury, jako je flip chip a tenký film, snižují ztrátu světla
Vylepšení kvantové tečky: Kvantová tečková vrstva účinně převádí modré světlo na světlo RGB vyššího jasu
Struktura stohování: například struktura dvojitého stohování Samsungu pro zvýšení limitu jasu
Micro LED prototypy v laboratoři dosáhly jasu více než 1 milionu NIT (pro speciální aplikace) a očekává se, že spotřební výrobky uvidí 4000-10000 nits v následujících 3-5 let.
Technologie vysokého jasu a HDR
Popularita obsahu s vysokým dynamickým rozsahem (HDR) vedla k poptávce po vyšším jasu:
HDR10 Standard: Vyžaduje nejméně 1000 nits špičkových jabů
Dolby Vision: Podporuje zvládnutí až 4000 nits
HDR 10+: Dynamic metadata optimalizuje výkon jasu v různých scénách
Budoucí vývoj technologií HDR může vyžadovat:
Vyšší jas píku (4000-10000 nits)
Více rafinovanější ovládání jasu (například 12- bit nebo 16- Bit Bright Bright Acrucacy)
Chytřejší mapování jasu adaptační scény
Rovnováha mezi jasem a energetickou účinností
Se zvyšováním povědomí o životním prostředí musí zlepšení jasu zohlednit energetickou účinnost:
Zlepšení účinnosti: Od současných 50lm\/W na více než 100 lm\/w
Inteligentní nastavení: Přesnější kontrola jasu založená na obsahu a prostředí
Očekává se, že nové materiály: například LED diody perovskitu dosáhnou vyšší účinnosti
Optimalizace systému: Komplexní návrh energetické účinnosti od čipů po obvody řidiče
Systém EU pro značení energie začal zahrnovat hodnocení energetické účinnosti pro zobrazovací zařízení, což přiměje výrobce k tomu, aby sledovali vysoký jas, aniž by ignorovali problémy s spotřebou energie.
Zdraví lidských očí a pohodlný jas
Jak se zvyšuje pozornost na zdraví obrazovky, technologie jasu bude také věnovat více pozornosti:
Ovládání modrého světla: Snižování škodlivého modrého světla při zachování vysokého jasu
Dynamická adaptace: Automatická nastavení jasu, která je více v souladu s lidským cirkadiánním rytmem
Únava únava: Optimalizace křivky změny jasu, aby se snížila únava očí
Výzkum čitelnosti: Stanovení optimálního rozsahu jasu pro lidi různých věků
V budoucnu se může zdát, že „certifikace zdravého jasu“ zhodnotí v různých scénářích použití v různých scénářích používání.
Běžné problémy a mylné představy o jasu LED obrazovky
Je jas vyšší, tím lepší?
Toto je běžné spotřebitelské nedorozumění. Ve skutečnosti optimální jas závisí na:
Prohlížení prostředí: Tmavé prostředí vyžaduje nižší jas
Typ obsahu: Různé požadavky na čtení textu a prohlížení videa
Doba sledování: Dlouhodobé prohlížení je vhodné pro nižší jas
Osobní citlivost: Různí lidé mají různé tolerance k jasu
Slepá snaha o maximální jas může vést k:
Zbytečný odpad na energii
Zrychlené stárnutí obrazovky
Únava očí nebo dokonce poškození
Snížená přesnost barev (mnoho obrazovek má vážnější barevnou odchylku při maximálním jasu)
"Triky" v označení jasu výrobce
Spotřebitelé by měli věnovat pozornost několika běžným situacím označování jasu výrobce:
Vrcholový jas: Představuje pouze hodnotu, kterou lze krátce dosáhnout ve velmi malé oblasti obrazovky
Ideální laboratorní podmínky: Ve skutečnosti je obtížné udržovat nepřetržitě
Speciální testovací režim: například data měřená vypnutím všech obvodů zpracování obrázků
Rozdíly mezi HDR a SDR: Jas režimu HDR může být výrazně vyšší než normální režim
Doporučuje se odkazovat na údaje o „spojitém jasu na celé obrazovce“ a „Skutečný jas“ v profesionálních hodnoceních, spíše než jen se dívat na nominální hodnotu výrobce
Důsledky nesprávného nastavení jasu
Nesprávné nastavení jasu může způsobit různé problémy:
Příliš vysoký jas:
Únava a suchost očí
Zasahovat do sekrece melatoninu v noci
Zkraťte životnost baterie zařízení
Zrychlit stárnutí OLED obrazovky (riziko spálení obrazovky)
Příliš nízký jas:
Podrobnosti jsou ztraceny, zejména v temných oblastech
Nelze vidět obsah jasně pod silným světlem
Může vést k nesprávnému sledování držení těla (přiblížit se k obrazovce)
Vztah mezi jasem a životem obrazovky
Nastavení jasu LED obrazovky přímo ovlivňuje jeho životnost:
Vysoký jas zrychluje stárnutí: Zejména pro OLED obrazovky zrychlí degradaci organických materiálů s vysokým jasem
Nerovnoměrné jas vede k aftermagům: Dlouhodobý pevný displej s vysokým jasem ve statickém prostředí je náchylný k popálení obrazovky
Teplotní efekt: Vysoký jas přináší vysokou teplotu, což dále zkracuje život
Doporučuje se nastavit maximální jas na 50-70% pro každodenní použití a nejvyšší jas používat pouze na krátkou dobu při sledování obsahu HDR nebo v silném světelném prostředí.
Doporučení pro optimalizaci jasu LED obrazovek
Nastavení jasu pro zařízení pro domácí zobrazení
Pro různé scénáře se doporučuje následující nastavení jasu:
LCD\/LED TV:
Sledování tmavé místnosti: 30-50% Brisness (o 150-250 nits)
Obyčejný obývací pokoj: 50-70% Brisness (asi 250-350 nits)
Světlý obývací pokoj: 70-90% jas (asi 350-500 nits)
Obsah HDR: Automaticky povolen (krátkodobý jas píku)
Počítačový monitor:
Text Office: 120-150 nits
Zpracování obrázků: kalibrováno podle okolního světla (obvykle 150-250 nits)
Herní zábava: 200-300 nits
Smartphone:
Indoor Automatic: 150-300 nits
Outdoor: Povolte automatický vysoký jas
Noční režim:<100 nits (preferably with blue light filtering turned on)
Kalibrace jasu pro profesionální aplikace
Pro práci citlivou na barvu se doporučuje:
Použijte profesionální kalibrační nástroje (například X-Rite I1display)
Kalibrace jasu podle průmyslových standardů:
Návrh tisku: 120cd\/m²
Editace videa: 100-120 nits (rec.709)
Produkce HDR: Podle hlavního standardu (obvykle 1000 nits)
Pravidelná rekalibrace (měsíční nebo čtvrtletní)
Ujistěte se, že okolní světlo splňuje pracovní standard (například 500lux)
Odpovídající jas s pozorovacím prostředím
Pro optimalizaci zážitku ze sledování je nutné zvážit dopad okolního světla:
Změřte jas okolnosti: Použijte jednoduchý měřič světla nebo aplikaci mobilního telefonu
Princip jasu obrazovky: Asi 1\/3 až 1\/10 osvětlení okolního světla
Například 300LUX Ambient Light odpovídá 100-30 NIT Screen Brisness
Vyvarujte se přímých odrazů: Upravte úhel obrazovky, abyste se vyhnuli oknům\/světel
Jednotné okolní světlo: Vyvarujte se silného kontrastu mezi světlem a tmou, která způsobuje únavu očí
Rovnováha mezi úsporou energie a zdravím očí
Strategie jasu, která bere v úvahu jak pohodlí, tak úsporu energie:
Použijte co nejvíce automatické nastavení jasu
Povolit filtrování modrého světla a v noci snižovat jas
Při práci použijte středně jas + velká písma místo vysokých jasných písma
Při nesledování obsahu HDR vypněte relevantní režimy s vysokou jasností
Vezměte pravidelné přestávky (postupujte podle pravidla 20-20-20)
