Zavedenie
V modernej technológii digitálneho displeja sa obrazovky LED stali všadeprítomné, od smartfónov po vonkajšie billboardy, od domácich televízorov po komerčné displeje. LED technológia dobyla rôzne aplikačné oblasti s vynikajúcim pomerom jasu a pomerom energetickej účinnosti. Jas Screens LED obrazovky priamo ovplyvňuje zážitok z pozorovania, ale ovplyvňuje aj spotrebu energie, pohodlie očí a viditeľnosť v rôznych prostrediach. Tento článok bude komplexne preskúmať všetky aspekty jasu obrazovky LED, vrátane meracích jednotiek, ovplyvňujúcich faktorov, techník úpravy a odporúčaní aplikácií v rôznych scenároch, aby pomohol zákazníkom hlboko porozumieť tomuto kľúčovému technickému parametru.
Základné koncepty jasu obrazovky LED
Čo je jas o obrazovke LED
Jas LED obrazovky sa týka svetelného toku emitovaného pomocou zobrazovacieho zariadenia na jednotku, čo je jednoducho „jas“ obrazovky vnímanej ľudským okom. Z technického hľadiska je jasom intenzity svetla na jednotku plochy svetelného povrchu v špecifickom smere, ktorý určuje viditeľnosť obrazovky pod interferenciou okolitého svetla a živosti displeja obrazu.
Na rozdiel od tradičných obrazoviek LCD, ktoré používajú podsvietenie, je každý pixel obrazovky LED nezávislým zdrojom svetla (alebo sa spolieha na lokálne stmievanie), čo umožňuje LED diódy dosiahnuť vyššie úrovne jasu a presnejšie riadenie jasu. Táto samonosná charakteristika je kľúčom k nadradenosti technológie LED nad ostatnými technológiami displeja pri výkone jasu.
Jednotka merania pre jas
Jas LED obrazovky sa zvyčajne meria v NITS alebo CD\/m² (Poznámka: 1nity =1 CD\/m²). Táto jednotka predstavuje intenzitu svetla vyžarovaného na štvorcový meter povrchu obrazovky. Aby sme túto jednotku pochopili intuitívne:
Jas bežných vnútorných LED displejov je zvyčajne medzi 200-600 nits
Jas vnútorných obrazoviek s vysokou jasnosťou môže dosiahnuť 1000-4000 nits
Jas obrazoviek outdoorových reklám môže byť taký vysoký ako 5000-10000 nits
V porovnaní s tým je povrch povrchu tradičných žiaroviek asi 10 miliónov nit, zatiaľ čo jas čistého oblohy je asi 8000nity, čo vysvetľuje, prečo vonkajšie displeje vyžadujú extrémne vysoký jas, aby zostali viditeľné za denného svetla.
Rozdiel medzi jasom a súvisiacimi optickými koncepciami
Jas je často zamieňaný s inými optickými koncepciami pri diskusii o technológii zobrazovania. Je dôležité jasne rozlíšiť:
Jas\/jas: Ako je uvedené vyššie, vzťahuje sa na intenzitu svetla emitovanej na jednotku plochy displeja, meraná v NITS
Svetelný tok: Celkový výkon viditeľného svetla emitovaný zdrojom svetla, meraný v LM
Osvetlenie: Svetelný tok ožiarený na jednotkovej ploche povrchu, merané v luxu
Kontrast: pomer najjasnejšej oblasti k najtmavšej oblasti obrazovky
Pochopenie rozdielu medzi týmito konceptmi pomáha presnejšie vyhodnotiť výkon zobrazovacích zariadení. Napríklad dve obrazovky môžu mať rovnaký maximálny jas, ale rôzne kontrastné pomery a skutočný zážitok z pozorovania sa výrazne líši.
Faktory ovplyvňujúce jas obrazoviek LED
Technológia LED čipov
Kvalita a technológia samotného LED čipu priamo ovplyvňuje potenciál jasu obrazovky. Súčasné typy LED tradičného prúdu zahŕňajú:
Obyčajná LED: Používa sa na skorých LED obrazovkách s obmedzeným jasom
Vysoký jas LED (HB LED): Jas môže dosiahnuť 2-3 krát bežnú LED
Microled: Vznikajúca technológia, každý pixel je mikroled, ktorý môže dosiahnuť extrémne vysoký jas
OLED: Aj keď patrí aj do technológie diód emitujúcej svetlo, princíp je iný a jas je zvyčajne nižší ako jasný LED.
Pokrok v oblasti materiálových vedy v čipoch (ako je LED dióda na báze nitridu gallium) tiež výrazne zlepšila účinnosť jasu. Napríklad moderné LED čipy môžu poskytnúť viac ako 50% vyšší jas ako výrobky pred desiatimi rokmi pri rovnakej spotrebe energie.
Prúd a napätie
Jas LED je približne lineárny so svojím hnacím prúdom (v skutočnosti superlineárny vzťah). Zvýšenie prúdu môže zvýšiť jas, ale to prinesie tri problémy:
Zníženie účinnosti: Keď prúd prekročí optimálny prevádzkový bod, účinnosť elektromoptickej konverzie sa zníži
Zvýšenie zahrievania: Prebytočná energia sa rozptyľuje vo forme tepla, čo môže ovplyvniť životnosť
Posun farieb: Vysoký prúd môže spôsobiť zmenu teploty farby LED
Preto vysoko kvalitné obrazovky LED budú presne riadiť hnací prúd, aby dosiahli rovnováhu medzi jasom, efektívnosťou a životnosťou. Pulz
Technológia modulácie šírky (PWM) sa často používa na úpravu jasu bez zmeny prúdu.
Hustota pixelov a pomer clony
Hustota pixelov (PPI) a pomer clony (podiel skutočnej svetelnej plochy v každom pixele) tiež ovplyvňujú jas:
Vysoké obrazovky PPI majú malé pixely, takže jas jednej LED je obmedzená
Nízke obrazovky PPI môžu mať väčšie LED a vyšší jas
Návrhy s vysokými pomermi clony umožňujú prejsť viac svetla, čo zvyšuje efektívny jas
Moderné návrhy obrazovky zlepšujú účinnosť jasu optimalizáciou usporiadania pixelov (napríklad RGBW, pentilovo atď.), Zvyšovaním vnímaného jasu bez zvýšenia spotreby energie.
Dizajn rozptylu tepla
Stabilita jasu LED úzko súvisí s teplotou. Dizajn dobrého rozptylu tepla môže:
Udržujte vysoký jas a nepretržitý výstup
Zabráňte rozpadu jasu (rozpad svetla)
Predĺžiť život obrazovky
Špičkové LED obrazovky používajú tepelné potrubia, grafénové chladiče a dokonca aj aktívne chladiace systémy ventilátora na riešenie tepla spôsobeného vysokým jasom. Napríklad, keď niektorí monitory profesionálneho stupňa pracujú s maximálnym jasom, teplota chrbta môže dosiahnuť viac ako 75 stupňov. Bez dobrého rozptylu tepla nie je možné udržať stabilný výkon.
Meranie a štandardy jasu obrazovky LED
Metóda merania jasu
Profesionálne meranie jasu obrazovky LED vyžaduje použitie fotometra alebo spektroradiometra podľa nasledujúcich štandardných krokov:
Zobraziť plnú bielu obrazovku na obrazovke (zvyčajne 100% APL)
Umiestnite merací prístroj do stanovenej vzdialenosti (zvyčajne 3 -násobok výšky obrazovky)
Zmerajte jas stredu a viac okrajových bodov obrazovky
Vypočítajte priemernú hodnotu ako nominálny jas
Malo by sa poznamenať, že mnohí výrobcovia označujú „vrcholový jas“ (najvyššia hodnota, ktorú je možné dosiahnuť v malej oblasti), a nie nepretržitý jas na celej obrazovke, čo môže spôsobiť, že skutočný zážitok nie je v rozpore s očakávaniami.
Štandardy jasu priemyslu
LED obrazovky v rôznych poliach aplikácií majú zodpovedajúce normy jasu:
Spotrebná elektronika:
Smartphony: 500-1200 (až do 1600+ v režime HDR)
Tablety: 400-600 nits
Notebooky: 250-500 nits
TVS: 200-1000 nits (až 4000 pre modely HDR)
Komerčné displeje:
Vnútorné digitálne značenie: 1000-2500 nits
Polmi-outdoor displeje: 2500-5000 nits
Vonkajšie plno-farebné obrazovky: 5000-10000+ nits
Profesionálne aplikácie:
Lekárske diagnostické displeje: 1000-2000 nits
Monitory na úrovni vysielania: 1000-4000 nits
Referenčné zobrazenia HDR na úrovni filmu: 1000-4000 nits
Hodnotenie rovnomernosti jasu
Vysoko kvalitná obrazovka LED musí mať nielen vysoký jas, ale aj dobrú rovnomernosť jasu. Odvetvie zvyčajne používa na vyhodnotenie dva ukazovatele:
Jednotnosť jasu: maximálna percentuálna odchýlka jasu v rôznych oblastiach obrazovky
Produkty spotrebiteľa: zvyčajne vyžadujú<10-15%
Produkty profesionálnej kvality:<5%
Uniformita Chroma: Konzistentnosť farieb pri rôznych úrovniach jasu
Špičkové displeje využívajú technológiu kompenzácie jasu na dosiahnutie dokonalej jednotnosti kalibráciou výstupu každej LED, čo je obzvlášť dôležité v lekárskych a dizajnérskych poliach.
Nastavenie a ovládanie jasu obrazovky LED
Technológia nastavenia automatického jasu
Moderné LED zariadenia majú vo všeobecnosti funkciu nastavenia automatického jasu, ktorá sa implementuje hlavne nasledujúcimi spôsobmi:
Senzor okolitého svetla: Meria okolité intenzitu svetla a automaticky upravuje jas obrazovky
Adaptívny jas obsahu: dynamicky optimalizuje jas podľa charakteristík zobrazeného obsahu
Adaptívny čas\/umiestnenie: Upravuje jas podľa podmienok slnečného svitu vypočítaných na základe času a geografického umiestnenia
Tieto technológie nielen zlepšujú pohodlie pri sledovaní, ale tiež výrazne šetria energiu. Napríklad smartfóny automaticky znižujú jas pod 50 nit v tmavých prostrediach, ktoré môžu chrániť oči a predĺžiť výdrž batérie.
Vzťah medzi jasom a spotrebou energie
Spotreba energie LED obrazoviek v podstate lineárne súvisí s jasom, ale medzi rôznymi technológiami existujú rozdiely:
Tradičné LED podsvietenie LCD: Za každých 100 nits zvýšenie jasu sa spotreba energie zvyšuje o približne 1-2 w
OLED obrazovka: Spotreba energie sa zvyšuje výraznejšie pri vysokom jasu
Microled: Očakáva sa, že si udržuje vysokú energetickú účinnosť pri vysokom jasu
Pri skutočnom používaní môže úpravy jasu televízora od maximálneho na mierny (napríklad 300 nits) ušetriť 30-50% elektriny, a preto certifikácie, ako napríklad Energy Star zdôrazňuje účinnosť jasu.
Regionálna technológia stmievania
Špičkové LED obrazovky využívajú regionálnu technológiu stmievania na zlepšenie kontrastu a energetickej účinnosti:
Plné poľa miestne stmievanie: Podsvietenie je rozdelené do desiatok až stoviek nezávisle kontrolovaných oblastí
Micro Local Domming: Rafinovanejšia kontrola priečok, až do tisícov oblastí
Strávenie na úrovni pixelov: znak OLED a Microled, každý pixel sa dá zapnúť a vypnúť nezávisle
Tieto technológie umožňujú obrazovke výstup plnej energie v časti, ktorá musí byť jasná, a znížiť alebo vypnúť jas v tmavej oblasti, čím sa dosiahne vyšší dynamický rozsah a nižšiu celkovú spotrebu energie. Napríklad pri zobrazovaní obrazu hviezdnej oblohy budú zvýraznené iba pixely, kde sa hviezdy umiestnia, a zvyšok oblasti bude úplne tmavý.
Požiadavky na jas v rôznych scenároch aplikácie
Domáca audiovizuálna zábava
Pre televízory LED a monitory používané doma by sa mal zvážiť výber jasu:
Obyčajná obývacia izba: 200-400 nits (so závesmi na ovládanie svetla)
Jasná obývacia izba: 400-600 nits (na denné svetlo)
Ocenenie obsahu HDR: najmenej 600 nit, ideálne 1000+ nits
Divadlo Darkroom: 100-300 nits (príliš vysoký jas môže ľahko spôsobiť únavu)
Je potrebné poznamenať, že vnímanie jasu ľudského oka pri inom okolitom svetle je nelineárne. V tmavej miestnosti môže 100 nit bieleho vyzerať dostatočne jasne, zatiaľ čo v priamom slnečnom svetle sa môže javiť ako slabé 1 000 nit.
Mobilné zariadenia
Smartfóny a tablety čelia zložitejším ľahkým prostrediam, takže potrebujú:
Vnútorné použitie: 200-400 nits
Základná viditeľnosť vonku: 500-800 nits
Clear in priamom slnečnom svetle: 1000-1600+ nits
Obsah HDR: Okamžitý vrchol môže dosiahnuť 1600-2000 nits
Moderné vlajkové telefóny používajú technológiu budenia jasu, ktorá môže výrazne zvýšiť jas na krátku dobu, keď sa zistí silné svetlo (zvyčajne na niekoľko minút, aby sa zabránilo prehriatiu). To je tiež rozdiel medzi „jasom vrcholu“ označeného výrobcom a skutočným nepretržitým jasom.
Komerčné a vonkajšie displeje
Komerčné displeje majú špeciálne požiadavky na jas:
Vnútorné digitálne značenie: 1000-2500 nits (proti osvetleniu nákupného centra)
Zobrazenie okna: 2500-4000 nits (na riešenie odrazu skla)
Semi-outdoor (zakryté): 4000-6000 nits
Plné vonkajšie (priame slnečné svetlo): 6000-10000+ nits
Vonkajšie displeje musia tiež zvážiť konzistenciu jasu v rôznych uhloch a zabrániť zvýšeniu teploty spôsobeného priamym slnečným žiarením. Niektoré špičkové vonkajšie obrazovky používajú automatické nastavenie jasu a znižujú jas v noci, aby sa predišlo znečisteniu svetla.
Profesionálne aplikácie
Profesionálne oblasti majú prísnejšie požiadavky na jas:
Obrázok Postprodukcia: 1000 nit (referenčná úroveň HDR)
Lekárska diagnostika: 1000-2000 nits (na zabezpečenie viditeľných podrobností)
Aviation Electronics: 1000+ nits (na zvládnutie silného svetla v kokpite)
Priemyselný dizajn: 500-1000 nits (na presné vyhodnotenie textúry materiálu)
Tieto aplikácie zvyčajne tiež vyžadujú prísnu stabilitu jasu a rovnomernosť. Profesionálne displeje budú mať vstavané funkcie regulácie teploty a kalibračných funkcií v reálnom čase, aby sa udržal presný výstup jasu.
Trendy budúceho vývoja jasu LED obrazovky
Technická cesta na zlepšenie jasu
Jas LED obrazovky stále prechádza a hlavné technické smery zahŕňajú:
Materiálové inovácie: napríklad zlepšenie účinnosti nitridu india gallium (Ingan)
Štrukturálna optimalizácia: Nové štruktúry ako Flip Chip a tenký flip čip znižujú stratu svetla
Zvýšenie kvantovej bodky: Kvantová bodová vrstva efektívne premieňa modré svetlo na vyššiu jasnosť RGB svetlo
Štruktúra stohovania: ako napríklad dvojitá stohovacia štruktúra spoločnosti Samsung, aby sa zvýšil limit jasu
Prototypy mikro LED v laboratóriu dosiahli jas viac ako 1 milión NIT (pre špeciálne aplikácie) a očakáva sa, že spotrebiteľské produkty uvidia 4000-10000 nits, aby sa stali špičkovými štandardmi v nasledujúcich 3-5 rokoch.
Vysoký jas a technológia HDR
Popularita obsahu vysokého dynamického rozsahu (HDR) poháňala dopyt po vyššom jasu:
Štandard HDR10: Vyžaduje najmenej 1 000 nit špičkového jasu
Dolby Vision: Podporuje zvládnutie až 4000 nit
HDR 10+: Dynamické metadáta optimalizujú výkon jasu v rôznych scénach
Budúci vývoj technológie HDR môže vyžadovať:
High Pak Brightness (4000-10000 nits)
Viac rafinovaného riadenia jasu (napríklad 12- bit alebo 16- presnosť jasu bitov)
Múdrejšie mapovanie adaptívneho jasu
Rovnováha medzi jasom a energetickou účinnosťou
S zvyšovaním environmentálneho povedomia musí zlepšenie jasu zohľadniť energetickú účinnosť:
Zlepšenie účinnosti: od súčasných 50 libier\/w do viac ako 100 m\/w
Inteligentné prispôsobenie: presnejšia kontrola jasu založená na obsahu a prostredí
Nové materiály: Očakáva sa, že LED perovskity LED dosiahnu vyššiu účinnosť
Optimalizácia systému: Komplexný návrh energetickej účinnosti od čipov po obvody vodiča
Systém označovania energie EÚ začal obsahovať hodnotenie energetickej účinnosti pre zobrazovacie zariadenia, čo vyvolá výrobcov, aby sledovali vysoký jas a zároveň ignorovali problémy so spotrebou energie.
Zdravie ľudského oka a pohodlný jas
S rastúcou pozornosťou na zdravie obrazovky sa technológia jasu venuje aj viac pozornosti:
Ovládanie modrého svetla: Zníženie škodlivého modrého svetla pri zachovaní vysokého jasu
Dynamická adaptácia: Automatické nastavenie jasu, ktorá je viac v súlade s ľudským cirkadiánnym rytmom
Úľavová úľava: Optimalizácia krivky zmeny jasu na zníženie únavy očí
Výskum čitateľnosti: Stanovenie optimálneho rozsahu jasu pre ľudí rôznych vekových skupín
V budúcnosti sa zdá, že „Certifikácia zdravého jasu“ vyhodnocuje príjemnosť displejov v rôznych scenároch používania.
Bežné problémy a mylné predstavy o jasu obrazovky LED
Je jas vyšší, tým lepší?
Toto je bežné nedorozumenie spotrebiteľov. V skutočnosti optimálny jas závisí od:
Prehliadkové prostredie: Tmavé prostredie vyžaduje nižší jas
Typ obsahu: Rôzne požiadavky na čítanie textu a prezeranie videa
Čas prezerania: Dlhodobé prezeranie je vhodné pre nižší jas
Osobná citlivosť: Rôzni ľudia majú rôzne tolerancie k jasu
Slepá snaha o maximálny jas môže viesť k:
Nepotrebný odpad z energetiky
Zrýchlené starnutie obrazovky
Únava očí alebo dokonca poškodenie
Znížená presnosť farieb (mnoho obrazoviek má vážnejšiu farebnú odchýlku pri maximálnom jase)
„Triky“ v označovaní jasu výrobcu
Spotrebitelia by mali venovať pozornosť niekoľkým bežným situáciám pri označovaní jasu výrobcu:
Vrchol jas: predstavuje iba hodnotu, ktorú je možné dosiahnuť stručne vo veľmi malej oblasti obrazovky
Ideálne laboratórne podmienky: Ťažko sa udržiava v skutočnosti v skutočnosti
Špeciálny testovací režim: napríklad údaje merané vypnutím všetkých obvodov spracovania obrazu
Rozdiely medzi HDR a SDR: jas režimu HDR môže byť výrazne vyšší ako normálny režim
Odporúča sa odkazovať na údaje „Cele obrazovky nepretržitý jas“ a „jasný jas o scéne“ v profesionálnych hodnoteniach, a nielen pri pohľade na nominálnu hodnotu výrobcu
Dôsledky nesprávneho nastavenia jasu
Nesprávne nastavenie jasu môže spôsobiť rôzne problémy:
Príliš vysoký jas:
Únava očí a suchosť
Zasahovať do v noci s sekréciou melatonínu
Skrátená výdrž batérie zariadenia
Zrýchliť starnutie OLED obrazovky (riziko vypálenia obrazovky)
Príliš nízky jas:
Detaily sa stratia, najmä v tmavých oblastiach
Nemožno vidieť obsah jasne pod silným svetlom
Môže viesť k nesprávnemu sledovaniu polohy (priblížte sa k obrazovke)
Vzťah medzi jasom a životom obrazovky
Nastavenie jasu LED obrazovky priamo ovplyvňuje jej životnosť:
Vysoký jas zrýchľuje starnutie: najmä pre OLED obrazovky, vysoký jas urýchli degradáciu organických materiálov
Nerovnomerný jas vedie k nim: Dlhodobý displej s vysokým jasom v statickom prostredí je náchylný k vyhoreniu skríningu
Teplotný efekt: Vysoký jas prináša vysokú teplotu, čo ďalej skracuje životnosť
Odporúča sa nastaviť maximálny jas na 50-70% na každodenné použitie a pri sledovaní obsahu HDR alebo v silnom svetelnom prostredí používajte najvyšší jas iba na krátky čas.
Odporúčania na optimalizáciu jasu obrazoviek LED
Nastavenia jasu pre zariadenia na zobrazenie domácnosti
Pre rôzne scenáre sa odporúčajú nasledujúce nastavenia jasu:
LCD\/LED TV:
Prezeranie tmavej miestnosti: 30-50% jas (asi 150-250 nits)
Obyčajná obývacia izba: 50-70% jas (asi 250-350 nits)
Jasná obývacia izba: 70-90% jas (asi 350-500 nits)
Obsah HDR: Automaticky povolený (krátkodobý jas vrcholu)
Počítačový monitor:
Text Office: 120-150 nits
Spracovanie obrazu: Kalibrované podľa okolitého svetla (zvyčajne 150-250 nits)
Game Entertainment: 200-300 nits
Smartphone:
Vnútorné automatické: 150-300 nits
Vonkajšie: Umožnite automatický vysoký jas
Nočný režim:<100 nits (preferably with blue light filtering turned on)
Kalibrácia jasu pre profesionálne aplikácie
Pre prácu citlivé na farbu sa odporúča:
Používajte profesionálne kalibračné nástroje (napríklad X-Rite I1Display)
Kalibrácia jasu podľa priemyselných štandardov:
Dizajn tlače: 120CD\/m²
Úpravy videa: 100-120 nits (rec.709)
Produkcia HDR: Podľa hlavného štandardu (zvyčajne 1000 nit)
Pravidelná rekalibrácia (mesačná alebo štvrťročná)
Zaistite, aby okolité svetlo spĺňa pracovný štandard (napríklad 500Lux)
Zodpovedajúci jas s prostredím pre sledovanie
Na optimalizáciu zážitku z pozorovania je potrebné zvážiť vplyv okolitého svetla:
Zmerajte jas o okolitom jasu: Použite jednoduchý merač svetla alebo aplikáciu mobilného telefónu
Princíp jasu obrazovky: asi 1\/3 až 1\/10 osvetlenia okolitého svetla
Napríklad 300Lux okolité svetlo zodpovedá jasu 100-30 NIT Screen Screen Jas
Vyhnite sa priamym odrazom: Upravte uhol obrazovky tak, aby sa predišlo oknám\/svetlám
Rovnomerné okolité svetlo: Vyhnite sa silnému kontrastu medzi svetlom a tmavou, ktorá spôsobuje únavu očí
Rovnováha medzi úsporou energie a zdravím očí
Stratégia jasu, ktorá zohľadňuje pohodlie a úsporu energie:
Čo najviac používajte automatické nastavenie jasu
Umožnite filtrovanie modrého svetla a v noci znížiť jas
Pri práci používajte stredný jas + veľké písma namiesto malých písiem s vysokou jasnosťou
Pri sledovaní obsahu HDR vypnite relevantné režimy s vysokou rýchlosťou
Pravidelné prestávky (postupujte podľa pravidla 20-20-20)
