Introduction
Dans la technologie d'affichage numérique moderne, les écrans LED sont devenus omniprésents, des smartphones aux panneaux d'affichage en plein air, des téléviseurs à domicile aux écrans commerciaux. La technologie LED a conquis divers champs d'application avec ses excellentes performances de luminosité et son rapport d'efficacité énergétique. La luminosité des écrans LED affecte non seulement directement l'expérience de visualisation, mais affecte également la consommation d'énergie, le confort oculaire et la visibilité dans différents environnements. Cet article explorera de manière approfondie tous les aspects de la luminosité de l'écran LED, y compris les unités de mesure, les facteurs d'influence, les techniques d'ajustement et les recommandations d'application dans différents scénarios, pour aider les clients à comprendre profondément ce paramètre technique clé.
Concepts de base de la luminosité de l'écran LED
Qu'est-ce que la luminosité de l'écran LED
La luminosité de l'écran LED fait référence au flux lumineux émis par le dispositif d'affichage par zone unitaire, qui est simplement la "luminosité" de l'écran perçu par l'œil humain. D'un point de vue technique, la luminosité est l'intensité lumineuse par unité de zone de la surface lumineuse dans une direction spécifique, qui détermine la visibilité de l'écran sous l'interférence de la lumière ambiante et la vivacité de l'affichage de l'image.
Contrairement aux écrans LCD traditionnels qui utilisent des rétro-éclairages, chaque pixel de l'écran LED est une source de lumière indépendante (ou s'appuie sur la gradation locale), qui permet à des LED d'atteindre des niveaux de luminosité plus élevés et un contrôle de luminosité plus précis. Cette caractéristique auto-lumineuse est la clé de la supériorité de la technologie LED sur les autres technologies d'affichage dans les performances de luminosité.
Unité de mesure pour la luminosité
La luminosité de l'écran LED est généralement mesurée en NIT ou CD \/ m² (Remarque: 1NIT =1 CD \/ M²). Cette unité représente l'intensité lumineuse rayonnée par mètre carré de surface d'écran. Pour comprendre cette unité plus intuitivement:
La luminosité des écrans LED intérieurs ordinaires se situe généralement entre 200-600
La luminosité des écrans intérieurs LED à haute luminosité peut atteindre 1000-4000 nits
La luminosité des écrans publicitaires en plein air peut être aussi élevée que 5000-10000 NIT
En comparaison, la luminosité de surface des lampes à incandescence traditionnelles est d'environ 10 millions de nits, tandis que la luminosité d'un ciel transparent est d'environ 8000 nnits, ce qui explique pourquoi les écrans extérieurs nécessitent une luminosité extrêmement élevée pour rester visible en plein jour.
La différence entre la luminosité et les concepts optiques associés
La luminosité est souvent confondue avec d'autres concepts optiques lors de la discussion de la technologie d'affichage. Il est important de distinguer clairement:
Luminosité \/ luminance: Comme mentionné ci-dessus, il fait référence à l'intensité lumineuse émise par zone unitaire de la surface d'affichage, mesurée en nits
Flux lumineux: la puissance de lumière visible totale émise par la source lumineuse, mesurée en LM
Illuminance: le flux lumineux irradié sur une zone unitaire de la surface, mesuré en lux
Contraste: le rapport de la zone la plus brillante à la zone la plus sombre de l'écran
Comprendre la différence entre ces concepts permet d'évaluer plus précisément les performances des dispositifs d'affichage. Par exemple, deux écrans peuvent avoir la même luminosité maximale mais différents rapports de contraste, et l'expérience de vision réelle sera considérablement différente.
Facteurs affectant la luminosité des écrans LED
Technologie des puces LED
La qualité et la technologie de la puce LED elle-même affectent directement le potentiel de luminosité de l'écran. Les types de LED traditionnels actuels comprennent:
LED ordinaire: utilisé dans les écrans LED précoces, avec une luminosité limitée
LED de luminosité élevée (HB LED): la luminosité peut atteindre 2-3 fois celle de la LED ordinaire
Microled: une technologie émergente, chaque pixel est un microle, qui peut atteindre une luminosité extrêmement élevée
OLED: Bien qu'il appartient également à la technologie des diodes émettrices par la lumière, le principe est différent et la luminosité est généralement inférieure à celle de la LED traditionnelle.
Le progrès de la science des matériaux des puces (comme la LED à base de nitrure de gallium) a également considérablement amélioré l'efficacité de la luminosité. Par exemple, les puces LED modernes peuvent fournir une luminosité plus de 50% plus élevée que les produits il y a dix ans à la même consommation d'énergie.
Courant de conduite et tension
La luminosité de la LED est approximativement linéaire avec son courant de conduite (en fait une relation superlinéaire). L'augmentation du courant peut augmenter la luminosité, mais cela apportera trois problèmes:
Réduction de l'efficacité: lorsque le courant dépasse le point de fonctionnement optimal, l'efficacité de conversion électro-optique diminuera
Augmentation du chauffage: un excès d'énergie est dissipé sous forme de chaleur, ce qui peut affecter la durée de vie
Débus de couleur: un courant élevé peut provoquer la température de couleur de la LED à changer
Par conséquent, les écrans LED de haute qualité contrôleront avec précision le courant de conduite pour trouver un équilibre entre la luminosité, l'efficacité et la durée de vie. Impulsion
La technologie de modulation de largeur (PWM) est souvent utilisée pour ajuster la luminosité sans changer le courant.
Densité de pixels et rapport d'ouverture
La densité de pixels (PPI) et le rapport d'ouverture (la proportion de la zone lumineuse réelle dans chaque pixel) de l'écran affectent également la luminosité:
Les écrans PPI élevés ont de petits pixels, donc la luminosité d'une seule LED est limitée
Les écrans PPI faibles peuvent avoir des LED plus grandes et une luminosité plus élevée
Les conceptions avec des rapports d'ouverture élevés permettent à plus de lumière de passer, augmentant une luminosité efficace
Les conceptions d'écran modernes améliorent l'efficacité de la luminosité en optimisant les arrangements de pixels (tels que RGBW, pentile, etc.), augmentant la luminosité perçue sans augmenter la consommation d'énergie.
Conception de dissipation de chaleur
La stabilité de la luminosité de la LED est étroitement liée à la température. Bonne conception de dissipation de chaleur peut:
Maintenir une luminosité élevée et une sortie continue
Empêcher la décroissance de la luminosité (carie légère)
Prolonger la durée de vie de l'écran
Les écrans LED haut de gamme utilisent des caloducs, des dissipateurs de chaleur en graphène et même des systèmes de refroidissement des ventilateurs actifs pour faire face à la chaleur causée par une luminosité élevée. Par exemple, lorsque certains moniteurs de qualité professionnelle travaillent à une luminosité maximale, la température du dos peut atteindre plus de 75 degrés. Sans une bonne dissipation de chaleur, les performances stables ne peuvent pas être maintenues.
Mesure et normes de la luminosité de l'écran LED
Méthode de mesure de la luminosité
La mesure professionnelle de la luminosité de l'écran LED nécessite l'utilisation d'un photomètre ou d'un spectroradiomètre, en suivant les étapes standard suivantes:
Afficher un écran blanc complet sur l'écran (généralement 100% APL)
Placer l'instrument de mesure à une distance spécifiée (généralement 3 fois la hauteur de l'écran)
Mesurez la luminosité du centre et plusieurs points de bord de l'écran
Calculez la valeur moyenne comme la luminosité nominale
Il convient de noter que de nombreux fabricants marquent la «luminosité maximale» (la valeur la plus élevée pouvant être obtenue dans une petite zone) plutôt que la luminosité continue à écran complet, ce qui peut rendre l'inconscription à l'expérience réelle avec les attentes.
Normes de luminosité de l'industrie
Les écrans LED dans différents champs d'application ont des normes de luminosité correspondantes:
Électronique grand public:
Smartphones: 500-1200 (jusqu'à 1600+ en mode hdr)
Tablettes: 400-600 Nits
Ordinateurs portables: 250-500 Nits
TVS: 200-1000 Nits (jusqu'à 4000 pour les modèles HDR)
Affichages commerciaux:
Signale numérique intérieure: 1000-2500 Nits
Affichages semi-traits: 2500-5000 Nits
Écrans en couleur en plein air: 5000-10000+ NIT
Applications professionnelles:
Affichages de diagnostic médical: 1000-2000 NIT
Moniteurs au niveau de la diffusion: 1000-4000 Nits
Affichages de référence HDR au niveau du film: 1000-4000 Nits
Évaluation de l'uniformité de la luminosité
Un écran LED de haute qualité doit non seulement avoir une luminosité élevée, mais aussi une bonne uniformité de luminosité. L'industrie utilise généralement deux indicateurs pour l'évaluation:
Uniformité de la luminosité: le pourcentage maximum écart de la luminosité dans différentes zones de l'écran
Produits grand public: nécessitent généralement<10-15%
Produits de qualité professionnelle:<5%
Uniformité du chroma: cohérence des couleurs à différents niveaux de luminosité
Les écrans haut de gamme utilisent une technologie de compensation de luminosité pour obtenir une uniformité parfaite en calibrant la sortie de chaque LED, ce qui est particulièrement important dans les champs médicaux et de conception.
Réglage et contrôle de la luminosité de l'écran LED
Technologie de réglage automatique de la luminosité
Les appareils LED modernes ont généralement une fonction de réglage automatique de la luminosité, qui est principalement implémentée de la manière suivante:
Capteur de lumière ambiante: mesure l'intensité de la lumière environnante et ajuste automatiquement la luminosité de l'écran
Contenu Adaptive luminosité: optimise dynamiquement la luminosité en fonction des caractéristiques du contenu affiché
Temps \/ emplacement adaptatif: ajuste la luminosité en fonction des conditions du soleil calculées en fonction du temps et de la localisation géographique
Ces technologies améliorent non seulement le confort de visualisation, mais aussi économiser considérablement la puissance. Par exemple, les smartphones réduisent automatiquement la luminosité à moins de 50 nits dans des environnements sombres, ce qui peut protéger les yeux et prolonger la durée de vie de la batterie.
Relation entre la luminosité et la consommation d'énergie
La consommation d'énergie des écrans LED est essentiellement liée à la luminosité, mais il existe des différences entre les différentes technologies:
LCD de rétroéclairage LED traditionnel: pour les 100 nits augmentés de la luminosité, la consommation d'énergie augmente d'environ 1-2 W
Écran OLED: la consommation d'énergie augmente plus significativement à une luminosité élevée
Microled: il devrait maintenir une efficacité énergétique élevée à haute luminosité
En usage réel, l'ajustement de la luminosité du téléviseur du maximum à modéré (comme 300 nits) peut économiser 30-50% de l'électricité, c'est pourquoi les certifications telles que l'énergie star mettent l'accent sur l'efficacité de la luminosité.
Technologie de gradation régionale
Les écrans LED haut de gamme utilisent une technologie de gradation régionale pour améliorer le contraste et l'efficacité énergétique:
Tableau complet de la baisse locale: le rétroéclairage est divisé en dizaines à des centaines de zones contrôlées indépendamment
Micro-Seinming Local: plus de contrôle de partition raffiné, jusqu'à des milliers de zones
Dimage au niveau des pixels: une caractéristique de l'OLED et du microled, chaque pixel peut être activé et désactivé indépendamment
Ces technologies permettent à l'écran de produire pleine puissance dans la partie qui doit être brillant, et de réduire ou d'éteindre la luminosité dans la zone sombre, réalisant ainsi une plage dynamique plus élevée et une consommation d'énergie globale plus faible. Par exemple, lors de l'affichage d'une image du ciel étoilé, seuls les pixels où se trouvent les étoiles seront mis en évidence, et le reste de la zone sera complètement sombre.
Exigences de luminosité dans différents scénarios d'application
Du divertissement audio-visuel à domicile
Pour les téléviseurs et les moniteurs LED utilisés à la maison, la sélection de la luminosité devrait considérer:
Salon ordinaire: 200-400 Nits (avec des rideaux pour contrôler la lumière)
Salon brillant: 400-600 Nits (pour la lumière du jour)
Appréciation du contenu HDR: au moins 600 nits, idéalement 1000+ nits
Théâtre Darkroom: 100-300 Nits (une luminosité trop élevée peut facilement provoquer de la fatigue)
Il convient de noter que la perception de l'œil humain de la luminosité sous différentes lumière ambiante est non linéaire. Dans une pièce sombre, 100 nits de blanc peuvent avoir l'air suffisamment brillants, tandis que sous la lumière directe du soleil, 1000 nits peuvent sembler faibles.
Appareils mobiles
Les smartphones et les tablettes sont confrontés à des environnements légers plus complexes, ils ont donc besoin:
Utilisation intérieure: 200-400 Nits
Visibilité de base à l'extérieur: 500-800 Nits
Clear in Direct Sunlight: 1000-1600+ Nits
Contenu HDR: le pic instantané peut atteindre 1600-2000 nits
Les téléphones phares modernes utilisent une technologie de luminosité d'excitation, ce qui peut augmenter considérablement la luminosité pendant une courte période lorsque une lumière forte est détectée (généralement pendant quelques minutes pour éviter la surchauffe). C'est également la différence entre la "luminosité maximale" marquée par le fabricant et la luminosité continue.
Affichages commerciaux et extérieurs
Les affichages commerciaux ont des exigences particulières pour la luminosité:
Signale numérique intérieure: 1000-2500 Nits (contre l'éclairage du centre commercial)
Affichage de la fenêtre: 2500-4000 Nits (pour gérer la réflexion en verre)
Semi-Outoor (couvert): 4000-6000 Nits
Plein air (lumière directe du soleil): 6000-10000+ Nits
Les écrans extérieurs doivent également considérer la cohérence de la luminosité sous différents angles et empêcher l'élévation de la température causée par la lumière directe du soleil. Certains écrans extérieurs haut de gamme utilisent un réglage automatique de la luminosité et réduisent la luminosité la nuit pour éviter la pollution lumineuse.
Candidatures professionnelles
Les champs professionnels ont des exigences plus strictes sur la luminosité:
Post-production d'image: 1000 nits (niveau de référence HDR)
Diagnostic médical: 1000-2000 Nits (pour s'assurer que les détails sont visibles)
Aviation Electronics: 1000+ Nits (pour faire face à la forte lumière dans le cockpit)
Conception industrielle: 500-1000 Nits (pour évaluer avec précision la texture matérielle)
Ces applications nécessitent généralement une stabilité et une uniformité strictes de luminosité. Les écrans professionnels auront un contrôle de température intégré et des fonctions d'étalonnage en temps réel pour maintenir une sortie de luminosité précise.
Tendances de développement futurs de la luminosité de l'écran LED
Voie technique pour l'amélioration de la luminosité
La luminosité de l'écran LED continue de percer, et les principales directions techniques comprennent:
Innovation matérielle: comme l'amélioration de l'efficacité du nitrure d'indium gallium (Ingan) LED
Optimisation structurelle: de nouvelles structures telles que la puce de flip et la puce de flip mince réduisent la perte de lumière
Amélioration des points quantiques: la couche de points quantiques convertit efficacement la lumière bleue en lumière RVB de luminosité plus élevée
Structure d'empilement: comme la structure de double empilement de Samsung à double olét pour augmenter la limite de luminosité
Les prototypes de micro-LED en laboratoire ont atteint une luminosité de plus d'un million de nits (pour des applications spéciales), et les produits de consommation devraient voir 4000-10000} de devenir des normes haut de gamme au cours des prochaines années 3-5.
Technologie élevée et technologie HDR
La popularité du contenu de la gamme dynamique élevée (HDR) a entraîné la demande de luminosité plus élevée:
Norme HDR10: nécessite au moins 1000 nits de luminosité de pic
Dolby Vision: soutient la maîtrise jusqu'à 4000 nits
HDR 10+: les métadonnées dynamiques optimisent les performances de luminosité dans différentes scènes
Le développement de la technologie HDR futur peut nécessiter:
Lutte de pic supérieure (4000-10000 Nits)
Contrôle de luminosité plus raffiné (tel que 12- bit ou 16- Bit Bright Discuracy)
Cartographie de luminosité adaptative plus intelligente
Équilibre entre la luminosité et l'efficacité énergétique
À mesure que la sensibilisation à l'environnement augmente, l'amélioration de la luminosité doit tenir compte de l'efficacité énergétique:
Amélioration de l'efficacité: de 50 lm \/ p actuel à plus de 100 lm \/ w
Ajustement intelligent: contrôle de luminosité plus précis basé sur le contenu et l'environnement
De nouveaux matériaux: comme les LED de pérovskite devraient atteindre une efficacité plus élevée
Optimisation du système: conception complète de l'efficacité énergétique des puces aux circuits de conducteur
Le système d'étiquetage de l'énergie de l'UE a commencé à inclure des cotes d'efficacité énergétique pour les dispositifs d'affichage, ce qui incitera les fabricants à poursuivre une luminosité élevée sans ignorer les problèmes de consommation d'énergie.
Santé oculaire humain et luminosité confortable
À mesure que l'attention à la santé des écrans augmente, la technologie de luminosité accordera également plus d'attention à:
Contrôle de la lumière bleue: réduisant la lumière bleue nocive tout en maintenant une haute luminosité
Adaptation dynamique: réglage automatique de la luminosité qui est plus conforme au rythme circadien humain
Soulagement de la fatigue: optimisation de la courbe de changement de luminosité pour réduire la fatigue oculaire
Recherche de lisibilité: déterminer la gamme de luminosité optimale pour les personnes d'âges différents
À l'avenir, la «certification de luminosité saine» peut sembler évaluer la convivialité des affichages dans différents scénarios d'utilisation.
Problèmes communs et idées fausses sur la luminosité de l'écran LED
La luminosité est-elle plus élevée?
Il s'agit d'un malentendu commun des consommateurs. En fait, la luminosité optimale dépend de:
Environnement de vision: l'environnement sombre nécessite une luminosité plus faible
Type de contenu: différentes exigences pour la lecture de texte et la visualisation vidéo
Temps de visualisation: la visualisation à long terme convient à une luminosité inférieure
Sensibilité personnelle: différentes personnes ont des tolérances différentes à la luminosité
La poursuite aveugle d'une luminosité maximale peut conduire à:
Déchets d'énergie inutiles
Vieillissement d'écran accéléré
Fatigue oculaire ou même dégâts
Diminution de la précision des couleurs (de nombreux écrans ont une déviation des couleurs plus grave à une luminosité maximale)
"Astuces" dans l'étiquetage de la luminosité du fabricant
Les consommateurs devraient prêter attention à plusieurs situations communes dans l'étiquetage de la luminosité du fabricant:
Éclairage maximal: ne représente que la valeur qui peut être atteinte brièvement dans une très petite zone de l'écran
Conditions de laboratoire idéales: difficile à maintenir en permanence en réalité
Mode de test spécial: tels que les données mesurées en désactivant tous les circuits de traitement d'image
Différences entre HDR et SDR: La luminosité du mode HDR peut être significativement plus élevée que le mode normal
Il est recommandé de se référer aux données de la "luminosité continue en plein écran" et de la "vraie luminosité" dans les évaluations professionnelles, plutôt que de simplement regarder la valeur nominale du fabricant
Conséquences d'un réglage de luminosité inapproprié
Un mauvais réglage de luminosité peut causer une variété de problèmes:
Luminosité trop élevée:
Fatigue oculaire et sécheresse
Interférer avec la sécrétion de mélatonine la nuit
Raccourcir la durée de vie de la batterie
Accélérer le vieillissement de l'écran OLED (risque de brûlure d'écran)
Luminosité trop basse:
Les détails sont perdus, en particulier dans les zones sombres
Impossible de voir le contenu clairement sous une lumière forte
Peut conduire à une mauvaise visualisation de la posture (se rapprocher de l'écran)
Relation entre la luminosité et la vie d'écran
Le réglage de la luminosité de l'écran LED affecte directement sa durée de vie:
La luminosité élevée accélère le vieillissement: en particulier pour les écrans OLED, une luminosité élevée accélérera la dégradation des matières organiques
La luminosité inégale conduit à l'immeuble après l'image: un affichage à haute luminosité à long terme dans un environnement statique est susceptible d'écraser le brûlage
Effet de température: une luminosité élevée entraîne une température élevée, raccourcissant davantage la durée de vie
Il est recommandé de définir la luminosité maximale à 50-70% pour une utilisation quotidienne, et d'utiliser uniquement la luminosité la plus élevée pendant une courte période lorsque vous regardez le contenu HDR ou dans un environnement lumineux fort.
Recommandations pour optimiser la luminosité des écrans LED
Paramètres de luminosité pour les dispositifs d'affichage à domicile
Les paramètres de luminosité suivants sont recommandés pour différents scénarios:
LCD \/ LED TV:
Visualisation de la pièce sombre: 30-50% luminosité (à propos de 150-250 Nits)
Salon ordinaire: 50-70% luminosité (à propos de 250-350 nits)
Salon brillant: 70-90% luminosité (environ 350-500 Nits)
Contenu HDR: Activer automatiquement (luminosité de pic à court terme)
Moniteur d'ordinateur:
Office de texte: 120-150 NITS
Traitement d'image: calibré selon la lumière ambiante (généralement 150-250} NITS)
Game Entertainment: 200-300 Nits
Smartphone :
Automatique en salle: 150-300 Nits
Extérieur: permettre une grande luminosité automatique
Mode nocturne:<100 nits (preferably with blue light filtering turned on)
Étalonnage de luminosité pour les applications professionnelles
Pour le travail sensible aux couleurs, il est recommandé de:
Utilisez des instruments d'étalonnage professionnels (tels que X-Rite I1Display)
Étalonnage de la luminosité selon les normes de l'industrie:
Conception d'impression: 120cd \/ m²
Édition vidéo: 100-120 Nits (Rec.709)
Production HDR: Selon la norme maître (généralement 1000 nits)
Recalibrage régulier (mensuel ou trimestriel)
Assurez-vous que la lumière ambiante répond à la norme de travail (comme 500lux)
Luminosité correspondante avec l'environnement de visualisation
Pour optimiser l'expérience de visionnement, il est nécessaire de considérer l'impact de la lumière ambiante:
Mesurez la luminosité ambiante: utilisez un simple compteur léger ou une application de téléphone mobile
Principe de luminosité de l'écran: environ 1\/3 à 1\/10 de l'éclairage de la lumière ambiante
Par exemple, la lumière ambiante 300lux correspond à 100-30} nit l'écran de l'écran
Évitez les réflexions directes: ajustez l'angle d'écran pour éviter les fenêtres \/ lumières
Lumière ambiante uniforme: éviter un fort contraste entre la lumière et l'obscurité qui provoque une fatigue oculaire
Équilibre entre l'économie d'énergie et la santé des yeux
Stratégie de luminosité qui prend en compte à la fois le confort et l'économie d'énergie:
Utilisez le réglage automatique de la luminosité autant que possible
Activer le filtrage de la lumière bleue et réduire la luminosité la nuit
Utilisez une luminosité moyenne + de grandes polices au lieu de petites polices de haute luminosité lorsque vous travaillez
Désactivez les modes de luminosité pertinents lorsque vous ne regardez pas le contenu HDR
Faites des pauses régulières (suivez la règle 20-20-20)
