體育館LED顯示屏的光色參數(shù)測量

汪立文，萬蘊(yùn)杰，唐小軍，胡良勇，姜中蛟

（1.廣州計(jì)量檢測技術(shù)研究院，廣東 廣州 510010；2.廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510010）

0 引 言

自2010年5月起，廣州計(jì)量檢測技術(shù)研究院聯(lián)合北京華安聯(lián)合認(rèn)證中心體育設(shè)施檢測中心，全面開展廣州亞運(yùn)場館檢測工作，其中便包括部分亞運(yùn)場館中LED顯示屏的檢測工作。

1 LED顯示屏主要參數(shù)的檢測實(shí)例分析

目前關(guān)于體育場館中LED顯示屏的檢測，國家已有一系列的國家標(biāo)準(zhǔn)，但很多標(biāo)準(zhǔn)不夠具體和完善，僅給出原則方法和較模糊的方法描述，以下是根據(jù)體育行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測的實(shí)例分析[1]。

1.1 顯示屏亮度和對比度的檢測

亮度是顯示屏的一個(gè)重要指標(biāo)，顯示屏亮度主要取決于LED發(fā)光強(qiáng)度和LED在顯示屏上的排列密度[2]。亮度與單位面積的LED數(shù)量和LED本身的亮度成正比，而LED的亮度又與驅(qū)動(dòng)電流成正比[3]。檢測依據(jù)TY/T 1001.1-2005《體育場館設(shè)備使用要求及方法 第1部分：LED顯示屏》，對LED顯示屏最大亮度值和黑屏狀態(tài)下的平均亮度值等項(xiàng)目進(jìn)行檢測[4]。

表1 LED顯示屏亮度

表2 LED顯示屏對比度

由表1和表2數(shù)據(jù)可知LED顯示屏的亮度和對比度項(xiàng)目合格。

圖1 網(wǎng)球LED顯示屏布點(diǎn)圖

1.2 白場色品坐標(biāo)與色溫的檢測

檢測依據(jù)TY/T 1001.1-2005《體育場館設(shè)備使用要求及方法 第1部分：LED顯示屏》，按照圖1的現(xiàn)場布點(diǎn)圖布置好點(diǎn)，利用檢定合格的光譜輻射計(jì)（光譜輻射計(jì)探頭始終聚焦于各LED顯示屏上的各點(diǎn)）測量各點(diǎn)的色溫和色品坐標(biāo)x，y，再利用公式Δx=x實(shí)測-x標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出LED顯示屏各點(diǎn)的白場色品示值誤差[6-7]。該次測量色度是將顯示屏調(diào)至白平衡狀態(tài)，色溫為9300K的條件下進(jìn)行測量，測量結(jié)果如表3和表4所示[8]。單項(xiàng)檢測結(jié)論表明LED顯示屏的白場色品坐標(biāo)項(xiàng)目合格。

表3 LED顯示屏白場色品坐標(biāo)

1.3 亮度均勻度和基色主波長

按照亮度的測量方法測出LED屏在紅、綠、藍(lán)、白（白平衡）色各區(qū)域的亮度值Lvi，找出9個(gè)區(qū)域亮度值的最大值Lvmax和最小值Lvmin，并求出9個(gè)亮度值的平均值Lv，再利用TY/T 1001.1-2005中的6.4.5的式（3）計(jì)算出顯示屏的亮度不均勻性。根據(jù)表5～表8中的結(jié)果可得：顯示屏的亮度不均勻性為3.9%[9]，LED顯示屏亮度均勻性項(xiàng)目合格。

表4 LED顯示屏白場色溫1)

表5 LED顯示屏白屏亮度

表6 LED顯示屏紅屏亮度

表7 LED顯示屏綠屏亮度

表8 LED顯示屏藍(lán)屏亮度

表9 LED顯示屏紅屏主波長

表10 LED顯示屏綠屏主波長

表11 LED顯示屏藍(lán)屏主波長

按照亮度的測量方法測出LED屏在紅、綠、藍(lán)各基色的色品坐標(biāo)，將測出的某基色的色品坐標(biāo)值（x，y）帶入式（1）和式（2）進(jìn)行計(jì)算

式中：x0，y0——CIE標(biāo)準(zhǔn)光源E（等能光源）的色品坐標(biāo)（x0=0.3333，y0=0.3333）。

選取kx，ky之中較小的數(shù)值，從SJ/T 11281-2007附錄A中查出相應(yīng)的（基色）主波長。由此方法可分別得出紅、綠、藍(lán)各基色色品坐標(biāo)所對應(yīng)的主波長，算出各基色主波長與標(biāo)稱主波長的差值，取最大值即為基色主波長誤差Δλ，測量結(jié)果如表9～表11所示[10]，可得LED顯示屏基色主波長誤差項(xiàng)目合格。由于同色發(fā)光管之間的波長存在較大的差異，導(dǎo)致在LED顯示屏中各像素點(diǎn)的混色不同。應(yīng)當(dāng)顯示相同顏色的像素點(diǎn)卻顯示出不同的顏色，造成色偏與色差。在色度調(diào)整當(dāng)中，受波長的限制，目前多按照波長接近的LED發(fā)光管同級分檔進(jìn)行色度一致性調(diào)整，使得所有同色LED發(fā)光管的波長近似于相等，從而確保色域空間的一致性[11]。

1.4 視角

在與顯示屏同質(zhì)的模塊上任選一處作為測試點(diǎn)，使亮度計(jì)光軸與顯示屏面法線重合，即二者夾角為零，測出此時(shí)的亮度作為最大亮度。然后逐漸改變亮度計(jì)光軸與屏幕法線之間的夾角，當(dāng)亮度減小到最大亮度的一半時(shí)，此時(shí)的夾角記為視角[12]。

選用檢定合格的一級光亮度計(jì)、量角器、傾斜儀。根據(jù)TY/T1001.1-2005中5.4.1的規(guī)定，體育場館顯示屏的水平視角≥±50°，垂直上視角≥10°，下視角≥20°。測量結(jié)果如下：水平視角（左）為＋72°；水平視角（右）為－68°；垂直上視角為 16°；垂直下視角為 24°，單項(xiàng)檢測結(jié)論表明LED顯示屏視角項(xiàng)目合格。

近幾年LED在襯底、外延、芯片及封裝等方面的新技術(shù)層出不窮，尤其是氧化銦錫（ITO）材料的使用，電流擴(kuò)展層技術(shù)及工藝的穩(wěn)定與成熟，使LED的發(fā)光效率有了大幅度的提高。目前，大多數(shù)戶外全彩顯示屏水平視角可大于120°，垂直視角大于45°[13]。

2 對檢測標(biāo)準(zhǔn)的建議

（1）TY/T 1001.1-2005《體育場館設(shè)備使用要求及檢驗(yàn)方法 第1部分：LED顯示屏》中“6.4.3對比度”中對測試環(huán)境照度的要求為“光學(xué)性能測試應(yīng)在環(huán)境照度小于20 lx，且沒有明顯有色光源的條件下進(jìn)行”。那么對比度＝（Lv亮-Lv黑）/Lv黑計(jì)算出對比度值與環(huán)境亮度和環(huán)境照度有很大的關(guān)系。在此建議將測量室內(nèi)顯示屏和室外顯示屏法線方向的照度分別規(guī)定在一定值，顯示屏的對比度才有可比性。

（2）TY/T 1001.1-2005《體育場館設(shè)備使用要求及檢驗(yàn)方法 第1部分：LED顯示屏》中的“6.4.2亮度”中的方法建議改為“在距顯示屏對角線長度4～10倍距離內(nèi)，最高灰度級和最高亮度級下測量的亮度Lmax與顯示屏全黑情況下測得的背景亮度LD之差為最大亮度。測試時(shí)亮度計(jì)光軸與顯示屏平面法線的夾角應(yīng)小于10°，將顯示屏劃分成等大小的9個(gè)區(qū)域，亮度計(jì)光探頭采集范圍不得少于16個(gè)相鄰像素”。

（3）TY/T 1001.1-2005《體育場館設(shè)備使用要求及檢驗(yàn)方法 第1部分：LED顯示屏》中“6.4.3”中“先測出顯示屏正常工作時(shí)的亮度平均值”，建議要測最高對比度，改為“顯示屏在一定的環(huán)境照度下，先測出顯示屏正常工作時(shí)，最高灰度級和最高亮度級下最大亮度的平均值”。

（4）TY/T 1001.1-2005《體育場館設(shè)備使用要求及檢驗(yàn)方法 第1部分：LED顯示屏》中“6.4.5”中“測量方法同6.5.2”，建議亮度均勻度測量方法具體應(yīng)如下：按照亮度的測量方法測出LED屏在紅、綠、藍(lán)色（在最高灰度級、最高亮度級下，全屏顯示的某一基色）各區(qū)域的亮度值Lvi，環(huán)境照度的變化小于±10%。找出9個(gè)區(qū)域亮度值的最大值Lv最大值和Lv最小值，并求出9個(gè)亮度值的平均值Lv平均值，再利用“6.4.5”中的式（3）計(jì)算出顯示屏的亮度均勻性。

3 結(jié)束語

LED顯示屏應(yīng)選用質(zhì)量性能優(yōu)越即亮度高、視角大、光衰小、各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)盡可能一致的LED管。此次亞運(yùn)場館中LED顯示屏的檢測保證了亞運(yùn)比賽實(shí)況播放和計(jì)分顯示的的正常進(jìn)行，為亞運(yùn)賽事的正常播放，起到了保駕護(hù)航的重要作用。

[1]TY/T 1001.1—2005體育場館設(shè)備使用要求及方法 第1部分：LED顯示屏[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005：5-6.

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