LED顯示屏現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法研究

葛莉葒

（廈門市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，福建 廈門 361100）

LED顯示屏現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法研究

葛莉葒

（廈門市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，福建 廈門 361100）

為更客觀合理地評(píng)價(jià)已安裝在各種場(chǎng)合的LED顯示屏質(zhì)量，采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法，研究探討能正確反映其質(zhì)量水平的各指標(biāo)的測(cè)試方法，包括亮度、色度、能效、光污染和主觀評(píng)價(jià)。測(cè)試方法的設(shè)置充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的測(cè)試條件，具備可操作性，彌補(bǔ)在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的不足之處，方便生產(chǎn)廠商及業(yè)主。

LED顯示屏；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法；亮度；主觀；能效；色度；光污染

0 引 言

與傳統(tǒng)的PDP或者LCD顯示產(chǎn)品相比，LED顯示屏的尺寸和形狀都不受限制，可按要求制作任意尺寸的產(chǎn)品，還可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝場(chǎng)地的形狀制作成平面或弧形的產(chǎn)品，同時(shí)還具有視角廣、亮度高和色彩艷麗等特點(diǎn)；因此，LED顯示屏越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用于戶外廣告宣傳、體育場(chǎng)館信息顯示和廣場(chǎng)大屏幕顯示等場(chǎng)合[1]。

許多城市的交通主次干道、主要商圈的交叉路口、機(jī)場(chǎng)、大廈廣場(chǎng)甚至公司展廳里都安裝上LED顯示屏，但許多業(yè)主和廠家在驗(yàn)收時(shí)都遇到了困難。因?yàn)長(zhǎng)ED顯示屏一般體積較大，安裝高度高，不可能整體地搬到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢驗(yàn)，而如果只把其中幾個(gè)模塊拆下來(lái)，送到實(shí)驗(yàn)室中檢驗(yàn)，又不能充分、真實(shí)地反應(yīng)整屏的效果，因此業(yè)主和廠家都希望采用現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收的方式。要對(duì)LED顯示屏進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，必將受到現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，比如有些LED顯示屏安裝在大廈外墻上，安裝的高度有20～30m高，無(wú)法測(cè)量其法線方向的相關(guān)指標(biāo)；而有些LED顯示屏安裝在交通繁忙的路口，對(duì)其進(jìn)行測(cè)量將對(duì)交通產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)測(cè)試人員在測(cè)試時(shí)也存在一定的安全隱患。

針對(duì)LED顯示屏現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試條件的特殊性應(yīng)制定出合適的測(cè)試方法，既能全面綜合地評(píng)價(jià)LED顯示屏的質(zhì)量，又具有實(shí)際可操作性。本文從亮度、色度、能效、光污染、主觀評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行研究[2]，探討在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試條件下如何測(cè)試這些參數(shù)，以及這些指標(biāo)對(duì)其質(zhì)量的影響。

1 亮度評(píng)價(jià)

對(duì)于已安裝在指定場(chǎng)所的LED顯示屏，人們最為關(guān)心的是其顯示的亮度和亮度均勻性。目前，國(guó)內(nèi)涉及LED顯示屏亮度、亮度均勻性等光度性能測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)主要有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SJ/T 11281—2007《發(fā)光二極管（LED）顯示屏測(cè)試方法》，該標(biāo)準(zhǔn)適合于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，因?yàn)樵摌?biāo)準(zhǔn)要求測(cè)量LED顯示屏法線方向的亮度，而實(shí)際在LED顯示屏安裝完成后，探頭很難對(duì)準(zhǔn)法線方向，可操作性較差；另外，戶外LED顯示屏和室內(nèi)大型LED顯示屏的觀看者一般是仰視屏幕，僅靠測(cè)量法線方向的光度性能無(wú)法體現(xiàn)實(shí)際使用過(guò)程中觀看者的真實(shí)感受，缺乏實(shí)際意義；而且LED顯示屏具有可拼接的特點(diǎn)，不但可以做成超大屏幕，而且可以做成弧形屏幕以擴(kuò)大可視范圍和增強(qiáng)視覺(jué)效果，但現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)均未對(duì)這種特殊形狀的屏幕的測(cè)試做出規(guī)定[3]。

基于以上幾點(diǎn)考慮，測(cè)試時(shí)從廣大受眾的角度出發(fā)，測(cè)試位置和角度選取廣大受眾經(jīng)常使用到的方式。首先確定測(cè)試位置，固定亮度計(jì)，然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)亮度計(jì)，調(diào)節(jié)亮度計(jì)的角度，使其對(duì)準(zhǔn)LED顯示屏的不同位置（如9點(diǎn)法）進(jìn)行測(cè)量，最后進(jìn)行亮度和亮度均勻性的評(píng)估。通過(guò)這種測(cè)試方式，模擬受眾在觀看該LED顯示屏?xí)r實(shí)際感受到的真實(shí)效果，能更有效合理地對(duì)LED顯示屏的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估[4]。

2 色度評(píng)價(jià)

LED具有色彩還原性好這一重要特性。有些廠家未能正確利用LED色域廣的優(yōu)點(diǎn)，一味地追求高亮度，導(dǎo)致生產(chǎn)的全彩LED顯示屏白得刺眼，畫面失真，在播放信息時(shí)甚至讓經(jīng)過(guò)的受眾都感覺(jué)不舒服[5]。

針對(duì)此現(xiàn)象，可以對(duì)其進(jìn)行色度指標(biāo)考核，如果色度指標(biāo)能符合相應(yīng)要求，則說(shuō)明其色彩配比比較合適，不會(huì)造成不適感。對(duì)全彩LED顯示屏的中心位置進(jìn)行相關(guān)色溫和色品坐標(biāo)的測(cè)量，要求測(cè)得的相關(guān)色溫不大于6500K，這樣就可以避免全彩LED顯示屏色調(diào)過(guò)冷，同時(shí)要求色品坐標(biāo)在美國(guó)能源之星規(guī)定的四邊形范圍內(nèi)，或者M(jìn)acAdam橢圓范圍內(nèi)（見(jiàn)圖1）[6]。

圖1 CIE 1931年色品圖中x,y容差

有些全彩LED顯示屏顯示的畫面色彩不均，在全白畫面狀態(tài)下看起來(lái)花花綠綠的。因?yàn)槿蔐ED顯示屏一般是通過(guò)紅、綠、藍(lán)三基色不同比例調(diào)成白光的，如果三基色比例不合適，顯示的畫面就不均勻。研究發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)測(cè)量不同位置的色品坐標(biāo)（uA，νA）和（uB，μB），選取2個(gè)顏色差別最大的位置點(diǎn)，按照式（1）計(jì)算其色度差，值越小，說(shuō)明LED顯示屏顯示畫面的色彩均勻性越好。

3 能效評(píng)價(jià)

相同的顯示效果，不同的LED顯示屏耗電量可能不同。在全球極力倡導(dǎo)節(jié)能減排和綠色環(huán)保的今天，對(duì)LED顯示屏進(jìn)行能源效率的評(píng)價(jià)具有重要意義。

對(duì)于發(fā)光產(chǎn)品，能源效率一般采用流明效率進(jìn)行評(píng)價(jià)。但在LED顯示屏安裝使用現(xiàn)場(chǎng)，要測(cè)量LED顯示屏的光通量極為困難，而對(duì)其進(jìn)行亮度的測(cè)量則較為容易。通過(guò)研究亮度和光通量定義，發(fā)現(xiàn)對(duì)LED顯示屏進(jìn)行亮度測(cè)量，將亮度值乘以該LED顯示屏的發(fā)光面積和半球面度，所得的結(jié)果即為光通量。

由于LED顯示屏的面積一般較大，可能存在一定的亮度不均勻性。為了更客觀合理地考核LED顯示屏的能效，在LED顯示屏全亮狀態(tài)下，在全屏范圍內(nèi)任意離散抽取9個(gè)不同位置點(diǎn)，測(cè)量該9個(gè)位置點(diǎn)的亮度，再取其算術(shù)平均值作為該LED顯示屏的平均亮度LAV。在測(cè)量亮度的同時(shí)測(cè)量此時(shí)LED顯示屏所消耗的功率[7]，根據(jù)式（2）可計(jì)算得到該LED顯示屏的能源效率η，單位為lm/W。

式中：π——立體角，sr；

S——LED顯示屏的有效發(fā)光面積，m2；

LAV——LED顯示屏的平均亮度，cd/m2；

P——LED顯示屏的最大消耗功率，W。

4 光污染評(píng)價(jià)

LED顯示屏在豐富廣告信息傳播、提升城市形象的同時(shí)，也可能帶來(lái)一些負(fù)面的影響，比如某些LED顯示屏安裝位置正對(duì)著住戶的窗戶，對(duì)該住戶的正常生活和休息造成一定程度的影響；類似的情況還有在交通繁忙的路口安裝高亮度的LED顯示屏，過(guò)高的亮度會(huì)降低機(jī)動(dòng)車駕駛員和行人對(duì)路面狀況的辨識(shí)能力，從而帶來(lái)交通隱患。因此對(duì)LED顯示屏進(jìn)行光污染的評(píng)價(jià)就顯得尤為重要[8]。

為了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)LED顯示屏所造成的光污染，選擇在受光輻射影響的地點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，如受光污染的居住建筑窗口處、機(jī)動(dòng)車道上等，主要對(duì)照度和亮度進(jìn)行考核。

測(cè)量照度時(shí)，為避免引入其他光源，照度計(jì)光探頭測(cè)量視角范圍最好不小于LED顯示屏的顯示面積；而進(jìn)行亮度考核時(shí)，由于LED顯示屏不同區(qū)域的亮度值存在一定的差異，可以在LED顯示屏全屏范圍內(nèi)任意離散抽取9個(gè)不同位置點(diǎn)（黑屏狀態(tài)下隨機(jī)選擇9個(gè)顯示模塊）分別進(jìn)行亮度測(cè)量；同時(shí)由于播放的內(nèi)容不同也會(huì)使測(cè)得的照度值和亮度值不同，為此，進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，在一定時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)LED顯示屏進(jìn)行連續(xù)多次測(cè)量。

在對(duì)著LED顯示屏的某住戶窗戶進(jìn)行照度測(cè)量，第1次連續(xù)測(cè)量100次，測(cè)量時(shí)間大約5min，第2次連續(xù)測(cè)量200次，測(cè)量時(shí)間大約10min，第3次連續(xù)測(cè)量300次，測(cè)量時(shí)間大約15min，選取其最大值作為測(cè)量結(jié)果。如圖2、圖3和圖4所示，從測(cè)量結(jié)果發(fā)現(xiàn)照度最大值（128lx）在第125個(gè)點(diǎn)測(cè)得。通過(guò)研究確定，照度最大值的測(cè)試方法為連續(xù)測(cè)量時(shí)間不低于10min，且測(cè)量次數(shù)不少于200次。

圖2 連續(xù)測(cè)得的100個(gè)照度值

圖3 連續(xù)測(cè)得的200個(gè)照度值

圖4 連續(xù)測(cè)得的300個(gè)照度值

進(jìn)行亮度測(cè)量時(shí)，第1次連續(xù)測(cè)量100次，測(cè)量時(shí)間大約10 min，第2次連續(xù)測(cè)量200次，測(cè)量時(shí)間大約20min，第3次連續(xù)測(cè)量300次，測(cè)量時(shí)間大約30min，選取其最大值作為測(cè)量結(jié)果。如圖5、圖6和圖7所示，從測(cè)量結(jié)果可知測(cè)得的亮度最大值（5145cd/m2）在第102個(gè)點(diǎn)。通過(guò)多次試驗(yàn)，確定亮度最大值的測(cè)試方法為連續(xù)測(cè)量時(shí)間不低于20 min，且測(cè)量次數(shù)不少于200次。

圖5 連續(xù)測(cè)得的100個(gè)亮度值

圖6 連續(xù)測(cè)得的200個(gè)亮度值

圖7 連續(xù)測(cè)得的300個(gè)亮度值

5 主觀評(píng)價(jià)

LED顯示屏除了進(jìn)行客觀參數(shù)的測(cè)試，還應(yīng)進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)[9]。由于LED顯示屏的安裝并不僅僅是專門供專業(yè)人士所使用，廣大的非專業(yè)人士也是LED顯示屏的使用者，因此主觀評(píng)價(jià)人員中非專業(yè)人士應(yīng)占有一定比例。

研究發(fā)現(xiàn)，可以從播放靜態(tài)圖像和動(dòng)態(tài)視頻時(shí)對(duì)LED顯示屏所反映出來(lái)的圖像細(xì)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)分，包括清晰度、細(xì)膩程度、層次感、穩(wěn)定性、虛影現(xiàn)象等方面，以及是否存在拖影、重影、馬賽克等現(xiàn)象[10]；調(diào)節(jié)LED顯示屏分別處于黑屏、各基色最高亮度級(jí)和全亮最高亮度級(jí)狀態(tài)，觀察其是否有像素失控點(diǎn)（包括常亮點(diǎn)、盲點(diǎn)）及其數(shù)量和分布情況，并進(jìn)行量化評(píng)分；播放其可顯示的各種格式文件，在不同距離、不同位置觀看，評(píng)估其最佳觀看距離和角度。

通過(guò)對(duì)LED顯示屏的主觀評(píng)價(jià)，對(duì)其整體質(zhì)量及其安裝在此環(huán)境下的效果，具有較為充分的了解，彌補(bǔ)在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量以及其他定量指標(biāo)評(píng)價(jià)的不足。

6 結(jié)束語(yǔ)

LED顯示屏由于使用環(huán)境和體積的特殊性，無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室對(duì)其有個(gè)全面綜合的評(píng)價(jià)，而在使用場(chǎng)所進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量是最為合理有效的評(píng)價(jià)方法。本文通過(guò)對(duì)亮度、亮度均勻性、能效、色度、色度均勻性、主觀評(píng)價(jià)、光污染等指標(biāo)的測(cè)量，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用的LED顯示屏質(zhì)量有一個(gè)全面綜合的了解。LED顯示屏市場(chǎng)的規(guī)范期待其現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量方法和指標(biāo)要求標(biāo)準(zhǔn)的盡早頒布，以便消除各界在LED顯示屏現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量領(lǐng)域存在的分歧，促進(jìn)該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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Research on scene measuring methods of LED panels

GE Li-hong
（Xiamen Products Quality Supervision&Inspection Institute，Xiamen 361100，China）

In order to more objectively and reasonably evaluate the quality of LED panels installed on various occasions，scene measuring methods were proposed.The research of measuring methods is aboutthe indexes which can correctly reflectthe quality level， including luminance，colorimetry，efficiency，light pollution and subjective evaluation.The set of measuring methods takes fully the actual field test conditions into account.They have the maneuverability and reflect the rationality and applicability.They make up for the inadequacies of the laboratory tests and facilitate the manufacturers and owners.

LED panel；scene measuring method；luminance；subjective；efficiency；colorimetry；light pollution

TN312+.8；TN873；TM930.12；TN911.6

：A

：1674-5124（2014）05-0044-03

10.11857/j.issn.1674-5124.2014.05.011

2013-10-26；

：2013-12-16

國(guó)家質(zhì)檢總局科技計(jì)劃項(xiàng)目（2012QK044）

葛莉葒（1977-），女，福建建甌市人，高級(jí)工程師，碩士，主要從事LED及其應(yīng)用產(chǎn)品的測(cè)試工作。