LED顯示屏現(xiàn)場測試方法研究

葛莉葒

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

LED顯示屏現(xiàn)場測試方法研究

葛莉葒

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

為更客觀合理地評價已安裝在各種場合的LED顯示屏質(zhì)量，采用現(xiàn)場測試方法，研究探討能正確反映其質(zhì)量水平的各指標的測試方法，包括亮度、色度、能效、光污染和主觀評價。測試方法的設(shè)置充分考慮到現(xiàn)場實際的測試條件，具備可操作性，彌補在實驗室測試的不足之處，方便生產(chǎn)廠商及業(yè)主。

LED顯示屏；現(xiàn)場測試方法；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)場安裝場地的形狀制作成平面或弧形的產(chǎn)品，同時還具有視角廣、亮度高和色彩艷麗等特點；因此，LED顯示屏越來越廣泛地被應用于戶外廣告宣傳、體育場館信息顯示和廣場大屏幕顯示等場合[1]。

許多城市的交通主次干道、主要商圈的交叉路口、機場、大廈廣場甚至公司展廳里都安裝上LED顯示屏，但許多業(yè)主和廠家在驗收時都遇到了困難。因為LED顯示屏一般體積較大，安裝高度高，不可能整體地搬到實驗室進行檢驗，而如果只把其中幾個模塊拆下來，送到實驗室中檢驗，又不能充分、真實地反應整屏的效果，因此業(yè)主和廠家都希望采用現(xiàn)場驗收的方式。要對LED顯示屏進行現(xiàn)場測試，必將受到現(xiàn)場條件的限制，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，無法測量其法線方向的相關(guān)指標；而有些LED顯示屏安裝在交通繁忙的路口，對其進行測量將對交通產(chǎn)生一定的影響，同時測試人員在測試時也存在一定的安全隱患。

針對LED顯示屏現(xiàn)場測試條件的特殊性應制定出合適的測試方法，既能全面綜合地評價LED顯示屏的質(zhì)量，又具有實際可操作性。本文從亮度、色度、能效、光污染、主觀評價等方面進行研究[2]，探討在現(xiàn)場測試條件下如何測試這些參數(shù)，以及這些指標對其質(zhì)量的影響。

1 亮度評價

對于已安裝在指定場所的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，國內(nèi)涉及LED顯示屏亮度、亮度均勻性等光度性能測試方法的標準主要有行業(yè)標準SJ/T 11281—2007《發(fā)光二極管（LED）顯示屏測試方法》，該標準適合于實驗室測試，因為該標準要求測量LED顯示屏法線方向的亮度，而實際在LED顯示屏安裝完成后，探頭很難對準法線方向，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，僅靠測量法線方向的光度性能無法體現(xiàn)實際使用過程中觀看者的真實感受，缺乏實際意義；而且LED顯示屏具有可拼接的特點，不但可以做成超大屏幕，而且可以做成弧形屏幕以擴大可視范圍和增強視覺效果，但現(xiàn)有標準均未對這種特殊形狀的屏幕的測試做出規(guī)定[3]。

基于以上幾點考慮，測試時從廣大受眾的角度出發(fā)，測試位置和角度選取廣大受眾經(jīng)常使用到的方式。首先確定測試位置，固定亮度計，然后通過旋轉(zhuǎn)亮度計，調(diào)節(jié)亮度計的角度，使其對準LED顯示屏的不同位置（如9點法）進行測量，最后進行亮度和亮度均勻性的評估。通過這種測試方式，模擬受眾在觀看該LED顯示屏時實際感受到的真實效果，能更有效合理地對LED顯示屏的質(zhì)量進行評估[4]。

2 色度評價

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，一味地追求高亮度，導致生產(chǎn)的全彩LED顯示屏白得刺眼，畫面失真，在播放信息時甚至讓經(jīng)過的受眾都感覺不舒服[5]。

針對此現(xiàn)象，可以對其進行色度指標考核，如果色度指標能符合相應要求，則說明其色彩配比比較合適，不會造成不適感。對全彩LED顯示屏的中心位置進行相關(guān)色溫和色品坐標的測量，要求測得的相關(guān)色溫不大于6500K，這樣就可以避免全彩LED顯示屏色調(diào)過冷，同時要求色品坐標在美國能源之星規(guī)定的四邊形范圍內(nèi)，或者MacAdam橢圓范圍內(nèi)（見圖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)下看起來花花綠綠的。因為全彩LED顯示屏一般是通過紅、綠、藍三基色不同比例調(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)可以通過測量不同位置的色品坐標（uA，νA）和（uB，μB），選取2個顏色差別最大的位置點，按照式（1）計算其色度差，值越小，說明LED顯示屏顯示畫面的色彩均勻性越好。

3 能效評價

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

對于發(fā)光產(chǎn)品，能源效率一般采用流明效率進行評價。但在LED顯示屏安裝使用現(xiàn)場，要測量LED顯示屏的光通量極為困難，而對其進行亮度的測量則較為容易。通過研究亮度和光通量定義，發(fā)現(xiàn)對LED顯示屏進行亮度測量，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個不同位置點，測量該9個位置點的亮度，再取其算術(shù)平均值作為該LED顯示屏的平均亮度LAV。在測量亮度的同時測量此時LED顯示屏所消耗的功率[7]，根據(jù)式（2）可計算得到該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 光污染評價

LED顯示屏在豐富廣告信息傳播、提升城市形象的同時，也可能帶來一些負面的影響，比如某些LED顯示屏安裝位置正對著住戶的窗戶，對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，過高的亮度會降低機動車駕駛員和行人對路面狀況的辨識能力，從而帶來交通隱患。因此對LED顯示屏進行光污染的評價就顯得尤為重要[8]。

為了準確評價LED顯示屏所造成的光污染，選擇在受光輻射影響的地點進行測量，如受光污染的居住建筑窗口處、機動車道上等，主要對照度和亮度進行考核。

測量照度時，為避免引入其他光源，照度計光探頭測量視角范圍最好不小于LED顯示屏的顯示面積；而進行亮度考核時，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個不同位置點（黑屏狀態(tài)下隨機選擇9個顯示模塊）分別進行亮度測量；同時由于播放的內(nèi)容不同也會使測得的照度值和亮度值不同，為此，進行相關(guān)試驗，在一定時間范圍內(nèi)對LED顯示屏進行連續(xù)多次測量。

在對著LED顯示屏的某住戶窗戶進行照度測量，第1次連續(xù)測量100次，測量時間大約5min，第2次連續(xù)測量200次，測量時間大約10min，第3次連續(xù)測量300次，測量時間大約15min，選取其最大值作為測量結(jié)果。如圖2、圖3和圖4所示，從測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)照度最大值（128lx）在第125個點測得。通過研究確定，照度最大值的測試方法為連續(xù)測量時間不低于10min，且測量次數(shù)不少于200次。

圖2 連續(xù)測得的100個照度值

圖3 連續(xù)測得的200個照度值

圖4 連續(xù)測得的300個照度值

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

圖5 連續(xù)測得的100個亮度值

圖6 連續(xù)測得的200個亮度值

圖7 連續(xù)測得的300個亮度值

5 主觀評價

LED顯示屏除了進行客觀參數(shù)的測試，還應進行主觀評價[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，因此主觀評價人員中非專業(yè)人士應占有一定比例。

研究發(fā)現(xiàn)，可以從播放靜態(tài)圖像和動態(tài)視頻時對LED顯示屏所反映出來的圖像細節(jié)進行質(zhì)量評分，包括清晰度、細膩程度、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、各基色最高亮度級和全亮最高亮度級狀態(tài)，觀察其是否有像素失控點（包括常亮點、盲點）及其數(shù)量和分布情況，并進行量化評分；播放其可顯示的各種格式文件，在不同距離、不同位置觀看，評估其最佳觀看距離和角度。

通過對LED顯示屏的主觀評價，對其整體質(zhì)量及其安裝在此環(huán)境下的效果，具有較為充分的了解，彌補在實驗室測量以及其他定量指標評價的不足。

6 結(jié)束語

LED顯示屏由于使用環(huán)境和體積的特殊性，無法在實驗室對其有個全面綜合的評價，而在使用場所進行現(xiàn)場測量是最為合理有效的評價方法。本文通過對亮度、亮度均勻性、能效、色度、色度均勻性、主觀評價、光污染等指標的測量，對現(xiàn)場使用的LED顯示屏質(zhì)量有一個全面綜合的了解。LED顯示屏市場的規(guī)范期待其現(xiàn)場的測量方法和指標要求標準的盡早頒布，以便消除各界在LED顯示屏現(xiàn)場測量領(lǐng)域存在的分歧，促進該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

[1]鮑勃·科羅曼，施端.淺析LED顯示屏[J].演藝科技，2012（9）：7-9.

[2]洪震.LED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展綜述[J].信息技術(shù)與標準化，2010（10）：22-25.

[3]陸榮慶.異形LED顯示屏技術(shù)指標探討[J].現(xiàn)代顯示，2012（9）：42-45.

[4]王文軍，尚慶虎.表貼和直插LED戶外全彩顯示屏性能分析[J].現(xiàn)代顯示，2013（4）：18-21.

[5]杜國球，陸建鋼，林志光，等.液晶顯示屏色度評價和研究[J].現(xiàn)代顯示，2013（4）：40-45.

[6]ANSI_ANSLG C78.377—2011.Specifications for the Chromaticity of Solid State Lighting Products[S].

[7]朱斌，姜玲玲.淺析全彩LED顯示屏功耗能效等級的劃分[J].現(xiàn)代顯示，2012（9）：27-32.

[8]周鋼，趙英，劉秀娟.LED顯示屏光安全及標準化研究[J].信息技術(shù)與標準化，2012（9）：47-50.

[9]程德詩，李達紅.全彩色LED顯示屏圖像質(zhì)量主觀評價方法探討[J].現(xiàn)代顯示，2012（9）：22-26.

[10]陳聽，耿偉.影響LED顯示屏視覺質(zhì)量的諸要素辨析[J].現(xiàn)代顯示，2012（9）：68-73.

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

國家質(zhì)檢總局科技計劃項目（2012QK044）

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