LED显示屏现场测试方法研究

葛莉荭

（厦门市产品质量监督检验院，福建 厦门 361100）

LED显示屏现场测试方法研究

葛莉荭

（厦门市产品质量监督检验院，福建 厦门 361100）

为更客观合理地评价已安装在各种场合的LED显示屏质量，采用现场测试方法，研究探讨能正确反映其质量水平的各指标的测试方法，包括亮度、色度、能效、光污染和主观评价。测试方法的设置充分考虑到现场实际的测试条件，具备可操作性，弥补在实验室测试的不足之处，方便生产厂商及业主。

LED显示屏；现场测试方法；亮度；主观；能效；色度；光污染

0 引 言

与传统的PDP或者LCD显示产品相比，LED显示屏的尺寸和形状都不受限制，可按要求制作任意尺寸的产品，还可根据现场安装场地的形状制作成平面或弧形的产品，同时还具有视角广、亮度高和色彩艳丽等特点；因此，LED显示屏越来越广泛地被应用于户外广告宣传、体育场馆信息显示和广场大屏幕显示等场合[1]。

许多城市的交通主次干道、主要商圈的交叉路口、机场、大厦广场甚至公司展厅里都安装上LED显示屏，但许多业主和厂家在验收时都遇到了困难。因为LED显示屏一般体积较大，安装高度高，不可能整体地搬到实验室进行检验，而如果只把其中几个模块拆下来，送到实验室中检验，又不能充分、真实地反应整屏的效果，因此业主和厂家都希望采用现场验收的方式。要对LED显示屏进行现场测试，必将受到现场条件的限制，比如有些LED显示屏安装在大厦外墙上，安装的高度有20～30m高，无法测量其法线方向的相关指标；而有些LED显示屏安装在交通繁忙的路口，对其进行测量将对交通产生一定的影响，同时测试人员在测试时也存在一定的安全隐患。

针对LED显示屏现场测试条件的特殊性应制定出合适的测试方法，既能全面综合地评价LED显示屏的质量，又具有实际可操作性。本文从亮度、色度、能效、光污染、主观评价等方面进行研究[2]，探讨在现场测试条件下如何测试这些参数，以及这些指标对其质量的影响。

1 亮度评价

对于已安装在指定场所的LED显示屏，人们最为关心的是其显示的亮度和亮度均匀性。目前，国内涉及LED显示屏亮度、亮度均匀性等光度性能测试方法的标准主要有行业标准SJ/T 11281—2007《发光二极管（LED）显示屏测试方法》，该标准适合于实验室测试，因为该标准要求测量LED显示屏法线方向的亮度，而实际在LED显示屏安装完成后，探头很难对准法线方向，可操作性较差；另外，户外LED显示屏和室内大型LED显示屏的观看者一般是仰视屏幕，仅靠测量法线方向的光度性能无法体现实际使用过程中观看者的真实感受，缺乏实际意义；而且LED显示屏具有可拼接的特点，不但可以做成超大屏幕，而且可以做成弧形屏幕以扩大可视范围和增强视觉效果，但现有标准均未对这种特殊形状的屏幕的测试做出规定[3]。

基于以上几点考虑，测试时从广大受众的角度出发，测试位置和角度选取广大受众经常使用到的方式。首先确定测试位置，固定亮度计，然后通过旋转亮度计，调节亮度计的角度，使其对准LED显示屏的不同位置（如9点法）进行测量，最后进行亮度和亮度均匀性的评估。通过这种测试方式，模拟受众在观看该LED显示屏时实际感受到的真实效果，能更有效合理地对LED显示屏的质量进行评估[4]。

2 色度评价

LED具有色彩还原性好这一重要特性。有些厂家未能正确利用LED色域广的优点，一味地追求高亮度，导致生产的全彩LED显示屏白得刺眼，画面失真，在播放信息时甚至让经过的受众都感觉不舒服[5]。

针对此现象，可以对其进行色度指标考核，如果色度指标能符合相应要求，则说明其色彩配比比较合适，不会造成不适感。对全彩LED显示屏的中心位置进行相关色温和色品坐标的测量，要求测得的相关色温不大于6500K，这样就可以避免全彩LED显示屏色调过冷，同时要求色品坐标在美国能源之星规定的四边形范围内，或者MacAdam椭圆范围内（见图1）[6]。

图1 CIE 1931年色品图中x,y容差

有些全彩LED显示屏显示的画面色彩不均，在全白画面状态下看起来花花绿绿的。因为全彩LED显示屏一般是通过红、绿、蓝三基色不同比例调成白光的，如果三基色比例不合适，显示的画面就不均匀。研究发现可以通过测量不同位置的色品坐标（uA，νA）和（uB，μB），选取2个颜色差别最大的位置点，按照式（1）计算其色度差，值越小，说明LED显示屏显示画面的色彩均匀性越好。

3 能效评价

相同的显示效果，不同的LED显示屏耗电量可能不同。在全球极力倡导节能减排和绿色环保的今天，对LED显示屏进行能源效率的评价具有重要意义。

对于发光产品，能源效率一般采用流明效率进行评价。但在LED显示屏安装使用现场，要测量LED显示屏的光通量极为困难，而对其进行亮度的测量则较为容易。通过研究亮度和光通量定义，发现对LED显示屏进行亮度测量，将亮度值乘以该LED显示屏的发光面积和半球面度，所得的结果即为光通量。

由于LED显示屏的面积一般较大，可能存在一定的亮度不均匀性。为了更客观合理地考核LED显示屏的能效，在LED显示屏全亮状态下，在全屏范围内任意离散抽取9个不同位置点，测量该9个位置点的亮度，再取其算术平均值作为该LED显示屏的平均亮度LAV。在测量亮度的同时测量此时LED显示屏所消耗的功率[7]，根据式（2）可计算得到该LED显示屏的能源效率η，单位为lm/W。

式中：π——立体角，sr；

S——LED显示屏的有效发光面积，m2；

LAV——LED显示屏的平均亮度，cd/m2；

P——LED显示屏的最大消耗功率，W。

4 光污染评价

LED显示屏在丰富广告信息传播、提升城市形象的同时，也可能带来一些负面的影响，比如某些LED显示屏安装位置正对着住户的窗户，对该住户的正常生活和休息造成一定程度的影响；类似的情况还有在交通繁忙的路口安装高亮度的LED显示屏，过高的亮度会降低机动车驾驶员和行人对路面状况的辨识能力，从而带来交通隐患。因此对LED显示屏进行光污染的评价就显得尤为重要[8]。

为了准确评价LED显示屏所造成的光污染，选择在受光辐射影响的地点进行测量，如受光污染的居住建筑窗口处、机动车道上等，主要对照度和亮度进行考核。

测量照度时，为避免引入其他光源，照度计光探头测量视角范围最好不小于LED显示屏的显示面积；而进行亮度考核时，由于LED显示屏不同区域的亮度值存在一定的差异，可以在LED显示屏全屏范围内任意离散抽取9个不同位置点（黑屏状态下随机选择9个显示模块）分别进行亮度测量；同时由于播放的内容不同也会使测得的照度值和亮度值不同，为此，进行相关试验，在一定时间范围内对LED显示屏进行连续多次测量。

在对着LED显示屏的某住户窗户进行照度测量，第1次连续测量100次，测量时间大约5min，第2次连续测量200次，测量时间大约10min，第3次连续测量300次，测量时间大约15min，选取其最大值作为测量结果。如图2、图3和图4所示，从测量结果发现照度最大值（128lx）在第125个点测得。通过研究确定，照度最大值的测试方法为连续测量时间不低于10min，且测量次数不少于200次。

图2 连续测得的100个照度值

图3 连续测得的200个照度值

图4 连续测得的300个照度值

进行亮度测量时，第1次连续测量100次，测量时间大约10 min，第2次连续测量200次，测量时间大约20min，第3次连续测量300次，测量时间大约30min，选取其最大值作为测量结果。如图5、图6和图7所示，从测量结果可知测得的亮度最大值（5145cd/m2）在第102个点。通过多次试验，确定亮度最大值的测试方法为连续测量时间不低于20 min，且测量次数不少于200次。

图5 连续测得的100个亮度值

图6 连续测得的200个亮度值

图7 连续测得的300个亮度值

5 主观评价

LED显示屏除了进行客观参数的测试，还应进行主观评价[9]。由于LED显示屏的安装并不仅仅是专门供专业人士所使用，广大的非专业人士也是LED显示屏的使用者，因此主观评价人员中非专业人士应占有一定比例。

研究发现，可以从播放静态图像和动态视频时对LED显示屏所反映出来的图像细节进行质量评分，包括清晰度、细腻程度、层次感、稳定性、虚影现象等方面，以及是否存在拖影、重影、马赛克等现象[10]；调节LED显示屏分别处于黑屏、各基色最高亮度级和全亮最高亮度级状态，观察其是否有像素失控点（包括常亮点、盲点）及其数量和分布情况，并进行量化评分；播放其可显示的各种格式文件，在不同距离、不同位置观看，评估其最佳观看距离和角度。

通过对LED显示屏的主观评价，对其整体质量及其安装在此环境下的效果，具有较为充分的了解，弥补在实验室测量以及其他定量指标评价的不足。

6 结束语

LED显示屏由于使用环境和体积的特殊性，无法在实验室对其有个全面综合的评价，而在使用场所进行现场测量是最为合理有效的评价方法。本文通过对亮度、亮度均匀性、能效、色度、色度均匀性、主观评价、光污染等指标的测量，对现场使用的LED显示屏质量有一个全面综合的了解。LED显示屏市场的规范期待其现场的测量方法和指标要求标准的尽早颁布，以便消除各界在LED显示屏现场测量领域存在的分歧，促进该产业的发展。

[1]鲍勃·科罗曼，施端.浅析LED显示屏[J].演艺科技，2012（9）：7-9.

[2]洪震.LED显示屏产业发展综述[J].信息技术与标准化，2010（10）：22-25.

[3]陆荣庆.异形LED显示屏技术指标探讨[J].现代显示，2012（9）：42-45.

[4]王文军，尚庆虎.表贴和直插LED户外全彩显示屏性能分析[J].现代显示，2013（4）：18-21.

[5]杜国球，陆建钢，林志光，等.液晶显示屏色度评价和研究[J].现代显示，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.浅析全彩LED显示屏功耗能效等级的划分[J].现代显示，2012（9）：27-32.

[8]周钢，赵英，刘秀娟.LED显示屏光安全及标准化研究[J].信息技术与标准化，2012（9）：47-50.

[9]程德诗，李达红.全彩色LED显示屏图像质量主观评价方法探讨[J].现代显示，2012（9）：22-26.

[10]陈听，耿伟.影响LED显示屏视觉质量的诸要素辨析[J].现代显示，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

国家质检总局科技计划项目（2012QK044）

葛莉荭（1977-），女，福建建瓯市人，高级工程师，硕士，主要从事LED及其应用产品的测试工作。