體育館LED顯示屏的光色參數(shù)測(cè)量

 摘要：該文主要通過體育場(chǎng)館中LED 顯示屏的測(cè)量實(shí)例，介紹了廣州亞運(yùn)會(huì)網(wǎng)球場(chǎng)等體育場(chǎng)館中LED 顯示屏的亮度、對(duì)比度、白場(chǎng)色品坐標(biāo)、色溫、亮度均勻度、基色主波長和視角等重要參數(shù)的檢測(cè)方法方案，總結(jié)了體育場(chǎng)館LED 顯示屏檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)提出了一些建議。

0 引言

自2010 年5 月起，廣州計(jì)量檢測(cè)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(cè)中心，全面開展廣州亞運(yùn)場(chǎng)館檢測(cè)工作，其中便包括部分亞運(yùn)場(chǎng)館中LED 顯示屏的檢測(cè)工作。

1 LED 顯示屏主要參數(shù)的檢測(cè)實(shí)例分析

目前關(guān)于體育場(chǎng)館中LED 顯示屏的檢測(cè)，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(cè)的實(shí)例分析。

1.1 顯示屏亮度和對(duì)比度的檢測(cè)

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。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。

檢測(cè)依據(jù)TY/T 1001.1-2005《體育場(chǎng)館設(shè)備使用要求及方法第1 部分：LED 顯示屏》，對(duì)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(cè)。

在球場(chǎng)場(chǎng)地尺寸檢測(cè)中，使用一級(jí)光亮度計(jì)進(jìn)行，按照?qǐng)D1 的現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)圖布置測(cè)量點(diǎn)。在背景照度小于20 lx 條件下，利用檢定合格的一級(jí)亮度計(jì)(亮度計(jì)探頭始終聚焦于各LED 顯示屏上的各點(diǎn))在距顯示屏對(duì)角線長度4~10 倍距離的范圍內(nèi)測(cè)量各點(diǎn)的最大亮度值Lv 亮和黑屏狀態(tài)下Lv 黑，再利用公式：

計(jì)算出LED 顯示屏黑屏狀態(tài)下的平均亮度值Lv 黑，利用對(duì)比度=(Lv 亮-Lv 黑)/Lv 黑計(jì)算對(duì)比度值，測(cè)量結(jié)果如表1 和表2 所示。

表1 LED 顯示屏亮度

表2 LED 顯示屏對(duì)比度

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

1.2 白場(chǎng)色品坐標(biāo)與色溫的檢測(cè)

檢測(cè)依據(jù)TY/T 1001.1-2005《體育場(chǎng)館設(shè)備使用要求及方法第1 部分：LED 顯示屏》，按照?qǐng)D1 的現(xiàn)場(chǎng)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(cè)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(cè)-x 標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出LED 顯示屏各點(diǎn)的白場(chǎng)色品示值誤差。該次測(cè)量色度是將顯示屏調(diào)至白平衡狀態(tài)，色溫為9 300 K 的條件下進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表3 和表4 所示。單項(xiàng)檢測(cè)結(jié)論表明LED 顯示屏的白場(chǎng)色品坐標(biāo)項(xiàng)目合格。

表3 LED 顯示屏白場(chǎng)色品坐標(biāo)

表4 LED 顯示屏白場(chǎng)色溫

圖1 網(wǎng)球LED顯示屏布點(diǎn)圖

1.3 亮度均勻度和基色主波長

按照亮度的測(cè)量方法測(cè)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%，LED 顯示屏亮度均勻性項(xiàng)目合格。

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

按照亮度的測(cè)量方法測(cè)出LED 屏在紅、綠、藍(lán)各基色的色品坐標(biāo)，將測(cè)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=0.333 3,y0=0.333 3)。

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(duì)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(cè)量結(jié)果如表9~表11所示?？傻肔ED 顯示屏基色主波長誤差項(xiàng)目合格。

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

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(jí)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。

1.4 視角

在與顯示屏同質(zhì)的模塊上任選一處作為測(cè)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(cè)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。

選用檢定合格的一級(jí)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(chǎng)館顯示屏的水平視角≥±50°，垂直上視角≥10°，下視角≥20°。測(cè)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(cè)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°。

2 對(duì)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的建議

(1)TY/T 1001.1-2005《體育場(chǎng)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(duì)比度"中對(duì)測(cè)試環(huán)境照度的要求為"光學(xué)性能測(cè)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(duì)比度=(Lv 亮-Lv 黑)/Lv 黑計(jì)算出對(duì)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(cè)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(duì)比度才有可比性。

(2)TY/T 1001.1-2005《體育場(chǎng)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(duì)角線長度4~10 倍距離內(nèi)，最高灰度級(jí)和最高亮度級(jí)下測(cè)量的亮度Lmax 與顯示屏全黑情況下測(cè)得的背景亮度LD之差為最大亮度。測(cè)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(chǎng)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(cè)出顯示屏正常工作時(shí)的亮度平均值",建議要測(cè)最高對(duì)比度，改為"顯示屏在一定的環(huán)境照度下，先測(cè)出顯示屏正常工作時(shí)，最高灰度級(jí)和最高亮度級(jí)下最大亮度的平均值".

(4)TY/T 1001.1-2005《體育場(chǎng)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(cè)量方法同6.5.2",建議亮度均勻度測(cè)量方法具體應(yīng)如下：按照亮度的測(cè)量方法測(cè)出LED 屏在紅、綠、藍(lán)色(在最高灰度級(jí)、最高亮度級(jí)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(chǎng)館中LED 顯示屏的檢測(cè)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。