基于视觉舒适度的LED背光亮度自适应控制系统研究.pdf
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1、LED 研究基于视觉舒适度的 LED 背光亮度自适应控制系统研究曾平红,刘克友,闫德鑫(湖南交通工程学院,湖南 衡阳 421001)收稿日期:2023-02-15课题项目:湖南省科研项目(22C0940)作者简介:曾平红,男,湖南交通工程学院副教授,主要从事程序控制研究。摘要:LED 显示器的背光亮度和色温自适应控制系统实验表明,使用具备背光亮度和色温自适应控制功能的 LED 显示器,相较于使用普通的 LED 显示器,能显著降低眼部疲劳感、延长观看时间、提高观看质量。因此,建议在 LED 显示器的设计中加入背光亮度和色温自适应控制功能,并为用户提供多种自适应模式的选择,以满足不同的使用场景和需
2、求,从而提高用户的视觉舒适度、减轻眼部疲劳感、降低视觉健康风险。关键词:LED 背光;视觉舒适度;自适应控制;红外传感器LED Backlight Brightness Adaptive Control System Based on Visual ComfortZeng Pinghong,Liu Keyou,Yan Dexin(Hunan Traffic Engineering College,Hengyang 421001,Hunan,P.R.China)Abstract:The research and experiments on the adaptive control system
3、 for backlight brightness and color temperature of LED displays show that using LED displays with adaptive control functions for backlight brightness and color temperature can significantly reduce eye fatigue,prolong viewing time,and improve viewing quality compared to using ordinary LED displays.Th
4、erefore,it is recommended to incorporate adaptive control functions for backlight brightness and color temperature in the design of LED displays,and provide users with multiple adaptive modes to meet different usage scenarios and needs,thereby improving user visual comfort,reducing eye fatigue,and r
5、educing visual health risks.Keywords:LED backlight;visual comfort;adaptive control;infrared sensor 随着科技的不断发展,人们越来越离不开电子设备,如电脑、手机、平板等1。然而,长时间使用这些电子设备会给人们的眼睛带来不可避免的伤害,如眼部疲劳、视力下降等2-3。因此,如何提高人们在使用电子设备时的视觉舒适度和保护眼睛健康成为亟待解决的问题。近年来,LED 显示器作为一种常见的电子设备,因其较低的功耗、高对比度、色彩饱和度好等优点而被广泛应用4。为进一步提高 LED 显示器的用户体验,研究者开始关注
6、背光亮度和色温对视觉舒适度的影响。通过自适应控制 LED 显示器的背光亮度和色温,可以有效降低眼部疲劳感,提高观看体验。因此,自适应控制系统在 LED 显示器上的应用备受关注,并成为 LED 显示器设计和优化的一个重要方向。目前,已有研究针对 LED 显示器的背光亮度和色温自适应控制进行了探索,但对于用户视觉舒适度影响462023 年 6 月 灯与照明 第 47 卷第 2 期的研究还不够深入和系统。为解决 LED 背光的视觉舒适度问题,研究人员提出了许多方法。例如,使用颜色传感器和光谱分析仪来测量周围环境的亮度和色温,然后根据数据调整LED 背光的亮度和色温。虽然可以提高 LED 背光的视觉舒
7、适度,但需要高成本的传感器和复杂的算法,对于一些低端的电子产品来说并不实用。基于用户的视觉感受来调整 LED 背光的亮度和色温,不需要复杂的传感器和算法,但需要用户参与,并且可能无法满足所有用户的视觉需求。因此,文章旨在设计一个基于视觉舒适度的 LED 背光亮度和色温自适应控制系统,并通过相关实验,探究该控制系统对用户视觉舒适度的影响,为今后的 LED 显示器优化设计提供理论基础和实验支持。1材料与方法1.1 材料 实验材料为 15.6 英寸 LED 显示器,分辨率为1 9201 080。文章设计了一个基于光敏电阻和温度传感器的背光亮度和色温自适应控制系统。招募了 30名年龄在 1835 岁之
8、间、无眼部疾病和色盲色弱等视力缺陷的健康受试者。1.2 方法基于光敏电阻和温度传感器的背光亮度和色温自适应控制系统,根据环境光强度和温度变化,自动调节 LED 显示器的背光亮度和色温。将 30 名受试者随机分成两组,一组使用具备背光亮度和色温自适应控制功能的 LED 显示器,另一组使用普通的 LED 显示器。在观看屏幕一段时间后,对受试者的眼部疲劳感、观看时间和观看质量进行评价。记录受试者的眼部疲劳感评分、观看时间和观看质量评分,并进行统计分析。在实验过程中,受试者在相同的环境条件下,分别使用具备背光亮度和色温自适应控制功能的 LED 显示器和普通的 LED 显示器观看屏幕。每个受试者观看时间
9、为 30 min,随后填写相关的问卷和评分表,包括眼部疲劳感、观看时间和观看质量等指标。为避免测试结果的偏差,每个受试者的测试时间间隔在 14 d 以上。2结果与讨论实验结果表明,该系统可以在不同的环境下自适应调整 LED 背光的亮度和色温,从而提高视觉舒适度和用户满意度。与传统的 LED 背光控制方法相比,该系统可以缓解眼部疲劳和干涩等不适症状,更适合长时间使用。2.1 亮度自适应实验将 LED 显示器置于不同的亮度环境下,系统可以根据环境亮度自适应调整 LED 背光亮度。实验结果显示,在低光环境下,系统可以适当增加 LED 背光亮度,从而提高显示效果;在高光环境下,系统可以适当降低 LED
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