米家显示器挂灯专业测评与「非对称配光」研究

数码苦明基久已。

「屏幕挂灯」这一产品类型自明基 2017 年底推出 ScreenBar 以来逐渐被大众熟知。各路自媒体和 UP 主的产品评测总结来就一句话：产品是真香，价格是真贵。接近一千元的售价相信比很多人的显示器都贵得多。于是在评论区里总是有人呼唤「价格屠夫」小米，这不 6 月 3 号小米商城开启了众筹「米家显示器挂灯」，上线没几个小时就满额，淘宝咸鱼上价格已经炒至两百出头，还没现货，可见这个小众产品还是有很大市场需求的。

一、众筹故事

我对屏幕挂灯关注已久，6 月 3 号早上 10 点蹲点众筹下单，经过一个月的等待，昨天终于收到货了。

收到米家屏幕挂灯后，我发了个朋友圈问了问小伙伴们有没有明基的 ScreenBar，想借过来对比评测下，结果连「屏幕挂灯」都没几个人听说过。

屏幕挂灯不仅仅是屏幕上挂个灯，后者只能满足两个基本需求：

• 照亮环境。降低暗光环境中电脑屏幕对人眼的刺激，也就是当做氛围灯。我晚上躺在床上玩手机，也会打开床头的小夜灯。

• 照亮桌面。在显示器面前的桌面上工作和学习时，当做普通台灯。

大部分人的工作生活都离不开电脑，很多时候一天的的活动范围也就是显示器和面前的一亩三分地。而有的地方照明环境不是很好，尤其是日光灯在你背后上方，就会将你的影子投射到桌面上。在宿舍这种集体生活环境下，晚上不能开灯，长时间在黑暗环境中看显示器会造成眼疲劳，键盘不带背光的话敲对字都麻烦。

最简单的解决方法就是放一个桌面台灯，比如下面这个几乎是数码爱好者人手必备的米家 LED 台灯。

台灯占地方，而且将台灯放置在显示器前面的话，屏幕会反射台灯的光而且会照射人眼。于是采用「非对称光学设计」的屏幕挂灯这类产品出现了，最出名的就是明基的 ScreenBar，其产品介绍如下图所示，ScreenBar 发出的非对称光线既不会照到屏幕，也不会照到人眼。

此外，节省空间、色温亮度调节、角度调节、遥控、护眼、高显色指数等功能也是屏幕挂灯这类产品的重要卖点。

我本身是光学专业的，实验室有一些的测试仪器设备，下面我将聊一聊什么是「屏幕挂灯」和听着玄乎的「非对称光学设计」，米家显示器挂灯的上手体验与测试以及你需不需要一台屏幕挂灯。

二、非对称光学设计

第一次听说 ScreenBar「非对称光学设计」的时候觉得非常高大上，但仔细想想，ScreenBar 非对称光线路径不就是普通圆形光线转个方向，再加个遮光罩限制下光源出射角度吗？

明基没有进一步解释它的非对称光学设计，看评测里说是采用的反射式光学设计。根据小米显示器挂灯的详情介绍，其采用「定制光学透镜和精细蚀纹出光罩避免屏幕反光。」也就是透射式光学设计。

这些产品宣传和各类评测文章中都没有说清楚啥是非对称光学设计，为了搞清楚啥是「非对称光线」，我查阅了一些文献和专利。

2.1 对称配光

LED 作为第四代光源，它具有绿色环保、节能等诸多优点，在照明领域具有广泛的应用前景。大部分LED 光源的辐射角分布为 110°至 120° 的郎伯分布（入射能量以入射点为中心，在整个半球空间内向四周各向同性的反射能量的现象），如果没有经过配光设计，会形成面积较大的圆形光斑，能量分散。在路灯照明领域，会有大量的光散落到道路之外而没有被利用起来，而且会对远处的车辆或行人产生眩光。——程敏. 具有非对称配光特性的LED路灯的光学设计[D]. 大连工业大学, 2012.

为了达到更高效的利用光能及目标面的照度均匀分布等设计要求，通常使用透镜和反射镜使光源发出的光线通过折射、反射进行汇聚或发散，起到改变出光角度的大小从而改变照明面积和照度均匀性的作用。比如下图所示的一种对称蝙蝠翼的配光方式，是「对称配光方式」的一种。

但对于开车的驾驶员来说，当行车前方路灯出光角度 θ 超过 45° 时就会感受到直接眩光，当采取对称配光方式时，如果要想减小直接眩光的影响就应该适当减小 θ，而 θ 减小时，s 会随之减小，虽然这样能减小直接眩光的影响，但整个道路上所需的路灯数量也随之增加，提高了建造和维护成本。

2.2 非对称配光

为了解决在减小直接眩光的同时又不减小灯杆间距的矛盾，出现了「非对称配光」设计方案。

该论文设计方案效果如上图所示，路灯经过配光后将光源发出的 73% 的能量分配到 70° 角度照射的范围内，在行车方向一侧的照明角度不超过 45°，避免光线射入驾驶员眼睛造成眩光。

单颗 LED 光源模组的非对称光学设计系统如下图所示，可以看出来采用的是反射式方案。

在 2020 年 4 月公布一篇专利中，也提出了一种非对称透镜和灯具设计方法，如下图所示，通过设计特殊结构的透镜对 LED 光源同时进行折射和反射从而实现非对称的光线出射。——深圳市孔明科技有限公司.一种非对称透镜和灯具及其设计方法:CN201911261315.0[P].2020-04-03.

我找到了明基 ScreenBar 的专利，不过重点是结构介绍，非对称光路原理只字未提。——CN201711011176.7_ 苏州佳世达电通有限公司 佳世达科技股份有限公司_2017-10-25

我还找到了这次众筹的米家显示器挂灯的四件专利，是小米生态链企业青岛亿联客（Yeelight）于 19 年 6 月左右申请的，今年 2 月- 3 月已全部授权。核心专利中挂灯的原理如下图所示，出光罩和灯板之间的光学透镜起到均光和改变光线出射方向的作用，配合灯板倾斜设置使光线打在显示器的前下端的键盘区和阅读区，减少了打在显示器的光线，避免显示器过亮，从而减缓了电脑办公人员的视觉疲劳。——青岛亿联客信息技术有限公司.一种显示器挂灯:CN201920957966.2[P].2020-02-07.

米家显示器挂灯采用的是透射式方案，从而避开明基的反射式专利，不过并没有指出核心的光学透镜是如何设计的。

三、米家显示器挂灯开箱

我收货还是蛮早的，本想着抢个众筹首发开箱，没想到吭哧吭哧拍完照排完版，站内已经一大堆晒单了。关于开箱晒单我就不过多地介绍了，说几个我觉得有意思的地方。

首先是外包装一改之前米家产品纯白的设计，深灰酷黑的配色有点传统机械键盘包装那种硬派风格。

灯管于基座采用磁吸触点连接，基座很重，手持灯管轻轻晃动就能将基座甩掉，不方便手持照明使用。

Type-C 充电接口朝上，要是接口能隐藏在基座后面的话正面看上去会更美观。

我用的 DELL 显示器边框较窄，挂灯基座挂在屏幕上会遮挡一部分内容，变成了刘海屏。

最后说说这个被吹爆的调节旋钮，类肤手感，旋转阻尼恰到好处，分量十足。采用 2.4G 无线通信，附赠两节五号双鹿电池（一直一个疑问：包括小夜灯和各类遥控器都是附赠的双鹿电池，咋不用小米自家的呢？）电池据说能续航两年。比左边这个音箱音量调节旋钮质感好太多。

旋钮没有指示灯，也没有 LOGO 和其他文字说明，只有打开后盖的两个图标。你说说下图上的图标是顺时针打开后盖还是逆时针打开？我第一反应是顺时针锁住，逆时针打开，搞半天都打不开电池仓，网上搜了一下不少小伙伴也遇到了这个问题，要以上面小三角箭头指示为准，刚好相反。不过就算方向拧对了，要取下也得废般功夫，底座本身是转动的，电池盖上又没有凹槽，得用指甲抠下来。典型地为了设计美观丧失了部分实用性。

四、使用体验与测试

我宿舍的位置靠门远窗，本身光照条件不是很好，我对光线有重度需求，前后在床底板上安装了三个吸顶灯，通过三开单控墙壁开关控制，后来又购入19.9 包邮的 OPPLE 酷毙灯，磁吸在书架上朝向墙壁，充当背景灯。

其实我现在的设计以已经满足照明需求了，奈何 169 元的米家显示器挂灯价格还是太香了。

4.1 光路形状

在我看来，非对称光学设计就是光线的出射方向相对于参考线是非对称的，且光强也应该是非对称分布。具体到屏幕挂灯，需要光线能量集中于桌面阅读区域，而竖直方向靠近屏幕没有光线，远离屏幕方向光线夹角不能超过人眼避，从而避免屏幕反射光和灯源直射光进入人眼造成眩光。

在黑暗环境中将挂灯靠近墙面。直接拍摄光路形状，可以看出能量集中在斜 30°- 45°，水平方向光强很弱，不会直射人眼，不过竖直方向上并没有明显界线，挂灯背后区域仍然被照亮了。

日常使用中，大部分情况下不会感知到光线照射到屏幕上的眩光，而当画面较暗时，显示器上的灰尘和污渍会被照的清清楚楚，导致我经常要擦屏幕。（顺便再吐槽一下，显示器一定得买雾面屏的，牺牲点屏幕亮度。千万别买镜面屏！屏幕画面较暗时跟个镜子似的，桌子上的物品反射的清清楚楚。）

我没有借到明基和其他品牌的挂灯，借用下知乎齐大圣和微博王奔宏的几款挂灯产品的实拍照片，其中小米的实拍照片跟我类似。明基的光线分区明显，水平光线角度更低，不过竖直方向左侧后方依旧被照亮，实测中明基ScreenBar 也有类似照亮屏幕灰尘的问题。

根据知乎姜兆宁（Yeelight CEO）的说法，明基截止线很明显，让用户非常直观的感受到非对称光，是非常聪明和讨巧的设计方法，而米家挂灯添加了柔光片是为了让键盘区域和桌面最亮，工作面照度过度柔和，拆了柔光罩也能拍出更加明显的截止线。他说从最强光线走向来看，两者都是非对称光。

根据微博王奔宏晒出的明基和米家产品横截面，看上去采用透射式方案的米家挂灯更加复杂。

4.2 光强

我本身是光学专业的，刚好借用下实验室的仪器设备对米家显示器挂灯来做个体检，同时请上米家 LED 台灯和 OPPLE 酷毙灯做个对照。

常见可调色温的 LED 灯都是由色温 3000K 的暖黄灯珠和 色温 5700K 的冷白灯珠组成的，通过调节两组灯珠的亮度占比来调节色温。

明基 ScreenBar 的光通量是 300lm@2700k / 320lm@6500k，米家挂灯是 270lm@3900K，上面那个 Yeelight CEO 贴出的测试数据中，明基的照度离屏幕越远越小，而米家的照度是先大后小，而且在 25cm-30cm 范围内比明基的照度还高，不过宣传界面里面关于亮度却并未提及，而明基作为了主要卖点之一。

米家显示器挂灯使用了 80 颗 0.2W 的 LED 模块，额定功率 5W；米家台灯是 42 颗 0.15W 的 LED 模块，额定功率 6W。我使用 International Light 的辐照计分别测试三种灯具的白光和黄光强度。

测试方法如下：展开米家台灯的灯臂平行于桌面，将辐照计的探头平放于灯源正下方，另外两款灯具手持平放于同样高度，分别测试白光和黄光的最大强度，结果如下：

米家台灯和酷毙灯的强度相差不大，米家挂灯强度是米家台灯的两倍，看来米家显示器挂灯的亮度还是可以的。

三款灯具都支持亮度调节，那高速快门看 OPPLE 酷毙灯的频闪非常厉害，长时间会造成眼疲劳，米家的两款灯都没有频闪。

4.3 光谱范围

显色指数（Ra）是指物体在光源的照射下，其原本色彩还原的能力，太阳光的显色指数定义为 100，显色指数超过 90 都视为优良，其中明基 ScreenBar 为 Ra95，米家屏幕挂灯为 Ra90。

实验室没有直接测量显色指数的设备，光所发射的光谱内容决定光源的光色，光谱组成较广的光源较有可能提供较佳的显色品质。于是我测了下三个灯的光谱范围。使用的是海洋光学的光纤光谱仪。

三种灯具的白光测试结果如下：

三种灯具的光谱覆盖范围都差不多，为 450nm-700nm 的连续光谱。米家挂灯的光谱分布更加均匀，米家台灯在 450nm 还有一处特征峰。米家挂灯和酷毙灯的光谱峰值都在 600nm 左右，米家台灯则在 550nm 处。米家屏幕挂灯显色指数为 90，米家台灯没标，查到的资料说是 83，酷毙灯肯定是最差劲的。光谱曲线和显色指数貌似没啥直接关系，百度上说可以通过光谱计算得到显色指数。

4.4 光强变化

为了验证是否为非对称光学设计，接下来用 Thorlabs 的光功率计测量不同角度下的光强值。

使用课题组的目标反射特性测试装置，控制电控转台，从 -30° 到 +90° 每隔 3° 测试光强并记录数据。

测试结果绘制成下图曲线。

在负角度和超过 70° 的范围内光强值都较小，也就是挂灯会有少量的光线照到屏幕和人眼。

强度极大值在 +30°，也就是显示器面前桌面的阅读区域，不过两侧的强度值几乎以 +30° 中心对称，感觉像我之前说到的把 LED 的出光面旋转了一定的角度，至于这样是不是「非对称光学设计」我就不知道了。

其实吧，我把酷毙灯吸在书架下面，用黑纸做了个遮光罩挡了挡，感觉也差不多...

四、总结

屏幕挂灯是一类小众产品，明基的 ScreenBar 长期处于垄断地位，一方面也教育了市场。最近一年倍思、美的等厂商也纷纷推出了百元价位的类似产品，不过只得其形，未得其神，就是普通台灯换了挂灯的外观，只有小米敢明确宣传自己是「非对称设计」，至于米家这款显示器挂灯是不是明基 ScreenBar 的平价替代品呢，我没有使用过明基的产品，也就不知道米家两成的价格能实现了明基几成的功力。

169 元我觉得挺值，做工、颜值、调节旋钮都令我满意，毕竟一台普通米家台灯也要差不多的价格，明基 ScreenBar 的销量想必也会受到不小的影响，更别说倍思、美的这类同处于百元价位的厂家了。200 以内号称非对称光线的屏幕挂灯也没得其他可选。

我的光强测试结果表明米家挂灯似乎不是非对称光学设计，不过基本满足了「不照到人眼」与「不照到屏幕」两大要求，与明基相比少了光线传感器来自动调节色温和亮度，据说米家显示器挂灯还有个尚未发布的 pro 版本，支持接入米家 APP，配合小米智能家居的各类传感器将会有更多的玩法。

如果你也是长期在电脑桌上工作学习，并且环境光线也不是很好，可以入手一台挂灯来改善光照环境。如果你没这方面的需求就没必要买一台来尝尝鲜了，挂灯跟普通台灯相比并没有质的提升，长期闲置挂在屏幕上还碍眼呢。

文中如有错误欢迎指出讨论，感谢观看~

参考文献：

[1] 程敏. 具有非对称配光特性的LED路灯的光学设计[D]. 大连工业大学, 2012.

[2] 深圳市孔明科技有限公司.一种非对称透镜和灯具及其设计方法:CN201911261315.0[P].2020-04-03.

[3] 苏州佳世达电通有限公司.夹灯配件及夹灯.CN201711011176.7[P].2017-10-25

[4] 青岛亿联客信息技术有限公司.一种显示器挂灯:CN201920957966.2[P].2020-02-07.

[5] 知乎.小米屏幕挂灯是否涉及虚假宣传？齊大圣与姜兆宁的回答.

[6] 微博.什么是非对称光源？小米/明基/倍思屏幕挂灯深度对比评测.王奔宏