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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。
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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