操作中にディスプレイが暗くなる最大のトリガーが、iPhone本体の発熱に伴う画面暗転(サーマルスロットリング)です。高画質な3Dグラフィックを多用するゲームアプリのプレイ中や、炎天下の直射日光下でカメラ撮影を行っている際、背面が熱くなると同時に画面が急激に暗くなります。
プロセッサ(SoC)が高負荷でフル稼働すると、チップセット内部の温度が急上昇します。iPhoneはファンなどの物理冷却機構を持たないため、熱を筐体全体から逃がすしかありません。その際、最も電力を消費し熱を発するコンポーネントの一つであるディスプレイのバックライト(有機ELの発光素子)出力を絞ることで、強制的に発熱を抑え込む仕組みになっています。
また、外気温が高い夏場や車内ホルダーに固定した状態では、外からの熱によって限界温度へ一気に達してしまいます。この場合、設定をいくら変更しても内部温度が下がるまでは明るさが戻りません。急激な冷却(保冷剤の使用など)は内部結露を招いて基板を破壊する危険があるため、ケースを外し、風通しの良い日陰で自然放熱させるのが鉄則です。