Měření světla pro LED, displeje a optické zdroje světla
Měření světla pro LED a displeje kvantifikuje, kolik optického záření zdroj vyzařuje a jak je toto záření vnímáno lidským okem nebo obrazovým senzorem. Ústředním technickým cílem je metrologicky návazné oddělení radiometrických veličin (fyzicky přítomný zářivý výkon) a fotometrických veličin (jas vážený citlivostí oka). Ústředním problémem je skutečnost, že se oba hodnoticí systémy u úzkopásmových zdrojů - barevných LED, OLED subpixelů, displejů konvertovaných pomocí kvantových teček - výrazně rozcházejí a jednoduchý širokopásmový senzor tento rozdíl spolehlivě nerozliší. Rozhodujícími fyzikálními veličinami jsou proto zářivý tok, světelný tok, jas, barevné souřadnice, špičková vlnová délka a u spínaných zdrojů časová modulace jasu. Pouze spektrálně rozlišené měření poskytuje všechny z něj odvozené veličiny konzistentně.
Jak se vyvíjí technologie LED a displejů?
Technologický obraz Mezinárodní energetické agentury stojí na pevnějších základech: osvětlení představuje přibližně 8 % celosvětové poptávky po elektřině v budovách a venkovních aplikacích (okolo 2 200 TWh, 2024); průměrná světelná účinnost dnes prodávaných LED se od roku 2015 téměř zdvojnásobila na téměř 100 lm/W, přičemž špičkové produkty dosahují až 230 lm/W (IEA, 2026). Přibližně 110 zemí má nyní závazné minimální požadavky na energetickou účinnost (MEPS) pro osvětlení. Pro měřicí techniku tento vývoj znamená přechod od interní kontroly kvality k regulatorně uznatelnému, průkaznému testování: světelná účinnost, barevný bod a chování při stárnutí musí být stále častěji dokumentovány normativně vyhovujícím a metrologicky návazným způsobem, nikoli pouze interně ověřovány z hlediska plauzibility.
Dalším hnacím faktorem je nařízení EU o ekodesignu (EU) 2019/2021 pro elektronické displeje, které od roku 2023 mimo jiné předepisuje samostatnou třídu účinnosti pro micro-LED displeje a pevné požadavky na maximální bílou svítivost při definované osvětlenosti okolí (100 lx) (EUR-Lex, nařízení (EU) 2019/2021). Revize tohoto rámce probíhá od listopadu 2024; Evropská komise plánuje návrhy na začátek roku 2026 (Evropská komise, 2024). Růst trhu v oblasti mini-/micro-LED a OLED se tak setkává se zpřísňující se regulatorní povinností testování – společně zvyšují požadavky na přesnost měření, spektrální rozlišení a automatizaci ve výrobě a vstupní kontrole.
Přechod od diskrétních LED modulů k přímým emitorům micro-LED posouvá úlohu testování z úrovně panelu na úroveň jednotlivých emitorů: při milionech subpixelů na displej se 100% inline kontrola jednotlivých emitorů stává předpokladem ekonomické výroby, protože koncepty opravy a redundance fungují pouze tehdy, jsou-li defekty lokalizovány bez mezer (Yu et al., Journal of Physics D: Applied Physics, 2024). Mini-LED podsvícení s lokálním stmíváním vyžaduje měřicí systémy s velmi vysokým dynamickým rozsahem, protože hodnocení rozptýleného světla (blooming) vyžaduje měření světlých i extrémně tmavých oblastí obrazu ve stejné konfiguraci. U OLED displejů normativní zakotvení testů burn-in a image-sticking (IEC 62341-5-3, 2. vydání) podněcuje standardizaci dlouhodobého měření s vyhodnocením barevné odchylky podle CIEDE2000. Displeje na bázi kvantových tečk (QD-OLED, QLED) posouvají kolorimetrické testování od filtrových kolorimetrů ke spektrálně rozlišujícím metodám, protože jejich úzkopásmové primární barvy (FWHM 20–40 nm) zesilují aproximační chyby klasických třífiltrových senzorů. Z regulatorního hlediska nařízení EU o ekodesignu (EU) 2019/2020 pro světelné zdroje postupně zpřísňuje limity blikání a stroboskopického efektu – SVM ≤ 0,9 od září 2021, SVM ≤ 0,4 od září 2024 –, čímž se časově rozlišené měření světla stává povinným regulatorním testem, a nikoli volitelným doplňkem (EUR-Lex, konsolidovaná verze). Samotná regulace ekodesignu a energetického označování elektronických displejů se v současnosti reviduje, návrhy se očekávají na začátku roku 2026 s deklarovaným zaměřením na trvanlivost a opravitelnost (Evropská komise, 2024).
Velikosti trhu, tempa růstu a zdroje pro tuto oblast použití jsou shrnuty na stránce Vývoj trhu UV technologie.
Jak funguje fotometrické a radiometrické hodnocení optického záření
Radiometrické veličiny - ozářenost, zář, zářivý tok - popisují fyzicky přítomný zářivý výkon nezávisle na lidském oku. Fotometrické veličiny - osvětlenost, jas, světelný tok - popisují tentýž proces vážený spektrální světelnou účinností V(λ) lidského oka. V(λ) je mimo přibližně 380 až 780 nm nulová: záření v tomto rozsahu fyzicky existuje, ale fotometricky se neuplatňuje, přesto může způsobovat stárnutí materiálu, fotobiologické účinky nebo odezvu senzoru. Přepočet probíhá pomocí konstanty Km = 683 lm/W, definované v maximu V(λ) při 555 nm (CIE 018:2019). Protože V(λ) je pevně stanovená, tabelovaná křivka, umožňuje spektrálně rozlišené měření odvodit jak radiometrické, tak fotometrické veličiny, jakož i barevné souřadnice, teplotu chromatičnosti a index podání barev - opačná cesta, tedy z jediného fotometrického čísla zpět ke spektru, není možná.
Jaké technologie se používají pro generování světla a zobrazování obrazu?
Displeje a LED se zásadně liší způsobem, jakým je generováno a modulováno světlo. Pro měřicí techniku je důležité, zda zdroj vyzařuje širokopásmové nebo úzkopásmové světlo, zda je samosvítící nebo podsvícený a jak je řízen v čase.
| Technologie | Charakteristika | Výhody | Omezení | Typické použití |
|---|---|---|---|---|
| LCD s LED podsvícením | Světelná clona (tekuté krystaly) moduluje samostatné podsvícení; barevné filtry generují základní barvy | Vyzrálá technologie, dosažitelný vysoký špičkový jas, nízké výrobní náklady | Bez lokálního stmívání není dosaženo skutečné černé; kontrast a barevný bod závisí na úhlu pohledu | Monitory, televizory, digitální signage |
| OLED | Vrstvy organických polovodičů samy vyzařují světlo; každý subpixel lze řídit individuálně | Skutečná černá díky vypnutým pixelům, vysoký kontrast, malá hloubka modulu | Individuální stárnutí pixelů (vypálení obrazu/image sticking), omezený špičkový jas při trvalém provozu | Smartphony, prémiové televizory, medicínské monitory |
| QD-OLED / QLED | Modré OLED nebo LED záření je přeměněno tištěnými kvantovými tečkami na červenou/zelenou s velmi úzkou spektrální FWHM 20–40 nm (Samsung Display, 2023) | Velmi široký barevný gamut díky úzkopásmovým základním barvám | Úzká šířka pásma zvyšuje riziko spektrálně způsobených chyb měření barev u nevhodných senzorů | Vysoce kvalitní televizory, barevně kritické monitory |
| Podsvícení Mini-LED | Velikost LED čipu kolem 100 µm, mnoho individuálně adresovatelných stmívacích zón za LCD panelem (Allion Labs, 2023) | Výrazně vyšší kontrast než u konvenčního LCD, vysoký špičkový jas | Rozptýlené světlo mezi zónami („blooming"/halo efekt) při přechodech ze světla do tmy | Vysoce kvalitní LCD televizory a monitory |
| Micro-LED | Přímo vyzařující LED čipy (kolem 10 µm) tvoří samotné pixely bez podsvícení nebo organické vrstvy (Allion Labs, 2023) | Velmi vysoký špičkový jas, žádná organická degradace, dlouhá životnost | Hromadný přenos milionů čipů s velmi vysokými nároky na výtěžnost a opravitelnost | Velkoformátové displeje, budoucí AR/VR mikrodispleje, automobilový průmysl |
Které procesní veličiny jsou rozhodující pro měření LED a displejů
Světelný tok nebo zářivý tok popisují celkový výkon, který součástka vyzařuje do všech směrů, a jsou referenční veličinou pro světelnou účinnost a binning; lze je zaznamenat směrově nezávisle pouze pomocí integrační koule, protože bodová měření nezachycují vyzařovací charakteristiku. Jas je směrově závislý, protože popisuje, co povrch vyzařuje ve směru konkrétního pozorovacího úhlu; určuje, jak jasně se displej jeví pozorovateli v definovaném úhlu, a musí se proto zaznamenávat v definovaných polohách obrazu a pozorovacích úhlech. Barevné souřadnice, teplota chromatičnosti a index podání barev přímo závisí na spektru a určují barevnou věrnost; jsou obzvláště citlivé na spektrální rozlišení měřicího systému u úzkopásmových primárních barev. Proudová hustota v propustném směru a teplota přechodu ovlivňují světelný tok, špičkovou vlnovou délku a barevný bod LED současně, protože vyšší teplota posouvá zakázaný pás polovodiče a tím i vlnovou délku emise - srovnání dvou měření je platné pouze při stejném elektrickém a tepelném provozním bodě. Jak se optický výkon posouvá v průběhu životnosti, je pro UV typy popsáno v části UV LED pro UVA, UVB a UVC. Metriky flikru (Pst LM, SVM, index flikru) kvantifikují časovou modulaci jasu u zdrojů stmívaných pomocí PWM a jsou rozhodující, protože stejná průměrná hodnota jasu může mít podle frekvence a hloubky modulace zcela odlišný fyziologický účinek.
Co omezuje měření nebo vede k chybné interpretaci?
Elektrický příkon není optická veličina: účinnost LED při přeměně elektrického výkonu na optický výkon je typicky výrazně nižší než 100 % a sama závisí na teplotě a proudu; watty samy o sobě neposkytují žádný podklad pro odvození světelného toku nebo ozářenosti. Samotný časový údaj není dostatečný pro pulzní nebo PWM regulované zdroje, protože výsledek měření závisí na integrační době přístroje - stejný zdroj vykazuje odlišný zdánlivý jas při krátké a dlouhé integrační době, pokud nejsou frekvence regulace a integrační okno vzájemně sladěny. Provozní bod bývá často podceňován: měření ve studeném stavu bezprostředně po zapnutí a měření po zahřátí jsou dvě odlišná měření, protože světelný tok, pozice špičky a souřadnice barvy se posouvají s teplotou přechodu. Širokopásmový senzor pouze aproximuje V(λ); u metamerních, ale spektrálně odlišných zdrojů - například teple bílé LED a halogenové žárovky se stejným barevným vjemem - poskytuje stejný senzor dva odlišné výsledky, z nichž nejvýše jeden je správný. Měření mimo skutečně zajímavý bod je pro displeje nedostatečné, protože jas a barevný bod se liší po ploše i podle úhlu pohledu; jednobodové měření ve středu obrazu nezachytí žádné okrajové stínění, žádné bloomingové efekty ani žádnou úhlovou závislost. Tyto předpoklady platí vždy jen za specifických podmínek: širokopásmové měření zůstává přiměřené, pokud jsou porovnávané zdroje spektrálně dostatečně podobné - u úzkopásmových nebo neznámých spekter tato podmínka již neplatí.
Jaký vliv mají spektrum a geometrie měření?
Dvě spektra, která se lidskému oku jeví jako identická, se nazývají metamerní. Čím užší jsou primární barvy zdroje – jako u barevných LED nebo displejů QD-OLED se spektrální hodnotou FWHM pouze 20 až 40 nm (Samsung Display, 2023) – tím výrazněji se výsledky různých typů senzorů liší při porovnávání metamerních zdrojů. Trojfiltrové kolorimetry aproximují funkce barevného přizpůsobení lidského oka pomocí tří širokopásmových filtračních křivek; u úzkopásmových spekter se tato aproximace stává nepřesnou, protože skutečné spektrální rozložení zdroje již neleží v rámci tolerance filtračních křivek. Vyhodnocení takové spektrální neshody (index f1′) je popsáno v ISO/CIE 19476; dalšími relevantními referencemi jsou CIE 015:2018 (kolorimetrie, včetně standardních zdrojů světla pro typy LED) a CIE 233 (kalibrace a charakterizace maticových spektroradiometrů) (CIE 015:2018; CIE 233).
Z geometrického hlediska přinášejí displeje a mikro-LED další komplikaci v tom, že vyzařovací charakteristiku nelze považovat za bodovou: u velmi malých emitorů (velikost čipu mikro-LED v jednotkách mikrometrů) se překrývají efekty blízkého a vzdáleného pole a u podsvícení mini-LED s lokálním stmíváním je nutné směrově rozlišeně zaznamenat rozptylové světlo mezi sousedními zónami. V publikovaném testovacím případě byla proti sobě měřena jasná obrazová plocha o 340 nitech a sousední, teoreticky tmavý rámec s pouze 0,0021 nity; použitý spektroradiometr musel rozlišit hodnoty až do 0,0005 cd/m² a byl provozován v pěti definovaných vzdálenostech, aby byly odstíněny jasné obrazové plochy (Allion Labs, 2023). Zde nezáleží na maximálním jasu, ale na dynamickém rozsahu a schopnosti měřicího systému potlačit rozptylové světlo.
Jak jsou fotometrické a radiometrické veličiny kvantitativně spojeny?
Vztah mezi radiometrickým zářivým tokem a fotometrickým světelným tokem je definován integrálem přes spektrální rozložení:
Φv = Km · ∫ Φe,λ(λ) · V(λ) dλ
Zde Φv je světelný tok v lumenech, Φe,λ(λ) spektrální rozložení zářivého toku ve W/nm, V(λ) poměrná spektrální světelná účinnost fotopického vidění (bezrozměrná, maximum 1 při 555 nm) a Km = 683 lm/W fotometrický ekvivalent záření (CIE 018:2019 - The Basis of Physical Photometry). Model předpokládá fotopické vidění (oko adaptované na světlo, zorné pole 2°); pro velmi nízké úrovně jasu (mezopické nebo skotopické vidění) platí jiná váhová funkce, a V(λ) popisuje statistického standardního pozorovatele, nikoli individuální vnímání. Dva zdroje záření se stejným radiometrickým výkonem, ale odlišnou spektrální polohou, vytvářejí zcela odlišný světelný tok – převod je závislý na vlnové délce a pevný faktor mezi radiometrickými a fotometrickými veličinami platí pouze pro pevné spektrum.
Řešený příklad: Jak se liší světelný tok při stejném zářivém výkonu, ale odlišné vlnové délce LED?
1. Předpoklady. Tři monochromatické LED zdroje vyzařují každý přesně 1 mW optického zářivého výkonu - modrá LED při 470 nm, zelená LED při 555 nm (maximum V(λ)) a červená LED při 625 nm. Tabelované hodnoty V(λ) podle CIE 018:2019: V(470 nm) = 0,0910; V(555 nm) = 1,0000; V(625 nm) = 0,3210 (BIPM, Principles Governing Photometry, 2019).
2. Vzorec.
Φv = Km · V(λ) · Φe, kde Km = 683 lm/W.
3. Výpočet
| Vlnová délka | V(λ) | Světelný tok při 1 mW |
|---|---|---|
| 470 nm (modrá) | 0,0910 | ≈ 0,062 lm |
| 555 nm (zelená) | 1,0000 | ≈ 0,683 lm |
| 625 nm (červená) | 0,3210 | ≈ 0,219 lm |
4. Výsledek. Při stejném radiometrickém výkonu 1 mW se výsledný světelný tok pohybuje od přibližně 0,062 lm (modrá) do 0,683 lm (zelená) - tedy faktor přibližně 11.
5. Technická interpretace. Údaje v datovém listu uvedené v miliwattech optického výkonu nejsou přímo srovnatelné pro posouzení vizuální jasnosti, pokud se nebere v úvahu vlnová délka. Kdo porovnává LED s odlišnou špičkovou vlnovou délkou podle jejich zářivého výkonu, nesrovnává percepčně rovnocenné veličiny. Pouze spektrálně rozlišené měření umožňuje správný, na vlnové délce závislý převod na světelný tok.
Kde se využívá měřicí technika pro světlo a displeje?
Ve spotřební elektronice určuje kvalitu displeje kombinace jasu, barevného gamutu a závislosti na pozorovacím úhlu; nejdůležitější je zde měření barev na úzkopásmových primárních barvách (QD-OLED, micro-LED) a měření kontrastu při lokálním stmívání. V automobilovém průmyslu se fotometricky a kolorimetricky testují LED zadní světla, maticové světlomety a stále větší displeje ve vozidlech; zde záleží na rozložení svítivosti v definovaných úhlech a na stabilitě barev v celém teplotním rozsahu a po dobu životnosti. Ve zdravotnické technice musí chirurgické displeje a diagnostické monitory udržovat definovaný, kalibrovaný jas a odezvu ve stupních šedi, protože interpretace obrazu přímo závisí na fotometrické konzistenci. Ve výrobě polovodičů a LED je procesní veličinou reprodukovatelné přiřazení světelného toku, špičkové vlnové délky a barevného bodu jednotlivým dávkám (binning); standardními nástroji jsou zde integrační koule a spektroradiometry, protože pouze ony zachytí celkový světelný tok závislý na pracovním bodě nezávisle na směru. Ve výzkumu a vývoji – například při charakterizaci čipů micro-LED v rozsahu jednotek mikrometrů – je klíčovou veličinou účinnost závislá na velikosti, protože menší čipy vykazují změněný poměr zářivých a nezářivých rekombinačních drah, a tedy odlišnou charakteristiku vlnové délky a účinnosti (Fan et al., Optics Express, 2023). V digital signage je metrologicky obzvláště relevantní špičkový jas bílé barvy při okolním osvětlení, protože přímo vstupuje do třídy energetické účinnosti podle nařízení. V oblasti bezpečnosti práce a posuzování fotobiologické bezpečnosti je spektrální ozářenost v rozsahu 380–780 nm rozhodující veličinou pro hodnocení rizika modrého světla podle IEC 62471 - toto téma podrobně popisuje aplikační stránka Bezpečnost práce a fotobiologická bezpečnost. Pro sousední ultrafialový rozsah ukazuje srovnání zdrojů podle jejich spektra rovněž spektrální databáze UV lamp - stejné zobrazení, stejná otázka, jen v jiném rozsahu vlnových délek.
Jak se dle normy testují micro-LED, skutečná černá a burn-in
U displejů micro-LED s miliony jednotlivých emitorů nepostačuje výběrové testování na úrovni panelu: i při výtěžnosti přenosu 99,99999 % zůstávají výpočtem přibližně dva vadné subpixely na panel 4K (MicroLED Association, 2023); je nutná 100% inline kontrola každého jednotlivého emitoru s vysokým prostorovým rozlišením. U displejů OLED s velmi nízkým jasem černé (skutečná černá) v kombinaci s vysokým vrcholovým jasem je vyžadován extrémně vysoký dynamický rozsah měřicího přístroje, protože jasné a temné oblasti obrazu musí být zachyceny v rámci téhož měřicího uspořádání, aniž by rozptýlené světlo z jasných oblastí zkreslilo odečet v temné oblasti. Testování podle požadavků EU Ecodesign předepisuje měření při definované okolní osvětlenosti 100 lx, což vyžaduje řízenou, reprodukovatelnou měřicí místnost, nikoli měření v temné komoře. Pro dlouhodobé testování OLED a testování burn-in normalizuje IEC 62341-5-3 metodiku měření probíhající po dobu několika týdnů se stabilní referencí a hodnocením barevného rozdílu podle CIEDE2000, protože jednotlivá bodová měření nezachycují stárnutí závislé na obsahu a specifické pro jednotlivé pixely (IEC 62341-5-3:2019).
Které veličiny je třeba měřit nebo monitorovat?
Aplikace určuje, jakou měřicí veličinu je potřeba a kde se má měření provádět. Pro celkový světelný nebo zářivý tok vyzařovaný součástkou je nutné integrující měřicí uspořádání, protože pouze integrační koule integruje přes všechny směry vyzařování a měří tak nezávisle na individuálním vyzařovacím diagramu. Pro jas a barevný bod na displejích musí být měření provedeno v definovaných obrazových pozicích a pozorovacích úhlech, protože obě veličiny jsou závislé na směru; jediný bod ve středu obrazu neposkytuje žádnou informaci o homogenitě okrajů nebo závislosti na pozorovacím úhlu.
Širokopásmové měření je dostatečné, pokud jsou posuzované zdroje dostatečně podobné a širokopásmové a není vyžadována přísná kolorimetrická specifikace. Spektrální měření se stává nezbytným, jakmile jsou zapojeny úzkopásmové primární barvy, neznámá nebo proměnlivá spektra, přísné tolerance barevného bodu nebo fotobiologické hodnocení - protože pouze spektrum poskytuje základ pro převod nezávislý na typu senzoru. Prostorová měření (skenovací, zobrazovací systémy měření jasu) jsou nezbytná, když je třeba posoudit homogenitu, blooming nebo lokální defekty na celé ploše; časově rozlišená měření s dostatečnou šířkou pásma jsou potřebná, pokud se má hodnotit PWM stmívání, časové ditherování nebo metriky flikru (Pst LM, SVM), protože jinak integrační doba přístroje zkreslí výsledek.
V průmyslové výrobě LED a displejů je fotometrické a kolorimetrické testování stále více zabudováno přímo do výrobní linky, nikoli provedeno jako následná kontrola vzorků v laboratoři. Technicky to znamená: každá součástka nebo panel je na konci linky měřena při definovaném elektrickém a tepelném provozním bodě, výsledek je v reálném čase porovnán s tolerančními okny pro světelný tok, barevný bod a - v případě micro-LED - jednotlivé subpixely, a klasifikace (binning) je přímo zpětně zavedena do řízení materiálového toku. U panelů s miliony emitorů nahrazuje automatizované, vysoce rozlišené obrazové snímání s následným spektrálním referencováním úplné individuální měření každého subpixelu, protože jedno spektroradiometrické měření by nebylo v požadovaném cyklovém čase proveditelné. Technický význam spočívá v tom, že procesní odchylky - například drift teploty přechodu nebo nehomogenní fosforová vrstva - se přímo promítají do fotometrické měřicí veličiny a jsou tak odhaleny brzy v procesu, nikoli až jako vada hotového výrobku.
Nejistoty měření pro jasoměry a osvětloměry nelze udávat jako obecnou hodnotu, ale závisí na třídě přístroje: CIE 231:2019 poprvé definuje mezinárodně sjednocený klasifikační systém pro osvětloměry a jasoměry s indexy kvality, kde nejhorší jednotlivý index vždy určuje třídu přístroje (CIE 231:2019). Metrologická návaznost takových přístrojů - prostřednictvím kalibrovaných etalonů jasu a zářivosti a akreditovaných kalibračních laboratoří - je předpokladem toho, aby naměřené hodnoty zůstaly srovnatelné mezi pracovišti, výrobci a zkušebnami. Jako referenční veličina je k tomu k dispozici etalon jasu a zářivosti; metrologickou návaznost zajišťuje akreditovaná kalibrační laboratoř. Pro spektrální analýzu a porovnání šarží jsou k dispozici SR900 a další produkty řady spektrometrů; jako integrující měřicí uspořádání se spektrofotometrem se hodí integrační koule Cary 60.
Co ukazují vědecké publikace?
Šest recenzovaných článků poskytuje metodický základ pro ústřední tvrzení uvedená v tomto textu o spektrálním nesouladu, metrologii integrační koule, hodnocení flikru, účinnosti mikro-LED a stárnutí OLED:
- Martinsons a Hlayhel popisují metodu měření spektrální citlivosti fotometru pomocí optických excitací s libovolným spektrálním rozložením - metodický základ pro kvantitativní stanovení chyb spektrálního nesouladu, jaké se vyskytují u úzkopásmových LED a primárních barev displejů. Martinsons, Christophe; Hlayhel, Raed: „A method to measure the spectral responsivity of a photometer using optical excitations with arbitrary spectral distributions", Lighting Research & Technology, 2022, DOI 10.1177/14771535211026322.
- Poikonen a kol. představují multifunkční, absolutní uspořádání s integrační koulí pro měření světelného toku LED v geometrii 2π a 4π, včetně postupu kalibrace, rozpočtu nejistot a srovnání s goniofotometrem - relevantní pro metrologickou návaznost měření světelného toku LED ve výrobě. Poikonen, Tuomas; Manninen, Pasi; Kärhä, Petri; Ikonen, Erkki: „Multifunctional integrating sphere setup for luminous flux measurements of light emitting diodes", Review of Scientific Instruments 81(2), 023102, 2010, DOI 10.1063/1.3285263.
- Miller a kol. poskytují systematický přehled časové modulace světla (flikru): veličiny podnětu, fyziologické odezvy a srovnání konkurenčních metrik (percent flicker, flicker index, Pst LM, SVM) - základ pro zasazení regulačních limitů flikru do kontextu. Miller, N. J.; Leon, F. A.; Tan, J.; Irvin, L.: „Flicker: A review of temporal light modulation stimulus, responses, and measures", Lighting Research & Technology, 2023, DOI 10.1177/14771535211069482.
- Fan a kol. analyzují velikostně závislé optoelektronické vlastnosti červených mikro-LED pomocí modelu elektro-opto-tepelné vazby a ukazují, jak zahušťování proudu a poškození leptáním na okraji čipu ovlivňují účinnost malých emitorů - klíčové pro interpretaci měření jednotlivých mikro-LED čipů. Fan, Kaili, et al.: „Analysis of size-dependent optoelectronic properties of red AlGaInP micro-LEDs", Optics Express 31(22), 36293-36303, 2023, DOI 10.1364/OE.503024.
- Jiang a Xu vyvíjejí jednotný model stárnutí OLED, který spojuje pracovní bod, amplitudu proudu a teplotu pro předpověď poklesu účinnosti jednotlivých pixelů - základ pro algoritmy kompenzace vypálení a pro dlouhodobé měřicí protokoly v souladu s normami. Jiang, Xingtong; Xu, Chihao: „A unified OLED aging model combining three modeling approaches for extending AMOLED lifetime", Journal of the Society for Information Display 29, 768-784, 2021, DOI 10.1002/jsid.1064.
- Yu a kol. shrnují v přehledovém článku klíčové faktory výtěžnosti při výrobě mikro-LED displejů napříč výrobou čipů, hromadným přenosem a detekcí/opravou - technické pozadí rostoucího významu 100% inline testování. Yu, Binhai; Li, Yong; Li, Jiasheng; Ding, Xinrui; Li, Zongtao: „Challenges of high-yield manufacture in micro-light-emitting diodes displays: chip fabrication, mass transfer, and detection", Journal of Physics D: Applied Physics 57, 463001, 2024, DOI 10.1088/1361-6463/ad6ce3.
Sedmá práce, disertace uvedená v našem vlastním rejstříku publikací, zkoumá stejnou otázku z pohledu vývoje displejů: jak lze snížit podíl modrého světla v podsvícení displejů pomocí LED clusterů s řiditelným barevným spektrem. Habich, Nils; Homeyer, Kai: „Untersuchung zur Vermeidung der Blaulichtanteile bei der Hintergrundbeleuchtung von Displays unter Einsatz von LED-Clustern mit steuerbarem Farbspektrum", disertační práce, Univerzita Hildesheim, 2018. Další práce o světle, vidění a fotobiologických účincích jsou shromážděny na stránce věnované publikacím zákazníků.
Vyhledávač publikací uvádí všechny nám známé publikace o osvětlovací technice – prohledávatelné podle přístroje, oboru a klíčového slova.
Základní informace a další zdroje
- CIE 018:2019, The Basis of Physical Photometry, 3rd Edition - základní konvence fyzikální fotometrie, definice Km a V(λ).
- CIE 015:2018, Colorimetry, 4th Edition - standardní pozorovatelé, výpočet trichromatických hodnot a barevných rozdílů, standardní iluminanty pro typy LED.
- CIE 231:2019, Classification System of Illuminance and Luminance Meters - klasifikační systém pro fotometrické přístroje.
- IEC 62471-7:2023, Photobiological safety of light sources and luminaires primarily emitting visible radiation.
- ICDM/SID, Information Display Measurements Standard (IDMS), Version 1.3, 2025 - standardizované postupy měření displejů.
- Nařízení Komise (EU) 2019/2021 ze dne 1. října 2019, kterým se stanoví požadavky na ekodesign elektronických displejů.
Časté dotazy k technice měření světla a displejů
Čím se liší fotometrické měření od radiometrického?
Radiometrické měření zachycuje fyzikálně přítomný zářivý výkon bez vážení. Fotometrické měření váží stejné záření spektrální citlivostí lidského oka V(λ) a mimo přibližně 380–780 nm je nulové. Obě soustavy lze odvodit ze spektrálního měření, nikoli však naopak.
Proč dva přístroje ukazují u stejné LED odlišné hodnoty?
Pokud LED vyzařuje úzkopásmové světlo a přístroje používají širokopásmové senzory s odlišnou spektrální citlivostí, aproximují oba V(λ) s různou přesností. U metamerních, ale spektrálně odlišných srovnávacích zdrojů to vede k rozdílným, někdy protichůdným výsledkům měření.
Která veličina je u displejů důležitá: jas, nebo osvětlenost?
Pro jas vnímaný pozorovatelem plochy displeje je rozhodující jas (cd/m²), protože směrově popisuje, co plocha vyzařuje ve směru pozorování. Osvětlenost (lux) naproti tomu popisuje, kolik světla dopadá na plochu, a je relevantní pro měření okolního osvětlení.
Jak se měří blikání (flicker) u LED a OLED zdrojů?
Je zapotřebí časově rozlišené měření světla s dostatečnou šířkou pásma a definovanou vzorkovací frekvencí, z něhož se podle příslušných normových vzorců počítají ukazatele jako Pst LM nebo SVM. Jednoduché měření průměrné hodnoty tuto časovou modulaci nezachytí.
Proč nestačí k posouzení jasu jmenovitý elektrický příkon LED?
Účinnost přeměny elektrického výkonu na optický závisí na součástce, proudu a teplotě a je výrazně pod 100 %. Kromě toho fotometrický účinek silně závisí na vlnové délce emise. Samotné údaje ve wattech proto neposkytují žádný podklad pro odvození světelného toku nebo jasu. Proč jmenovitý příkon zásadně není měřenou veličinou, je odvozeno v části radiometrické veličiny.
Kterou normou se řídí testování vypalování (burn-in) u OLED?
Norma IEC 62341-5-3 stanovuje metody měření pro určení vypálení obrazu a životnosti OLED modulů, včetně metody měření HDR a hodnocení barevného rozdílu podle CIEDE2000.
Jak se měří barva u úzkopásmových displejů, jako je QD-OLED?
Vzhledem k úzké spektrální FWHM primárních barev (20–40 nm) jsou spektrálně rozlišující spektroradiometry vhodnější než tříf filtrové kolorimetry, protože filtrové kolorimetry u úzkopásmových spekter aproximují funkce barevného přizpůsobení jen nepřesně.
Od jakého okamžiku je nutné spektrální měření místo širokopásmového?
Jakmile jde o úzkopásmové primární barvy, neznámá nebo proměnlivá spektra, přísné tolerance barevného bodu nebo fotobiologické hodnocení. U širokopásmových, spektrálně podobných zdrojů obvykle postačuje širokopásmové měření.
Související oblasti použití
Stejné záření je hodnoceno různě podle účelu: fotovoltaika a solární simulace ho hodnotí radiometricky podle účinku na solární článek, bezpečnost práce ho hodnotí pomocí váhových funkcí pro riziko modrého světla a UV záření a automatizace a integrace procesů popisuje, jak se měření přesouvá z laboratoře na konec výrobní linky.
Kterými měřiči Opsytec se zaznamenává spektrum, světelný tok a chromatičnost LED, ukazuje stránka Měřicí technika pro LED.
Autor: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia je jednatelem společnosti Opsytec Dr. Gröbel GmbH v Ettlingenu a vede akreditovanou kalibrační laboratoř. Po svém výzkumu pulzních xenonových excimerových výbojů na Institutu osvětlovací techniky KIT se v současnosti zaměřuje na měřicí techniku optického záření. Je místopředsedou normalizační komise DIN FNL 7 „Optické záření" a členem projektové skupiny DVGW pro UV dezinfekci.
Nejste si jisti, zda stačí širokopásmové měření, nebo zda Vaše LED či displejová aplikace vyžaduje spektrální měření?
To, zda postačí jednoduchý senzor nebo je nutný spektroradiometr, závisí na spektrální šířce Vašeho zdroje, požadované tolerance barevného bodu a pracovního bodu, ve kterém má být měření provedeno. Společné objasnění skutečného úkolu zkoušky - jednotlivá součástka, modul nebo hotový displej - ukáže, jaká měřená veličina, jaká měřicí geometrie a jaká metrologická návaznost je skutečně potřebná. Spojte se s námi.