Gå til hovedindhold Gå til sidefod
professional
photonics.

Lysmåling til LED, displays og optiske lyskilder

Lysmåling til LED og displays kvantificerer, hvor meget optisk stråling en kilde udsender, og hvordan denne stråling opfattes af det menneskelige øje eller af en billedsensor. Det centrale tekniske mål er den metrologisk sporbare skelnen mellem radiometriske størrelser (fysisk tilstedeværende strålingseffekt) og fotometriske størrelser (lysstyrke vægtet efter øjets følsomhed). Den centrale udfordring er, at de to vurderingssystemer afviger markant for smalbåndede kilder - farvede LED'er, OLED-subpixler, kvantepunkt-konverterede displays - og en simpel bredbåndssensor kan ikke pålideligt opløse denne afvigelse. De afgørende fysiske størrelser er derfor strålingsflux, lysflux, luminans, farvekoordinater, topbølgelængde og for pulserende kilder den tidsmæssige modulation af lysstyrken. Kun en spektralt opløst måling giver alle deraf afledte størrelser konsistent.

Hvordan udvikler LED- og displayteknologi sig?

Det teknologiske billede fra International Energy Agency står på fastere grund: belysning tegner sig for cirka 8 % af det globale elforbrug i bygninger og udendørs anvendelser (cirka 2.200 TWh, 2024); den gennemsnitlige lysudbytte for LED'er, der sælges i dag, er næsten fordoblet siden 2015 til tæt på 100 lm/W, hvor de førende produkter når op til 230 lm/W (IEA, 2026). Omkring 110 lande har nu bindende minimumskrav til energieffektivitet (MEPS) for belysning. For måleteknik betyder denne udvikling et skift fra intern kvalitetskontrol til lovpligtig, dokumenterbar prøvning: lysudbytte, farvepunkt og ældningsadfærd skal i stigende grad dokumenteres standardkonformt og metrologisk sporbart, ikke blot plausibilitetskontrolleres internt.

En yderligere drivkraft er EU's Ecodesign-forordning (EU) 2019/2021 for elektroniske displays, som siden 2023 blandt andet fastlægger en dedikeret effektivitetskategori for micro-LED-displays og fastsatte krav til maksimal hvidluminans under definerede omgivelsesbelysningsforhold (100 lx) (EUR-Lex, forordning (EU) 2019/2021). En revision af denne ramme har været i gang siden november 2024; Europa-Kommissionen planlægger udkast i begyndelsen af 2026 (Europa-Kommissionen, 2024). Markedsvæksten inden for mini-/micro-LED og OLED møder dermed en stigende lovpligtig prøvningsforpligtelse - sammen øger begge kravene til målenøjagtighed, spektral opløsning og automatisering i produktion og indgangskontrol.

Skiftet fra diskrete LED-moduler til micro-LED-direktemittere flytter prøvningsopgaven fra panelniveau til niveauet for de enkelte emittere: med millioner af subpixels pr. display bliver 100 % inline-inspektion af de enkelte emittere en forudsætning for økonomisk produktion, da reparations- og redundanskoncepter kun fungerer, hvis defekter lokaliseres uden huller (Yu et al., Journal of Physics D: Applied Physics, 2024). Mini-LED-baggrundsbelysning med lokal dæmpning kræver målesystemer med meget høj dynamikomfang, fordi bedømmelse af strølys (blooming) kræver måling af lyse og ekstremt mørke billedområder i samme opsætning. For OLED-displays driver den normative forankring af burn-in- og billedfastbrændingstests (IEC 62341-5-3, 2. udgave) standardiseringen af langtidsmåling med farveforskelsevaluering efter CIEDE2000. Displays baseret på kvantepunkter (QD-OLED, QLED) flytter den kolorimetriske prøvning fra filterkolorimetre til spektralt opløsende metoder, fordi deres smalbånds-primærfarver (FWHM 20-40 nm) forstærker approksimationsfejlene i klassiske trefiltersensorer. På det lovgivningsmæssige område skærper EU's Ecodesign-forordning (EU) 2019/2020 for lyskilder trinvist grænseværdierne for flicker og stroboskopeffekt - SVM ≤ 0,9 siden september 2021, SVM ≤ 0,4 siden september 2024 - hvilket gør tidsopløst lysmåling til en obligatorisk lovpligtig test snarere end en valgfri tilføjelse (EUR-Lex, konsolideret udgave). Ecodesign- og energimærkningsforordningen for elektroniske displays er selv i øjeblikket under revision, med udkast forventet i begyndelsen af 2026 og et erklæret fokus på holdbarhed og reparerbarhed (Europa-Kommissionen, 2024).

Markedsstørrelser, vækstrater og kilder for dette anvendelsesområde er sammenfattet på siden Markedsudvikling for UV-teknologi.

Sådan fungerer den fotometriske og radiometriske vurdering af optisk stråling

Radiometriske størrelser - irradians, radians, strålingsflux - beskriver den fysisk foreliggende strålingseffekt uafhængigt af det menneskelige øje. Fotometriske størrelser - belysningsstyrke, luminans, lysstrøm - beskriver samme proces vægtet med det menneskelige øjes spektrale lysfølsomhedsfunktion V(λ). V(λ) er nul uden for cirka 380 til 780 nm: stråling i dette område findes fysisk, men bidrager ikke fotometrisk, men kan alligevel forårsage materialealdring, fotobiologiske effekter eller sensorrespons. Omregningen sker via konstanten Km = 683 lm/W, defineret ved maksimum af V(λ) ved 555 nm (CIE 018:2019). Da V(λ) er en fast, tabelleret kurve, gør en spektralt opløst måling det muligt at udlede både radiometriske og fotometriske størrelser samt farvekoordinater, farvetemperatur og farvegengivelsesindeks - den omvendte vej, fra et enkelt fotometrisk tal tilbage til spektret, er ikke mulig.

Hvilke teknologier bruges til lysgenerering og display-rendering

Displays og LED'er er fundamentalt forskellige i, hvordan lys genereres og moduleres. For måleteknik er det afgørende, om en kilde udsender bredbånds- eller narrowband-lys, om den er selvlysende eller baglyst, og hvordan den styres over tid.

TeknologiKarakteristikaFordeleBegrænsningerTypisk anvendelse
LCD med LED-baglysEn lysventil (flydende krystal) modulerer et separat baglys; farvefiltre genererer primærfarverneGennemprøvet teknologi, høj spidsluminans opnåelig, lave produktionskosttiderIngen ægte sort uden lokal dæmpning; kontrast og farvepunkt afhænger af betragtningsvinkelSkærme, tv'er, signage
OLEDOrganiske halvlederlag udsender selv lys; hver subpixel kan styres individueltÆgte sort gennem slukkede pixels, høj kontrast, lav modultykkelsePixel-individuel ældning (burn-in/image sticking), begrænset spidsluminans ved kontinuerlig driftSmartphones, premium-tv'er, medicinske skærme
QD-OLED / QLEDBlå OLED- eller LED-emission konverteres af trykte quantum dots til rødt/grønt med en meget smal spektral FWHM på 20–40 nm (Samsung Display, 2023)Meget bredt farverum gennem narrowband-primærfarverSmal bandbredde øger risikoen for spektralt forårsagede farvemålefejl med uegnede sensorerHigh-end tv'er, farvekritiske skærme
Mini-LED-baglysLED-chipstørrelse omkring 100 µm, mange individuelt adresserbare dæmpningszoner bag et LCD-panel (Allion Labs, 2023)Markant højere kontrast end konventionel LCD, høj spidsluminansStrølys mellem zoner ("blooming"/halo-effekt) ved lys-mørke-overgangeHigh-end LCD-tv'er og -skærme
Micro-LEDDirekte emitterende LED-chips (omkring 10 µm) udgør selv pixlerne, uden baglys eller organisk lag (Allion Labs, 2023)Meget høj spidsluminans, ingen organisk nedbrydning, lang levetidMassetransfer af millioner af chips med meget høje krav til udbytte og reparérbarhedStorformatdisplays, fremtidige AR/VR-mikroskærme, automotive

Hvilke processtørrelser er afgørende for LED- og displaymåling

Lysstrøm eller strålingseffekt beskriver den samlede effekt, en komponent udsender i alle retninger, og er referencestørrelsen for effektivitet og binning; de kan kun registreres retningsuafhængigt med en integrerende kugle, fordi punktmålinger ikke registrerer strålingsmønsteret. Luminans er retningsafhængig, da den beskriver, hvad en overflade udsender i en bestemt synsretning; den bestemmer, hvor lys en skærm fremstår for en betragter i en defineret vinkel, og skal derfor registreres ved definerede billedpositioner og synsvinkler. Farvekoordinater, farvetemperatur og farvegengivelsesindeks afhænger direkte af spektret og bestemmer farvetroskaben; de er særligt følsomme over for målesystemets spektrale opløsning ved smalbåndede primærfarver. Fremledningsstrøm og junction-temperatur påvirker samtidig lysstrøm, topbølgelængde og farvepunkt for en LED, fordi højere temperatur forskyder halvlederens båndgab og dermed emissionsbølgelængden - sammenligning af to målinger er kun gyldig ved samme elektriske og termiske driftspunkt. Hvordan det optiske output ændrer sig over levetiden, er for UV-typerne beskrevet under UV-LED'er til UVA, UVB og UVC. Flimmermålinger (Pst LM, SVM, flicker index) kvantificerer den tidsmæssige modulation af lysstyrken i PWM-dæmpede kilder og er afgørende, fordi den samme gennemsnitlige luminans kan have en helt anden fysiologisk virkning afhængigt af modulationsfrekvens og -dybde.

Hvad begrænser målingen eller fører til fejlfortolkning?

Elektrisk effektforbrug er ikke en optisk størrelse: en LED's effektivitet til at omdanne elektrisk til optisk effekt ligger typisk et godt stykke under 100 % og er i sig selv temperatur- og strømafhængig; watt alene giver intet grundlag for at udlede lysstrøm eller irradians. En tidsværdi alene er ikke tilstrækkelig for pulsede eller PWM-dæmpede kilder, fordi måleresultatet afhænger af instrumentets integrationstid - den samme kilde giver forskellig tilsyneladende lysstyrke ved korte og lange integrationstider, hvis dæmpningsfrekvensen og integrationsvinduet ikke stemmer overens. Driftspunktet undervurderes ofte: en måling i kold tilstand umiddelbart efter tænding og en måling efter indbrænding er to forskellige målinger, fordi lysstrøm, topposition og farvekoordinat forskydes med junctiontemperaturen. En bredbåndssensor tilnærmer kun V(λ) omtrentligt; for metameriske, men spektralt forskellige kilder - for eksempel en varmhvid LED og en halogenpære med samme farveindtryk - leverer den samme sensor to forskellige aflæsninger, hvoraf højst én er korrekt. En måling uden for det egentlige interessepunkt er utilstrækkelig for displays, fordi luminans og farvepunkt varierer over fladen og over synsvinklen; en enkeltpunktsmåling i billedcentrum fanger hverken kantskygge, blooming eller vinkelafhængighed. Disse antagelser gælder hver især kun under bestemte forudsætninger: en bredbåndsmåling forbliver hensigtsmæssig, så længe de sammenlignede kilder er tilstrækkeligt spektralt ens - for smalbåndede eller ukendte spektre gælder denne forudsætning ikke længere.

Hvilken indflydelse har spektrum og målegeometri?

To spektre, der ser identiske ud for det menneskelige øje, kaldes metameriske. Jo smallere primærfarverne fra en kilde er - som ved farvede LED'er eller QD-OLED-skærme med spektrale FWHM-værdier på kun 20 til 40 nm (Samsung Display, 2023) - desto stærkere afviger resultaterne fra forskellige sensortyper ved sammenligning af metameriske kilder. Trefilter-kolorimetre approksimerer det menneskelige øjes farvematchningsfunktioner ved hjælp af tre brede filterkurver; for smalbåndede spektre bliver denne approksimation unøjagtig, fordi kildens faktiske spektrale fordeling ikke længere ligger inden for filterkurvernes tolerance. Vurderingen af et sådant spektralt mismatch (indeks f1′) er beskrevet i ISO/CIE 19476; CIE 015:2018 (kolorimetri, inklusive standardbelysninger for LED-typer) og CIE 233 (kalibrering og karakterisering af array-spektroradiometre) er de øvrige relevante referencer (CIE 015:2018; CIE 233).

Geometrisk tilføjer skærme og mikro-LED'er den komplikation, at strålingsmønsteret ikke kan behandles som punktformet: for meget små emittere (mikro-LED-chipstørrelse i det encifrede mikrometerområde) overlapper nær- og fjernfeltseffekter, og for mini-LED-baglys med lokal dæmpning skal strølys mellem tilstødende zoner registreres retningsopløst. I et publiceret testcase blev et lyst billedområde på 340 nits målt mod en tilstødende, formodet mørk ramme på kun 0,0021 nits; det anvendte spektroradiometer skulle opløse ned til 0,0005 cd/m² og blev anvendt i fem definerede afstande for at skærme lyse billedområder (Allion Labs, 2023). Det afgørende her er ikke den maksimale luminans, men målesystemets dynamiske område og undertrykkelse af strølys.

Hvordan er fotometriske og radiometriske størrelser kvantitativt beslægtede

Forholdet mellem den radiometriske strålingsfluks og den fotometriske lysstrøm defineres af integralet over den spektrale fordeling:

Φv = Km · ∫ Φe,λ(λ) · V(λ) dλ

Her er Φv lysstrømmen i lumen, Φe,λ(λ) den spektrale fordeling af strålingsfluksen i W/nm, V(λ) den fotopiske spektrale lysvirkningsfunktion (dimensionsløs, maksimum 1 ved 555 nm), og Km = 683 lm/W den fotometriske strålingsækvivalenskonstant (CIE 018:2019 - The Basis of Physical Photometry). Modellen forudsætter fotopisk syn (lysadapteret øje, 2° synsfelt); ved meget lave luminansniveauer (mesopisk eller skotopisk syn) gælder en anden vægtningsfunktion, og V(λ) beskriver en statistisk standardobservatør, ikke individuel perception. To strålingskilder med identisk radiometrisk effekt, men forskellig spektral placering, producerer helt forskellig lysstrøm – omregningen er bølgelængdeafhængig, og en fast faktor mellem radiometriske og fotometriske størrelser gælder kun for et fast spektrum.

Regneeksempel: Hvordan adskiller lysstrømmen sig ved identisk strålingseffekt, men forskellig LED-bølgelængde?

1. Forudsætninger. Tre monokromatiske LED-kilder udsender hver præcis 1 mW optisk strålingseffekt - en blå LED ved 470 nm, en grøn LED ved 555 nm (maksimum for V(λ)) og en rød LED ved 625 nm. Tabellerede V(λ)-værdier iht. CIE 018:2019: V(470 nm) = 0,0910; V(555 nm) = 1,0000; V(625 nm) = 0,3210 (BIPM, Principles Governing Photometry, 2019).

2. Formel.
Φv = Km · V(λ) · Φe, hvor Km = 683 lm/W.

3. Beregning

BølgelængdeV(λ)Lysstrøm ved 1 mW
470 nm (blå)0,0910≈ 0,062 lm
555 nm (grøn)1,0000≈ 0,683 lm
625 nm (rød)0,3210≈ 0,219 lm

4. Resultat. Ved en identisk radiometrisk effekt på 1 mW ligger den resulterende lysstrøm mellem ca. 0,062 lm (blå) og 0,683 lm (grøn) - en faktor på omkring 11.

5. Teknisk fortolkning. Datablade med angivelser i milliwatt optisk effekt kan ikke direkte sammenlignes med henblik på at bedømme visuel lysstyrke, så længe bølgelængden ikke tages i betragtning. Den, der sammenligner LED'er med forskellig topbølgelængde på grundlag af deres strålingseffekt, sammenligner ikke perceptuelt ligeværdige størrelser. Kun en spektralt opløst måling giver mulighed for den korrekte, bølgelængdespecifikke omregning til lysstrøm.

Hvor anvendes lys- og displaymåleteknik?

Inden for forbrugerelektronik bestemmer kombinationen af luminans, farverum og synsvinkelafhængighed displaykvaliteten; det, der betyder mest her, er farvemåling på smalbåndede primærfarver (QD-OLED, mikro-LED) og kontrastmåling under lokal dæmpning. I bilindustrien testes LED-baglygter, matrix-forlygter og stadig større displays i køretøjer fotometrisk og kolorimetrisk; det, der tæller dér, er lysstyrkefordelingen ved definerede vinkler og farvestabilitet på tværs af temperaturområde og levetid. Inden for medicoteknik skal kirurgiske displays og diagnostiske monitorer opretholde en defineret, kalibreret luminans og gråtoneegenskab, fordi billedfortolkning afhænger direkte af fotometrisk konsistens. I halvleder- og LED-produktion er processtørrelsen den reproducerbare tildeling af lysstrøm, topbølgelængde og farvepunkt til batches (binning); integrerende kugler og spektroradiometre er standardværktøjerne her, fordi kun de kan registrere den driftspunktafhængige totale lysstrøm retningsuafhængigt. Inden for forskning og udvikling - for eksempel ved karakterisering af mikro-LED-chips i det encifrede mikrometerområde - er den kritiske størrelse den størrelsesafhængige effektivitet, da mindre chips udviser et ændret forhold mellem strålende og ikke-strålende rekombinationsveje og derfor en anden bølgelængde- og effektivitetskarakteristik (Fan et al., Optics Express, 2023). Inden for digital skiltning er spidshvidluminans under omgivende lys særligt relevant målemæssigt, fordi den indgår direkte i energieffektivitetsklassen i henhold til reguleringen. Inden for arbejdsmiljø og fotobiologisk sikkerhedsvurdering er spektral irradians i området 380-780 nm den afgørende størrelse ved vurdering af blålysfare i henhold til IEC 62471 - et emneområde, der behandles indgående på applikationssiden Arbejdsmiljø og fotobiologisk sikkerhed. For det tilstødende ultraviolette område vises sammenligning af kilder ud fra deres spektrum ligeledes af spektraldatabasen for UV-lamper - samme fremstilling, samme spørgsmål, blot i et andet bølgelængdeområde.

Hvordan testes micro-LED, ægte sort og indbrænding efter standard?

For micro-LED-skærme med millioner af individuelle emittere er stikprøvetestning på panelniveau ikke tilstrækkelig: selv med en overførselsudbytte på 99,99999 % er der beregningsmæssigt cirka to defekte subpixel pr. 4K-panel tilbage (MicroLED Association, 2023); en 100 % inline-inspektion af hver enkelt emitter med høj rumlig opløsning er nødvendig. For OLED-skærme med meget lav sortluminans (ægte sort) kombineret med høj spidsluminans kræves et ekstremt højt dynamikområde af måleinstrumentet, da lyse og mørke billedområder skal registreres i samme målesetup, uden at strølys fra lyse områder forvrænger den mørke måling. Testning under EU's Ecodesign-krav foreskriver måling under en defineret ambient belysningsstyrke på 100 lx, hvilket kræver et kontrolleret, reproducerbart målerum frem for en mørkerumsmåling. For OLED-langtids- og indbrændingstest standardiserer IEC 62341-5-3 en målemetode, der spænder over uger med en stabil reference og farvedifferensevaluering efter CIEDE2000, fordi enkeltstående punktmålinger ikke fanger pixelindividuel, indholdsafhængig ældning (IEC 62341-5-3:2019).

Hvilke størrelser skal måles eller overvåges?

Anvendelsen bestemmer, hvilken målestørrelse der er nødvendig, og hvor målingen skal udføres. For den samlede lys- eller strålingsfluks, der udsendes af en komponent, kræves en integrerende måleopstilling, fordi kun en integrerende kugle integrerer over alle udstrålingsretninger og dermed måler uafhængigt af det individuelle strålingsmønster. For luminans og farvepunkt på displays skal målingen udføres ved definerede billedpositioner og synsvinkler, da begge størrelser er retningsafhængige; et enkelt punkt i billedets centrum giver ingen information om kanthomogenitet eller synsvinkelafhængighed.

En bredbåndsmåling er tilstrækkelig, så længe de kilder, der vurderes, er tilstrækkeligt ensartede og bredbåndede, og ingen stram kolorimetrisk specifikation er nødvendig. En spektral måling bliver nødvendig, så snart smalbåndede primærfarver, ukendte eller ændrende spektre, stramme farvepunktstolerancer eller en fotobiologisk vurdering er involveret - fordi kun spektret giver grundlaget for en sensor-type-uafhængig konvertering. Rumlige målinger (scanning, billeddannende luminansmålesystemer) bliver nødvendige, når homogenitet, blooming eller lokale defekter skal vurderes over en flade; tidsopløste målinger med tilstrækkelig bandbredde er nødvendige, når PWM-dæmpning, tidslig dithering eller flimmermetrikker (Pst LM, SVM) skal evalueres, fordi instrumentets integrationstid ellers forvrænger resultatet.

I industriel LED- og displayproduktion bliver fotometrisk og kolorimetrisk test i stigende grad indbygget i produktionslinjen i stedet for at blive udført som en efterfølgende stikprøvekontrol i laboratoriet. Teknisk betyder det: hver komponent eller panel måles i slutningen af linjen under et defineret elektrisk og termisk driftspunkt, resultatet sammenlignes i realtid med tolerancevinduer for lysfluks, farvepunkt og - for mikro-LED - individuelle subpixels, og klassificeringen (binning) føres direkte tilbage til materialeflowstyringen. For paneler med millioner af emittere afløser automatiseret, højopløselig billedregistrering med efterfølgende spektral reference en fuldstændig individuel måling af hver subpixel, fordi en spektroradiometrisk enkeltscanning ikke ville være gennemførlig inden for den krævede cykeltid. Den tekniske betydning ligger i, at procesafvigelser - f.eks. en drift i junction-temperaturen eller en inhomogen fosforbelægning - slår direkte igennem på den fotometriske målestørrelse og derfor opdages tidligt i processen i stedet for først at vise sig som en fejl på det færdige produkt.

Måleusikkerheder for luminans- og belysningsstyrkemålere kan ikke angives som et generelt tal, men afhænger af instrumentklassen: CIE 231:2019 definerer for første gang et internationalt harmoniseret klassifikationssystem for belysningsstyrke- og luminansmålere med kvalitetsindekser, hvor det dårligste enkeltindeks altid bestemmer instrumentklassen (CIE 231:2019). Metrologisk sporbarhed for sådanne instrumenter - via kalibrerede luminans- og radiansstandarder og via akkrediterede kalibreringslaboratorier - er en forudsætning for, at måleværdier forbliver sammenlignelige tværs af lokationer, producenter og testhuse. Som referencestørrelse hertil er luminans- og radiansstandarden tilgængelig; den metrologiske sporbarhed håndteres af det akkrediterede kalibreringslaboratorium. Til spektral analyse og batchsammenligning er SR900 og resten af spektrometerserien tilgængelige; som integrerende måleopstilling med et spektrofotometer er Cary 60 integrerende kugle velegnet.

Hvad viser videnskabelige publikationer?

Seks peer-reviewede artikler udgør det metodiske grundlag for de centrale påstande i denne tekst om spektral mismatch, integrerende-kugle-metrologi, flickervurdering, mikro-LED-effektivitet og OLED-ældning:

  1. Martinsons og Hlayhel beskriver en metode til at måle et fotometers spektrale respons ved hjælp af optiske excitationer med arbitrær spektral fordeling - det metodiske grundlag for kvantitativt at bestemme spektrale mismatch-fejl af den type, der ses med smalbandede LED- og displayprimærfarver. 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.
  2. Poikonen et al. præsenterer en multifunktionel, absolut integrerende-kugle-opstilling til måling af lysstrøm på LED'er i 2π- og 4π-geometri, inklusive kalibreringsprocedure, usikkerhedsbudget og sammenligning med et goniofotometer - relevant for den metrologiske sporbarhed af LED-lysstrømsmålinger i produktionen. 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.
  3. Miller et al. giver en systematisk gennemgang af temporal lysmodulation (flicker): stimulusstørrelser, fysiologiske responser og en sammenligning af konkurrerende metrikker (percent flicker, flicker index, Pst LM, SVM) - grundlaget for at sætte lovgivningsmæssige flickergrænser i perspektiv. 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.
  4. Fan et al. analyserer størrelsesafhængige optoelektroniske egenskaber ved røde mikro-LED'er ved hjælp af en elektro-opto-termisk koblingsmodel og viser, hvordan strømkoncentration og ætseskader ved chipkanten påvirker effektiviteten af små emittere - centralt for tolkningen af målinger på individuelle mikro-LED-chips. 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.
  5. Jiang og Xu udvikler en samlet OLED-ældningsmodel, der kobler driftspunkt, strømamplitude og temperatur for at forudsige pixelindividuelt effektivitetsfald - grundlaget for burn-in-kompensationsalgoritmer og for standardkonforme langtidsmåleprotokoller. 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.
  6. Yu et al. sammenfatter i en oversigtsartikel de centrale udbyttefaktorer for produktion af mikro-LED-displays inden for chipfremstilling, mass transfer og detektion/reparation - den tekniske baggrund for den stigende betydning af 100 % inline-test. 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.

En syvende afhandling, som er anført i vores eget publikationsindeks, undersøger det samme spørgsmål fra displayudviklingens perspektiv: hvordan blålysandelen i baggrundsbelysningen af displays kan reduceres ved brug af LED-klynger med et styrbart farvespektrum. Habich, Nils; Homeyer, Kai: "Untersuchung zur Vermeidung der Blaulichtanteile bei der Hintergrundbeleuchtung von Displays unter Einsatz von LED-Clustern mit steuerbarem Farbspektrum", ph.d.-afhandling, Universitetet i Hildesheim, 2018. Yderligere arbejde om lys, syn og fotobiologiske effekter er samlet på emnesiden for kundepublikationer.

Publikationsfinderen viser alle publikationer om lysteknik, vi kender til - søgbare efter enhed, felt og søgeord.

Grundlæggende principper og yderligere kilder

FAQ om lys- og displaymåleteknik

Hvordan adskiller en fotometrisk måling sig fra en radiometrisk?
En radiometrisk måling registrerer den fysisk tilstedeværende strålingseffekt uden vejning. En fotometrisk måling vejer den samme stråling med det menneskelige øjes lysstyrkefunktion V(λ) og er nul uden for ca. 380–780 nm. Begge systemer kan udledes af en spektral måling, men ikke omvendt.

Hvorfor giver to instrumenter forskellige aflæsninger på den samme LED?
Hvis LED'en udsender narrowband-lys, og instrumenterne bruger broadband-sensorer med forskellig spektral følsomhed, tilnærmer begge V(λ) med forskellig nøjagtighed. For metameriske, men spektralt forskellige sammenligningskilder fører dette til afvigende, til tider modstridende måleresultater.

Hvilken størrelse er afgørende for displays: luminans eller belysningsstyrke?
For den lysstyrke, en betragter oplever på en displayflade, er luminans (cd/m²) afgørende, da den retningsafhængigt beskriver, hvad fladen udsender mod betragtningsretningen. Belysningsstyrke (lux) beskriver derimod, hvor meget lys der falder på en flade, og er relevant for målinger af omgivende lys.

Hvordan måles flimmer på LED- og OLED-kilder?
Der kræves en tidsopløst lysmåling med tilstrækkelig bandbredde og en defineret samplingfrekvens, hvorfra størrelser som Pst LM eller SVM beregnes efter de underliggende standardformler. En simpel middelværdimåling registrerer ikke den tidsmæssige modulation.

Hvorfor er en LED's elektriske effekt ikke tilstrækkelig til at bedømme lysstyrken?
Effektiviteten ved omdannelse af elektrisk til optisk effekt afhænger af komponenten, strømmen og temperaturen og ligger langt under 100 %. Desuden afhænger den fotometriske effekt kraftigt af emissionsbølgelængden. Watt-angivelser alene giver derfor ikke noget grundlag for at udlede lysstrøm eller luminans. Hvorfor en effektangivelse principielt ikke er en målestørrelse, gennemgås under radiometriske størrelser.

Hvilken standard gælder for OLED-burn-in-test?
IEC 62341-5-3 fastlægger målemetoder til bestemmelse af image sticking og levetid for OLED-moduler, herunder en HDR-målemetode og farveforskelsevaluering efter CIEDE2000.

Hvordan måles farve på narrowband-displays som QD-OLED?
På grund af den smalle spektrale FWHM for primærfarverne (20–40 nm) er spektralt opløsende spektroradiometre at foretrække frem for trefilter-kolorimetre, da filterkolorimetre kun tilnærmer sig farvematchningsfunktionerne upræcist for narrowband-spektre.

Fra hvilket punkt kræves en spektral måling i stedet for en broadband-måling?
Så snart der er tale om narrowband-primærfarver, ukendte eller ændrede spektre, snævre farvepunkttolerancer eller en fotobiologisk vurdering. For broadband, spektralt ensartede kilder er en broadband-måling generelt tilstrækkelig.

Relaterede anvendelsesområder

Den samme strålings vurderes forskelligt afhængigt af formål: fotovoltaik og solsimulation vurderer den radiometrisk efter dens effekt på en solcelle, arbejdsmiljøsikkerhed vurderer den med vægtningsfunktioner for blåt-lys- og UV-fare, og automation og procesintegration beskriver, hvordan målingen bevæger sig fra laboratoriet til slutningen af linjen.

Hvilke måleinstrumenter fra Opsytec der bruges til at registrere spektrum, lysstrøm og farvekoordinater for LED'er, vises på siden LED-måleteknik.

Fagekspert

Forfatter: Dr. Mark Paravia

Dr.-Ing. Mark Paravia er direktør for Opsytec Dr. Gröbel GmbH i Ettlingen og leder det akkrediterede kalibreringslaboratorium. Efter sin forskning i pulserende xenon-excimer-udladninger ved Institute of Lighting Technology på KIT er hans nuværende fokus på optisk strålingsmåleteknik. Han er viceformand for DIN-standardiseringsudvalget FNL 7 "Optical Radiation" og medlem af DVGW's projektgruppe om UV-desinfektion.

Er du i tvivl om, hvorvidt en bredbåndsmåling er tilstrækkelig, eller om din LED- eller displayapplikation kræver en spektral måling?

Hvorvidt en simpel sensor er tilstrækkelig, eller om der kræves et spektroradiometer, afhænger af den spektrale bredde af din kilde, den krævede farvepunktstolerance og det driftspunkt, målingen skal foretages ved. Ved sammen at klarlægge den egentlige testopgave - enkeltkomponent, modul eller færdigt display - viser det sig, hvilken målestørrelse, hvilken målegeometri og hvilken metrologisk sporbarhed der faktisk er brug for. Kontakt os.