Lysmåling for LED, skjermer og optiske lyskilder
Lysmåling for LED og skjermer kvantifiserer hvor mye optisk stråling en kilde avgir, og hvordan denne strålingen oppfattes av det menneskelige øyet eller av en bildesensor. Det sentrale tekniske målet er den sporbare separasjonen av radiometriske størrelser (fysisk tilstedeværende strålingseffekt) og fotometriske størrelser (lysstyrke vektet etter øyets følsomhet). Den sentrale utfordringen er at de to vurderingssystemene avviker markant for smalbåndede kilder - fargede LED-er, OLED-subpiksler, kvanteprikk-konverterte skjermer - og en enkel bredbåndssensor kan ikke pålitelig løse opp dette avviket. De avgjørende fysiske størrelsene er derfor strålingsfluks, lysfluks, luminans, fargekoordinater, toppbølgelengde og, for pulsede kilder, den tidsmessige modulasjonen av lysstyrken. Bare en spektralt oppløst måling gir alle størrelser avledet av den på en konsistent måte.
Hvordan utvikler LED- og skjermteknologi seg?
Det teknologiske bildet fra International Energy Agency står på fastere grunn: belysning står for omtrent 8 % av det globale strømbehovet i bygninger og utendørsapplikasjoner (rundt 2 200 TWh, 2024); den gjennomsnittlige lysutbyttet for LED som selges i dag har nesten doblet seg siden 2015 til nær 100 lm/W, med ledende produkter som når opp til 230 lm/W (IEA, 2026). Rundt 110 land har nå bindende minimumsstandarder for energieffektivitet (MEPS) for belysning. For måleteknikk betyr denne utviklingen en overgang fra intern kvalitetskontroll til regulatorisk, dokumenterende testing: lysutbytte, fargepunkt og aldringsforløp må i økende grad dokumenteres på en standardkonform, sporbar måte, ikke bare plausibilitetskontrolleres internt.
En ytterligere driver er EUs Ecodesign-forordning (EU) 2019/2021 for elektroniske skjermer, som siden 2023 blant annet foreskriver en egen effektivitetskategori for mikro-LED-skjermer og fastsatte krav til maksimal hvit luminans under definert omgivelsesbelysning (100 lx) (EUR-Lex, forordning (EU) 2019/2021). En revisjon av dette regelverket har vært under arbeid siden november 2024; Europakommisjonen planlegger utkast tidlig i 2026 (Europakommisjonen, 2024). Markedsveksten innen mini-/mikro-LED og OLED møter dermed en strammere regulatorisk testplikt - sammen øker begge kravene til målenøyaktighet, spektral oppløsning og automatisering i produksjon og innkommende kontroll.
Overgangen fra diskrete LED-moduler til mikro-LED-direktemittere flytter testoppgaven fra panelnivå til nivået for enkeltemittere: med millioner av subpiksler per skjerm blir 100 % inline-inspeksjon av enkeltemittere en forutsetning for økonomisk produksjon, siden reparasjons- og redundanskonsepter bare fungerer hvis defekter lokaliseres uten hull (Yu et al., Journal of Physics D: Applied Physics, 2024). Mini-LED-bakgrunnsbelysning med lokal dimming krever målesystemer med svært høyt dynamisk omfang, fordi vurdering av strølys (blooming) krever måling av lyse og ekstremt mørke bildeområder i samme oppsett. For OLED-skjermer driver den normative forankringen av tester for innbrenning og bildefastbrenning (IEC 62341-5-3, 2. utgave) standardiseringen av langtidsmåling med fargeavviksevaluering etter CIEDE2000. Skjermer basert på kvanteprikker (QD-OLED, QLED) flytter kolorimetrisk testing fra filterkolorimetre til spektralt oppløsende metoder, fordi deres smalbånds-primærfarger (FWHM 20–40 nm) forsterker tilnærmingsfeilene i klassiske tre-filter-sensorer. På det regulatoriske området strammer EUs Ecodesign-forordning (EU) 2019/2020 for lyskilder inn grensene for flimmer og stroboskopeffekt i etapper - SVM ≤ 0,9 siden september 2021, SVM ≤ 0,4 siden september 2024 - noe som gjør tidsoppløst lysmåling til en obligatorisk regulatorisk test snarere enn et valgfritt tillegg (EUR-Lex, konsolidert versjon). Ecodesign- og energimerkingsforordningen for elektroniske skjermer er selv under revisjon nå, med utkast forventet tidlig i 2026 og et erklært fokus på holdbarhet og reparerbarhet (Europakommisjonen, 2024).
Markedsstørrelser, vekstrater og kilder for dette bruksområdet er oppsummert på siden Markedsutvikling for UV-teknologi.
Hvordan fungerer den fotometriske og radiometriske evalueringen av optisk stråling
Radiometriske størrelser - irradians, radians, strålingsfluks - beskriver den fysisk foreliggende strålingseffekten uavhengig av det menneskelige øyet. Fotometriske størrelser - belysningsstyrke, luminans, lysfluks - beskriver samme prosess vektet med øyets spektrale lysømfintlighetsfunksjon V(λ). V(λ) er null utenfor omtrent 380 til 780 nm: stråling i det området eksisterer fysisk, men bidrar ikke fotometrisk, men kan likevel forårsake materialaldring, fotobiologiske effekter eller sensorrespons. Omregningen skjer via konstanten Km = 683 lm/W, definert ved maksimum av V(λ) ved 555 nm (CIE 018:2019). Siden V(λ) er en fast, tabellert kurve, kan en spektralt oppløst måling brukes til å utlede både radiometriske og fotometriske størrelser samt fargekoordinater, fargetemperatur og fargegjengivelsesindeks - den motsatte veien, fra et enkelt fotometrisk tall tilbake til spekteret, er ikke mulig.
Hvilke teknologier brukes for lysgenerering og bilderendering?
Skjermer og LED-er skiller seg fundamentalt i hvordan lys genereres og moduleres. For måleteknikk er det avgjørende om en kilde avgir bredbånds- eller narrowband-lys, om den er selvlysende eller bakgrunnsbelyst, og hvordan den styres over tid.
| Teknologi | Egenskaper | Fordeler | Begrensninger | Typisk bruksområde |
|---|---|---|---|---|
| LCD med LED-bakgrunnsbelysning | En lysventil (flytende krystall) modulerer en separat bakgrunnsbelysning; fargefiltre genererer primærfargene | Utviklet teknologi, høy toppluminans oppnåelig, lave produksjonskostnader | Ingen ekte svart uten lokal dimming; kontrast og fargepunkt avhenger av synsvinkel | Skjermer, TV-er, digital skilting |
| OLED | Organiske halvlederlag lyser selv; hver subpiksel kan styres individuelt | Ekte svart gjennom utkoblede piksler, høy kontrast, tynn moduldybde | Pikselindividuell aldring (burn-in/bilde-fastbrenning), begrenset toppluminans ved kontinuerlig drift | Smarttelefoner, premium-TV-er, medisinske skjermer |
| QD-OLED / QLED | Blå OLED- eller LED-emisjon konverteres av trykte kvantepunkter til rødt/grønt med en svært smal spektral FWHM på 20–40 nm (Samsung Display, 2023) | Svært bredt fargeomfang gjennom narrowband primærfarger | Smal bandbredde øker risikoen for spektralt forårsakede fargemålefeil med uegnede sensorer | High-end TV-er, fargekritiske skjermer |
| Mini-LED-bakgrunnsbelysning | LED-brikkestørrelse rundt 100 µm, mange individuelt adresserbare dimmesoner bak et LCD-panel (Allion Labs, 2023) | Markant høyere kontrast enn konvensjonell LCD, høy toppluminans | Spredt lys mellom soner ("blooming"/halo) ved lys-mørke-overganger | High-end LCD-TV-er og skjermer |
| Micro-LED | Direkte lysende LED-brikker (rundt 10 µm) utgjør selve pikslene, uten bakgrunnsbelysning eller organisk lag (Allion Labs, 2023) | Svært høy toppluminans, ingen organisk degradering, lang levetid | Masseoverføring av millioner av brikker med svært høye krav til utbytte og reparerbarhet | Store skjermformater, fremtidige AR/VR-mikroskjermer, bilindustri |
Hvilke prosessstørrelser er avgjørende for LED- og displaymåling?
Lysstrøm eller strålingsfluks beskriver den totale effekten en komponent avgir i alle retninger og er referansestørrelsen for virkningsgrad og binning; de kan kun fanges retningsuavhengig med en integrerende kule, fordi punktmålinger ikke fanger strålingsmønsteret. Luminans er retningsavhengig, siden den beskriver hva en overflate avgir mot en bestemt visningsretning; den bestemmer hvor lyst et display fremstår for en betrakter ved en definert vinkel, og må derfor fanges ved definerte bildeposisjoner og betraktningsvinkler. Fargekoordinater, fargetemperatur og fargegjengivelsesindeks avhenger direkte av spekteret og bestemmer fargetroskap; de er spesielt følsomme for den spektrale oppløsningen til målesystemet ved smalbåndede primærfarger. Forlengsstrøm og sperresjikttemperatur påvirker lysstrøm, toppbølgelengde og fargepunkt til en LED samtidig, fordi høyere temperatur forskyver halvlederens båndgap og dermed emisjonsbølgelengden - sammenligning av to målinger er kun gyldig ved samme elektriske og termiske driftspunkt. Hvordan optisk utgangseffekt endres over levetiden, er for UV-typene beskrevet under UV-LED-er for UVA, UVB og UVC. Flimmermålinger (Pst LM, SVM, flimmerindeks) kvantifiserer den tidsmessige modulasjonen av lysstyrke i PWM-dimmede kilder og er avgjørende, fordi samme gjennomsnittlige luminans kan ha en helt annen fysiologisk effekt avhengig av modulasjonsfrekvens og -dybde.
Hva begrenser målingen eller fører til feiltolkning
Elektrisk effektforbruk er ikke en optisk størrelse: effektiviteten til en LED når det gjelder å omdanne elektrisk effekt til optisk effekt er typisk godt under 100 % og er selv temperatur- og strømavhengig; watt alene gir ikke noe grunnlag for å utlede lysstrøm eller irradians. En tidsverdi alene er ikke tilstrekkelig for pulserende eller PWM-dimmede kilder, fordi målresultatet avhenger av instrumentets integrasjonstid – samme kilde gir forskjellig tilsynelatende lysstyrke ved korte og lange integrasjonstider hvis dimmefrekvensen og integrasjonsvinduet ikke er avstemt. Driftspunktet blir ofte underestimert: en måling i kald tilstand umiddelbart etter innkobling og en måling etter innkjøring er to forskjellige målinger, fordi lysstrøm, toppposisjon og fargekoordinat forskyves med sperresjikttemperaturen. En bredbåndssensor tilnærmer V(λ) bare tilnærmelsesvis; for metameriske, men spektralt forskjellige kilder – for eksempel en varmhvit LED og en halogenlampe med samme fargeinntrykk – gir samme sensor to forskjellige avlesninger, hvorav høyst én er korrekt. En måling utenfor det egentlige interessepunktet er ikke tilstrekkelig for skjermer, fordi luminans og fargepunkt varierer over overflaten og over betraktningsvinkelen; en enkeltpunktsmåling i bildets sentrum fanger ikke opp kantskygging, blooming eller vinkelavhengighet. Disse forutsetningene gjelder hver for seg bare under spesifikke betingelser: en bredbåndsmåling forblir tilstrekkelig så lenge kildene som sammenlignes er tilstrekkelig like spektralt – for smalbånd eller ukjente spektre gjelder ikke denne betingelsen lenger.
Hvilken innflytelse har spektrum og målegeometri?
To spektre som ser identiske ut for det menneskelige øyet, kalles metameriske. Jo smalere primærfargene til en kilde er - som med fargede LED-er eller QD-OLED-skjermer med spektrale FWHM-verdier på bare 20 til 40 nm (Samsung Display, 2023) - desto sterkere avviker resultatene fra forskjellige sensortyper for metameriske sammenligningskilder. Trefiltersfotometre tilnærmer det menneskelige øyets fargematchingsfunksjoner ved hjelp av tre brede filterkurver; for smalbånds spektre blir denne tilnærmingen unøyaktig, fordi kildens faktiske spektrale fordeling ikke lenger ligger innenfor filterkurvenes toleranse. Vurderingen av et slikt spektralt misforhold (indeks f1′) er beskrevet i ISO/CIE 19476; CIE 015:2018 (fotometri, inkludert standardlyskilder for LED-typer) og CIE 233 (kalibrering og karakterisering av array-spektroradiometere) er de videre relevante referansene (CIE 015:2018; CIE 233).
Geometrisk sett tilfører skjermer og mikro-LED-er den komplikasjonen at strålingsmønsteret ikke kan behandles som punktformet: for svært små emittere (mikro-LED-brikkestørrelse i det enkeltdigits mikrometerområdet) overlapper nær- og fjernfeltseffekter, og for mini-LED-bakgrunnsbelysning med lokal dimming må spredlys mellom nabosoner fanges opp retningsoppløst. I et publisert testcase ble et lyst bildeområde på 340 nits målt mot en tilstøtende, i teorien mørk ramme på bare 0,0021 nits; spektroradiometeret som ble brukt måtte kunne oppløse ned til 0,0005 cd/m² og ble driftet ved fem definerte avstander for å skjerme lyse bildeområder (Allion Labs, 2023). Det som er avgjørende her er ikke toppluminans, men dynamikkområdet og spredlysdempingen til målesystemet.
Hvordan henger fotometriske og radiometriske størrelser sammen tallmessig?
Sammenhengen mellom radiometrisk strålingsfluks og fotometrisk lysfluks er definert av integralet over den spektrale fordelingen:
Φv = Km · ∫ Φe,λ(λ) · V(λ) dλ
Her er Φv lysfluksen i lumen, Φe,λ(λ) den spektrale fordelingen av strålingsfluks i W/nm, V(λ) den fotopiske spektrale lysfølsomhetsfunksjonen (dimensjonsløs, maksimum 1 ved 555 nm), og Km = 683 lm/W den fotometriske strålingsekvivalenskonstanten (CIE 018:2019 - The Basis of Physical Photometry). Modellen forutsetter fotopisk syn (lystilpasset øye, 2° synsfelt); for svært lave luminansnivåer (mesopisk eller skotopisk syn) gjelder en annen vektingsfunksjon, og V(λ) beskriver en statistisk standardobservatør, ikke individuell persepsjon. To strålingskilder med identisk radiometrisk effekt, men ulik spektral posisjon, gir helt forskjellig lysfluks – omregningen er bølgelengdeavhengig, og en fast faktor mellom radiometriske og fotometriske størrelser gjelder kun for et fast spektrum.
Eksempel: Hvordan varierer lysstrømmen ved lik strålingseffekt, men forskjellig LED-bølgelengde?
1. Forutsetninger. Tre monokromatiske LED-kilder avgir hver nøyaktig 1 mW optisk strålingseffekt - en blå LED ved 470 nm, en grønn LED ved 555 nm (maksimumet for V(λ)) og en rød LED ved 625 nm. Tabellerte V(λ)-verdier 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, der Km = 683 lm/W.
3. Beregning
| Bølgelengde | V(λ) | Lysstrøm ved 1 mW |
|---|---|---|
| 470 nm (blå) | 0,0910 | ≈ 0,062 lm |
| 555 nm (grønn) | 1,0000 | ≈ 0,683 lm |
| 625 nm (rød) | 0,3210 | ≈ 0,219 lm |
4. Resultat. Ved en identisk radiometrisk effekt på 1 mW varierer den resulterende lysstrømmen fra rundt 0,062 lm (blå) til 0,683 lm (grønn) - en faktor på omtrent 11.
5. Teknisk tolkning. Datablad-verdier i milliwatt optisk effekt er ikke direkte sammenlignbare for å bedømme visuell lysstyrke så lenge bølgelengden ikke tas i betraktning. Den som sammenligner LED-er med forskjellig toppbølgelengde basert på strålingseffekten, sammenligner ikke perseptuelt likeverdige størrelser. Bare en spektralt oppløst måling gjør det mulig med korrekt, bølgelengdespesifikk omregning til lysstrøm.
Hvor brukes lys- og displaymåleteknikk?
I forbrukerelektronikk avgjør kombinasjonen av luminans, fargeomfang og betraktningsvinkelavhengighet displaykvaliteten; det viktigste her er fargemåling på smalbånds primærfarger (QD-OLED, mikro-LED) og kontrastmåling under lokal dimming. I bilindustrien testes LED-baklys, matrix-frontlys og stadig større displayer i kjøretøy fotometrisk og kolorimetrisk; her er det lysstyrkefordelingen ved definerte vinkler og fargestabilitet over temperaturområde og levetid som er avgjørende. I medisinsk teknologi må kirurgiske displayer og diagnostiske monitorer opprettholde en definert, kalibrert luminans og gråtoneresponsen, fordi bildetolkningen er direkte avhengig av fotometrisk konsistens. I produksjon av halvledere og LED-er er prosessstørrelsen den reproduserbare tilordningen av lysstrøm, toppbølgelengde og fargepunkt til partier (binning); integrerende kuler og spektroradiometre er standardverktøyene her, fordi bare de fanger opp den driftspunktavhengige totale lysstrømmen retningsuavhengig. I forskning og utvikling - for eksempel ved karakterisering av mikro-LED-brikker i det enkeltsifrede mikrometerområdet - er den kritiske størrelsen den størrelsesavhengige effektiviteten, ettersom mindre brikker viser et endret forhold mellom strålende og ikke-strålende rekombinasjonsveier og derfor en annen bølgelengde- og effektivitetskarakteristikk (Fan et al., Optics Express, 2023). I digital skilting er maksimal hvitluminans under omgivelseslys spesielt relevant målteknisk, fordi den går direkte inn i energieffektivitetsklassen i henhold til regelverket. Innen arbeidssikkerhet og fotobiologisk sikkerhetsvurdering er spektral irradians i området 380–780 nm den avgjørende størrelsen for vurdering av blålysfare i henhold til IEC 62471 - et temaområde som er dekket i detalj av anvendelsessiden Arbeidssikkerhet og fotobiologisk sikkerhet. For det tilstøtende ultrafiolette området vises sammenligning av kilder etter spektrum på samme måte av spektraldatabasen for UV-lamper - samme fremstilling, samme spørsmål, bare i et annet bølgelengdeområde.
Hvordan testes micro-LED, ekte svart og innbrenning etter standard?
For micro-LED-skjermer med millioner av individuelle emittere er stikkprøvetesting på panelnivå ikke tilstrekkelig: selv med en overføringsytelse på 99,99999 %, forblir det beregningsmessig omtrent to defekte underpiksler per 4K-panel (MicroLED Association, 2023); det er nødvendig med 100 % inline-inspeksjon av hver enkelt emitter med høy romlig oppløsning. For OLED-skjermer med svært lav svartluminans (ekte svart) kombinert med høy toppluminans er det nødvendig med et ekstremt høyt dynamisk område på måleinstrumentet, ettersom lyse og mørke bildeområder må fanges opp i samme måleoppsett uten at strølys fra lyse områder forstyrrer den mørke avlesningen. Testing under EU Ecodesign-kravene forskriver måling under en definert omgivelsesbelysning på 100 lx, noe som krever et kontrollert, reproduserbart målerom i stedet for en mørkerommåling. For OLED langtids- og innbrenningstesting standardiserer IEC 62341-5-3 en målemetodikk som spenner over uker med en stabil referanse og fargeavviksvurdering etter CIEDE2000, fordi enkeltpunktsmålinger ikke fanger opp pikselindividuell, innholdsavhengig aldring (IEC 62341-5-3:2019).
Hvilke størrelser må måles eller overvåkes?
Applikasjonen bestemmer hvilken målestørrelse som er nødvendig og hvor målingen må utføres. For total lysstrøm eller stråleflukс som avgis av en komponent, kreves et integrerende måleoppsett, fordi kun en integrerende kule integrerer over alle emisjonsretninger og dermed måler uavhengig av det individuelle strålingsmønsteret. For luminans og fargepunkt på skjermer må målingen utføres ved definerte bildeposisjoner og synsvinkler, siden begge størrelser er retningsavhengige; et enkelt punkt i bildesenteret gir ingen informasjon om kanthomogenitet eller synsvinkelavhengighet.
En bredbåndsmåling er tilstrekkelig så lenge kildene som skal vurderes er tilstrekkelig like og bredbåndede, og ingen streng kolorimetrisk spesifikasjon er nødvendig. En spektral måling blir nødvendig så snart smalbåndede primærfarger, ukjente eller skiftende spektre, strenge fargepunktstoleranser eller en fotobiologisk vurdering er involvert - fordi bare spekteret gir grunnlaget for en sensortype-uavhengig konvertering. Romlige målinger (skanning, avbildende luminansmålesystemer) blir nødvendige når homogenitet, blooming eller lokale defekter må vurderes over en flate; tidsoppløste målinger med tilstrekkelig bandbredde er nødvendige når PWM-dimming, temporal dithering eller flimmermetrikker (Pst LM, SVM) skal evalueres, fordi instrumentets integrasjonstid ellers forvrenger resultatet.
I industriell LED- og skjermproduksjon bygges fotometrisk og kolorimetrisk testing i økende grad inn i produksjonslinjen i stedet for å utføres som en nedstrøms stikkprøvekontroll i laboratoriet. I tekniske termer betyr dette: hver komponent eller panel måles ved slutten av linjen under et definert elektrisk og termisk driftspunkt, resultatet sammenlignes i realtid mot toleransevinduer for lysstrøm, fargepunkt og - for mikro-LED - individuelle subpiksler, og klassifiseringen (binning) tilbakeføres direkte til materialflytstyringen. For paneler med millioner av emittere erstatter automatisert, høyoppløselig bildesensing med etterfølgende spektral referanseføring en fullstendig individuell måling av hver subpiksel, fordi en spektroradiometrisk enkeltskanning ikke ville vært gjennomførbar innenfor den nødvendige takttiden. Den tekniske betydningen ligger i at prosessavvik - for eksempel en drift i sperrelagstemperatur eller en inhomogen fosforbelegning - tilbakeføres direkte til den fotometriske målestørrelsen og dermed oppdages tidlig i prosessen, i stedet for å bare vise seg som en ferdigproduktfeil.
Måleusikkerheter for luminans- og belysningsmålere kan ikke angis som et generelt tall, men avhenger av instrumentklassen: CIE 231:2019 definerer, for første gang, et internasjonalt harmonisert klassifiseringssystem for belysnings- og luminansmålere med kvalitetsindekser, der den dårligste enkeltindeksen alltid bestemmer instrumentklassen (CIE 231:2019). Metrologisk sporbarhet for slike instrumenter - via kalibrerte luminans- og radiansstandarder og via akkrediterte kalibreringslaboratorier - er en forutsetning for at målverdier skal forbli sammenlignbare på tvers av lokasjoner, produsenter og testinstitutter. Som en referansestørrelse for dette er luminans- og radiansstandarden tilgjengelig; metrologisk sporbarhet håndteres av det akkrediterte kalibreringslaboratoriet. For spektralanalyse og batch-sammenligning er SR900 og resten av spektrometerserien tilgjengelig; som et integrerende måleoppsett med et spektrofotometer er Cary 60 integrerende kule egnet.
Hva viser vitenskapelige publikasjoner?
Seks fagfellevurderte artikler gir det metodiske grunnlaget for de sentrale påstandene i denne teksten om spektralt mismatch, metrologi med integrerende kule, flimmervurdering, mikro-LED-effektivitet og OLED-aldring:
- Martinsons og Hlayhel beskriver en metode for å måle den spektrale responsen til et fotometer ved bruk av optiske eksitasjoner med arbitrær spektral fordeling - det metodiske grunnlaget for å tallfeste spektrale mismatch-feil av den typen som ses med smalbånds-LED og display-primærfarger. 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 et al. presenterer et multifunksjonelt, absolutt oppsett med integrerende kule for målinger av lysstrøm på LED-er i 2π- og 4π-geometri, inkludert kalibreringsprosedyre, usikkerhetsbudsjett og sammenligning med et goniofotometer - relevant for den metrologiske sporbarheten til LED-lysstrømmålinger i produksjon. 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 et al. gir en systematisk gjennomgang av temporal lysmodulasjon (flimmer): stimulusstørrelser, fysiologiske responser og en sammenligning av konkurrerende målemetoder (percent flicker, flicker index, Pst LM, SVM) - grunnlaget for å sette regulatoriske flimmergrenser i kontekst. 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 et al. analyserer størrelsesavhengige optoelektroniske egenskaper hos røde mikro-LED-er ved hjelp av en elektro-opto-termisk koblingsmodell og viser hvordan strømfortetning og etseskader ved chipkanten påvirker effektiviteten til små emittere - sentralt for tolkning av målinger på enkelte mikro-LED-chip. 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 og Xu utvikler en enhetlig OLED-aldringsmodell som kobler driftspunkt, strømamplitude og temperatur for å forutsi pikselindividuell effektivitetsnedgang - grunnlaget for kompensasjonsalgoritmer for innbrenning (burn-in) 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.
- Yu et al. oppsummerer i en gjennomgangsartikkel de viktigste utbyttefaktorene ved produksjon av mikro-LED-skjermer innen chipframstilling, masseoverføring og detektering/reparasjon - den tekniske bakgrunnen for den økende betydningen av 100 % inline-testing. 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 sjuende avhandling, oppført i vårt eget publikasjonsindeks, undersøker samme spørsmål fra perspektivet til displayutvikling: hvordan blålysinnholdet i bakgrunnsbelysningen til displayer kan reduseres ved bruk av LED-klynger med et styrbart fargespektrum. Habich, Nils; Homeyer, Kai: "Untersuchung zur Vermeidung der Blaulichtanteile bei der Hintergrundbeleuchtung von Displays unter Einsatz von LED-Clustern mit steuerbarem Farbspektrum", avhandling, Universitetet i Hildesheim, 2018. Videre arbeid om lys, syn og fotobiologiske effekter er samlet på temasiden for kundepublikasjoner.
Publikasjonssøket lister alle publikasjoner om belysningsteknikk vi kjenner til – søkbare etter enhet, fagfelt og søkeord.
Grunnleggende prinsipper og videre kilder
- CIE 018:2019, The Basis of Physical Photometry, 3rd Edition - grunnleggende konvensjoner for fysisk fotometri, definisjon av Km og V(λ).
- CIE 015:2018, Colorimetry, 4th Edition - standardobservatører, beregning av tristimulusverdier og fargeforskjeller, standardlyskilder for LED-typer.
- CIE 231:2019, Classification System of Illuminance and Luminance Meters - klassifiseringssystem for fotometriske instrumenter.
- 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 - standardiserte målemetoder for skjermer.
- Commission Regulation (EU) 2019/2021 of 1 October 2019 laying down ecodesign requirements for electronic displays.
Ofte stilte spørsmål om lys- og displaymåleteknikk
Hvordan skiller en fotometrisk måling seg fra en radiometrisk måling?
En radiometrisk måling registrerer den fysisk tilstedeværende strålingseffekten uten vekting. En fotometrisk måling vekter samme strålingen med det menneskelige øyets lysstyrkefunksjon V(λ) og er null utenfor omtrent 380–780 nm. Begge systemer kan avledes fra en spektral måling, men ikke omvendt.
Hvorfor gir to instrumenter forskjellige avlesninger på samme LED?
Hvis LED-en avgir smalbåndet lys og instrumentene bruker bredbåndssensorer med forskjellig spektral respons, tilnærmer begge V(λ) med forskjellig nøyaktighet. For metameriske, men spektralt forskjellige sammenligningskilder fører dette til avvikende, noen ganger motstridende måleresultater.
Hvilken størrelse betyr mest for skjermer: luminans eller belysningsstyrke?
For lysstyrken en betrakter av en skjermflate oppfatter, er luminans (cd/m²) avgjørende, siden den beskriver, retningsavhengig, hva flaten avgir mot betraktningsretningen. Belysningsstyrke (lux) beskriver derimot hvor mye lys som treffer en flate, og er relevant for målinger av omgivelseslys.
Hvordan måles flimmer på LED- og OLED-kilder?
Det kreves en tidsoppløst lysmåling med tilstrekkelig bandbredde og en definert samplingsfrekvens, hvorfra størrelser som Pst LM eller SVM beregnes i henhold til de underliggende standardformlene. En enkel gjennomsnittsverdimåling fanger ikke opp den tidsmessige modulasjonen.
Hvorfor er en LEDs elektriske effektangivelse ikke nok til å vurdere lysstyrke?
Effektiviteten ved omdanning av elektrisk til optisk effekt avhenger av komponenten, strømmen og temperaturen, og ligger godt under 100 %. Dessuten avhenger den fotometriske effekten sterkt av emisjonsbølgelengden. Watt-angivelser alene gir derfor ikke noe grunnlag for å utlede lysstrøm eller luminans. Hvorfor en effektangivelse i prinsippet ikke er en målestørrelse, utledes under radiometriske størrelser.
Hvilken standard regulerer OLED-innbrenningstesting?
IEC 62341-5-3 angir målemetoder for bestemmelse av bildeinnbrenning og levetid for OLED-moduler, inkludert en HDR-målemetode og fargeforskjellsevaluering i henhold til CIEDE2000.
Hvordan måles farge på smalbåndede skjermer som QD-OLED?
På grunn av det smale spektrale FWHM til primærfargene (20–40 nm) er spektralt oppløsende spektroradiometre å foretrekke over trefilter-kolorimetre, siden filterkolorimetre kun tilnærmer fargematchingsfunksjonene unøyaktig for smalbåndede spektre.
Fra hvilket punkt er en spektral måling nødvendig i stedet for en bredbåndsmåling?
Så snart det er snakk om smalbåndede primærfarger, ukjente eller varierende spektre, stramme fargepunkttoleranser eller en fotobiologisk vurdering. For bredbåndede, spektralt like kilder er en bredbåndsmåling som regel tilstrekkelig.
Relaterte bruksområder
Samme strålingen vurderes forskjellig avhengig av formål: fotovoltaikk og solsimulering vurderer den radiometrisk basert på effekten på en solcelle, arbeidssikkerhet vurderer den med vektingsfunksjoner for blått lys og UV-fare, og automatisering og prosessintegrasjon beskriver hvordan målingen flyttes fra laboratoriet til enden av produksjonslinjen.
Hvilke måleinstrumenter fra Opsytec som brukes til å registrere spektrum, lysfluks og fargekoordinater for LED-er, vises på siden LED-måleteknikk.
Forfatter: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia er daglig leder for Opsytec Dr. Gröbel GmbH i Ettlingen og leder det akkrediterte kalibreringslaboratoriet. Etter sin forskning på pulserende xenon-eksimerutladninger ved Institute of Lighting Technology ved KIT, ligger hans nåværende fokus på optisk strålingsmåleteknikk. Han er nestleder for DIN-standardiseringskomiteen FNL 7 «Optical Radiation», og medlem av DVGW-prosjektgruppen for UV-desinfeksjon.
Usikker på om en bredbåndsmåling er nok, eller om din LED- eller displayapplikasjon krever en spektral måling?
Hvorvidt en enkel sensor er tilstrekkelig eller et spektroradiometer er nødvendig, avhenger av spektralbredden til kilden din, den nødvendige fargepunkttoleransen og driftspunktet målingen skal utføres ved. Ved å sammen klargjøre den faktiske testoppgaven - enkeltkomponent, modul eller ferdig display - viser det seg hvilken målestørrelse, hvilken målegeometri og hvilken metrologisk sporbarhet som faktisk er nødvendig. Ta kontakt.