Hoppa till huvudinnehållet Hoppa till sidfoten
professional
photonics.

Ljusmätning för LED, bildskärmar och optiska ljuskällor

Ljusmätning för LED och bildskärmar kvantifierar hur mycket optisk strålning en källa avger och hur den strålningen uppfattas av det mänskliga ögat eller av en bildsensor. Det centrala tekniska målet är den spårbara separationen av radiometriska storheter (fysiskt förekommande strålningseffekt) och fotometriska storheter (ljusstyrka viktad efter ögats känslighet). Den centrala utmaningen är att de två utvärderingssystemen avviker markant för smalbandiga källor - färgade LED, OLED-subpixlar, quantum-dot-konverterade bildskärmar - och en enkel bredbandssensor löser inte tillförlitligt upp den avvikelsen. De avgörande fysikaliska storheterna är därför strålningsflöde, ljusflöde, luminans, färgkoordinater, toppvåglängd och, för switchade källor, den tidsmässiga moduleringen av ljusstyrkan. Endast en spektralt upplöst mätning ger alla därav härledda storheter på ett konsekvent sätt.

Hur utvecklas LED- och displayteknik?

Den tekniska bilden från International Energy Agency står på fastare grund: belysning står för ungefär 8 % av den globala elförbrukningen i byggnader och utomhusapplikationer (cirka 2 200 TWh, 2024); den genomsnittliga ljusutbytet för LED-lampor som säljs idag har nästan fördubblats sedan 2015 till nära 100 lm/W, där ledande produkter når upp till 230 lm/W (IEA, 2026). Omkring 110 länder har nu bindande minimikrav på energiprestanda (MEPS) för belysning. För mätteknik innebär denna utveckling en förskjutning från intern kvalitetskontroll till regulatoriskt godtagbar, bevisande provning: ljusutbyte, färgpunkt och åldringsbeteende måste alltmer dokumenteras på ett standardenligt, spårbart sätt, och inte bara plausibilitetskontrolleras internt.

En ytterligare drivkraft är EU:s ekodesignförordning (EU) 2019/2021 för elektroniska bildskärmar, som sedan 2023 bland annat föreskriver en särskild effektivitetskategori för mikro-LED-displayer och fasta krav på maximal vitluminans vid definierad omgivningsbelysning (100 lx) (EUR-Lex, Regulation (EU) 2019/2021). En revidering av detta regelverk har pågått sedan november 2024; EU-kommissionen planerar utkast i början av 2026 (European Commission, 2024). Marknadstillväxten inom mini-/mikro-LED och OLED möter därmed en skärpt regulatorisk provningsskyldighet - tillsammans höjer båda kraven på mätnoggrannhet, spektral upplösning och automatisering vid tillverkning och ingångskontroll.

Övergången från diskreta LED-moduler till mikro-LED-direktemittrar förskjuter provningsuppgiften från panelnivå till nivån för enskilda emittrar: med miljoner subpixlar per display blir 100 % inline-inspektion av enskilda emittrar en förutsättning för ekonomisk tillverkning, eftersom reparations- och redundanskoncept endast fungerar om defekter lokaliseras utan luckor (Yu et al., Journal of Physics D: Applied Physics, 2024). Mini-LED-bakgrundsbelysning med lokal dimning kräver mätsystem med mycket högt dynamiskt omfång, eftersom bedömning av strölljus (blooming) kräver mätning av ljusa och extremt mörka bildområden i samma uppställning. För OLED-displayer driver den normativa förankringen av burn-in- och bildkvarhållningstester (IEC 62341-5-3, andra utgåvan) standardiseringen av långtidsmätning med färgskillnadsutvärdering enligt CIEDE2000. Kvantprickbaserade displayer (QD-OLED, QLED) förskjuter den kolorimetriska provningen från filterkolorimetrar till spektralt upplösande metoder, eftersom deras smalbandiga primärfärger (FWHM 20–40 nm) förstärker approximationsfelen hos klassiska tre-filtersensorer. På det regulatoriska planet skärper EU:s ekodesignförordning (EU) 2019/2020 för ljuskällor gränsvärdena för flimmer och stroboskopeffekt stegvis - SVM ≤ 0,9 sedan september 2021, SVM ≤ 0,4 sedan september 2024 - vilket gör tidsupplöst ljusmätning till ett obligatoriskt regulatoriskt test snarare än ett valfritt tillägg (EUR-Lex, consolidated version). Ekodesign- och energimärkningsförordningen för elektroniska bildskärmar revideras för närvarande, med utkast som förväntas i början av 2026 och ett uttalat fokus på hållbarhet och reparerbarhet (European Commission, 2024).

Marknadsstorlekar, tillväxttakter och källor för detta tillämpningsområde sammanfattas på sidan Marknadsutveckling för UV-teknik.

Hur fungerar den fotometriska och radiometriska utvärderingen av optisk strålning?

Radiometriska storheter - irradians, radians, strålningsflöde - beskriver den fysiskt förekommande strålningseffekten oberoende av det mänskliga ögat. Fotometriska storheter - belysningsstyrka, luminans, ljusflöde - beskriver samma process viktad med det mänskliga ögats spektrala ljuskänslighetsfunktion V(λ). V(λ) är noll utanför ungefär 380 till 780 nm: strålning i det området existerar fysiskt men bidrar inte fotometriskt, men den kan ändå orsaka materialåldring, fotobiologiska effekter eller sensorrespons. Omvandlingen sker via konstanten Km = 683 lm/W, definierad vid maximum av V(λ) vid 555 nm (CIE 018:2019). Eftersom V(λ) är en fast, tabellerad kurva kan en spektralt upplöst mätning användas för att härleda både radiometriska och fotometriska storheter samt färgkoordinater, färgtemperatur och färgåtergivningsindex - den omvända vägen, från ett enskilt fotometriskt värde tillbaka till spektrumet, är inte möjlig.

Vilka tekniker används för ljusgenerering och bildskärmsrendering?

Bildskärmar och LED-lampor skiljer sig fundamentalt åt i hur ljus genereras och moduleras. För mätteknik är det avgörande om en källa avger brett eller smalbandigt ljus, om den är självlysande eller bakgrundsbelyst, och hur den styrs över tid.

TeknikEgenskaperFördelarBegränsningarTypisk tillämpning
LCD med LED-bakgrundsbelysningEn ljusventil (flytande kristall) modulerar en separat bakgrundsbelysning; färgfilter genererar primärfärgernaMogen teknik, hög toppluminans uppnåbar, låg tillverkningskostnadIngen verklig svart nivå utan lokal dimning; kontrast och färgpunkt beror på betraktningsvinkelBildskärmar, TV-apparater, skyltning
OLEDOrganiska halvledarskikt avger ljus själva; varje subpixel kan styras individuelltVerklig svart nivå genom avstängda pixlar, hög kontrast, litet moduldjupPixelindividuell åldring (inbränning/kvarstående bild), begränsad toppluminans vid kontinuerlig driftSmartphones, premium-TV-apparater, medicinska bildskärmar
QD-OLED / QLEDBlå OLED- eller LED-emission omvandlas av tryckta kvantprickar till rött/grönt med en mycket smal spektral FWHM på 20–40 nm (Samsung Display, 2023)Mycket brett färgomfång genom smalbandiga primärfärgerSmal bandbredd ökar risken för spektralt orsakade färgmätfel med olämpliga sensorerPremium-TV-apparater, färgkritiska bildskärmar
Mini-LED-bakgrundsbelysningLED-chipstorlek på cirka 100 µm, många individuellt adresserbara dimningszoner bakom en LCD-panel (Allion Labs, 2023)Märkbart högre kontrast än konventionell LCD, hög toppluminansStrö ljus mellan zoner ("blooming"/halo) vid övergångar mellan ljust och mörktPremium LCD-TV-apparater och bildskärmar
Micro-LEDDirekt emitterande LED-chip (cirka 10 µm) bildar själva pixlarna, utan bakgrundsbelysning eller organiskt skikt (Allion Labs, 2023)Mycket hög toppluminans, ingen organisk degradering, lång livslängdMassöverföring av miljoner chip med mycket höga krav på utbyte och reparerbarhetStorformatsbildskärmar, framtida AR/VR-mikrodisplayer, fordonsindustrin

Vilka processstorheter är avgörande för LED- och displaymätning?

Ljusflöde eller strålningseffekt beskriver den totala effekt som en komponent avger i alla riktningar och är referensstorheten för verkningsgrad och binning; de kan endast fångas riktningsoberoende med en integrerande sfär, eftersom punktmätningar inte fångar strålningsmönstret. Luminans är riktningsberoende, eftersom den beskriver vad en yta avger mot en specifik betraktningsriktning; den avgör hur ljus en display uppfattas av en betraktare vid en definierad vinkel, och måste därför fångas vid definierade bildpositioner och betraktningsvinklar. Färgkoordinater, färgtemperatur och färgåtergivningsindex beror direkt på spektrumet och avgör färgtrohet; de är särskilt känsliga för mätsystemets spektrala upplösning vid smalbandiga primärfärger. Framåtström och junktionstemperatur påverkar samtidigt ljusflöde, toppvåglängd och färgpunkt hos en LED, eftersom högre temperatur förskjuter halvledarens bandgap och därmed emissionsvåglängden - en jämförelse mellan två mätningar är endast giltig vid samma elektriska och termiska driftpunkt. Hur den optiska uteffekten förändras över livslängden beskrivs, för UV-typerna, under UV-lysdioder för UVA, UVB och UVC. Flimmermått (Pst LM, SVM, flimmerindex) kvantifierar den tidsmässiga moduleringen av ljusstyrkan i PWM-dimrade källor och är avgörande, eftersom samma medelluminans kan ha en helt annan fysiologisk effekt beroende på moduleringsfrekvens och -djup.

Vad begränsar mätningen eller leder till feltolkning?

Elektrisk effektförbrukning är inte en optisk storhet: verkningsgraden hos en LED att omvandla elektrisk till optisk effekt ligger vanligtvis långt under 100 % och är i sig temperatur- och strömberoende; watt ensamt ger inget underlag för att härleda ljusflöde eller irradians. Ett tidsvärde ensamt räcker inte för pulsade eller PWM-dimmade källor, eftersom mätresultatet beror på instrumentets integrationstid - samma källa ger olika skenbar ljushet vid korta och långa integrationstider om dimningsfrekvensen och integrationsfönstret inte är matchade. Driftpunkten underskattas ofta: en mätning i kallt tillstånd omedelbart efter påslag och en mätning efter inbränning är två olika mätningar, eftersom ljusflöde, toppläge och färgkoordinat förskjuts med övergångstemperaturen. En bredbandssensor approximerar V(λ) endast ungefärligt; för metameriska men spektralt olika källor - till exempel en varmvit LED och en halogenlampa med samma färgintryck - ger samma sensor två olika mätvärden, varav högst ett är korrekt. En mätning utanför den faktiska punkten av intresse är otillräcklig för bildskärmar, eftersom luminans och färgpunkt varierar över ytan och över betraktningsvinkeln; en enpunktsmätning i bildens mitt fångar ingen kantskuggning, ingen blooming och inget vinkelberoende. Dessa antaganden gäller endast under specifika förhållanden: en bredbandsmätning förblir adekvat så länge de jämförda källorna är tillräckligt lika spektralt - för smalbandiga eller okända spektra gäller inte längre detta villkor.

Vilken inverkan har spektrum och mätgeometri?

Två spektra som ser identiska ut för det mänskliga ögat kallas metameriska. Ju smalare primärfärgerna hos en källa är – som hos färgade LED:er eller QD-OLED-skärmar med spektrala FWHM-värden på endast 20 till 40 nm (Samsung Display, 2023) – desto starkare avviker resultaten mellan olika sensortyper vid jämförelse av metameriska källor. Trefilterkolorimetrar approximerar det mänskliga ögats färgmatchningsfunktioner med hjälp av tre breda filterkurvor; för smalbandiga spektra blir denna approximation felaktig, eftersom källans faktiska spektrala fördelning inte längre ligger inom filterkurvornas tolerans. Utvärderingen av en sådan spektral avvikelse (index f1′) beskrivs i ISO/CIE 19476; CIE 015:2018 (kolorimetri, inklusive standardbelysningar för LED-typer) och CIE 233 (kalibrering och karakterisering av array-spektroradiometrar) är de ytterligare relevanta referenserna (CIE 015:2018; CIE 233).

Geometriskt sett tillför skärmar och micro-LED:er den komplikationen att strålningsmönstret inte kan behandlas som punktformigt: för mycket små emittrar (micro-LED-chipstorlek i enstaka mikrometerområdet) överlappar när- och fjärrfältseffekter, och för mini-LED-bakgrundsbelysningar med lokal dimning måste strövljus mellan angränsande zoner fångas riktningsupplöst. I ett publicerat testfall mättes ett ljust bildområde på 340 nits mot en intilliggande, teoretiskt mörk ram på endast 0,0021 nits; den använda spektroradiometern måste kunna upplösa ner till 0,0005 cd/m² och drevs på fem definierade avstånd för att skärma av ljusa bildområden (Allion Labs, 2023). Det som är avgörande här är inte toppluminansen utan mätsystemets dynamiska omfång och förmåga att undertrycka strövljus.

Hur hänger fotometriska och radiometriska storheter samman kvantitativt

Sambandet mellan den radiometriska strålningseffekten och den fotometriska ljusflödet definieras av integralen över den spektrala fördelningen:

Φv = Km · ∫ Φe,λ(λ) · V(λ) dλ

Här är Φv ljusflödet i lumen, Φe,λ(λ) den spektrala fördelningen av strålningseffekten i W/nm, V(λ) den fotopiska spektrala ljuskänslighetsfunktionen (dimensionslös, maximalt 1 vid 555 nm) och Km = 683 lm/W den fotometriska strålningsekvivalentkonstanten (CIE 018:2019 - The Basis of Physical Photometry). Modellen förutsätter fotopiskt seende (ljusadapterat öga, 2° synfält); vid mycket låga luminansnivåer (mesopiskt eller skotopiskt seende) gäller en annan viktningsfunktion, och V(λ) beskriver en statistisk normalobservatör, inte individuell perception. Två strålningskällor med identisk radiometrisk effekt men olika spektral position ger helt olika ljusflöde – omräkningen är våglängdsberoende, och en fast faktor mellan radiometriska och fotometriska storheter gäller endast för ett fast spektrum.

Räkneexempel: Hur skiljer sig ljusflödet vid identisk strålningseffekt men olika LED-våglängd?

1. Antaganden. Tre monokromatiska LED-källor avger vardera exakt 1 mW optisk strålningseffekt - en blå LED vid 470 nm, en grön LED vid 555 nm (maximum för V(λ)) och en röd LED vid 625 nm. Tabellerade V(λ)-värden enligt 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, där Km = 683 lm/W.

3. Beräkning

VåglängdV(λ)Ljusflöde vid 1 mW
470 nm (blå)0,0910≈ 0,062 lm
555 nm (grön)1,0000≈ 0,683 lm
625 nm (röd)0,3210≈ 0,219 lm

4. Resultat. Vid en identisk radiometrisk effekt på 1 mW varierar det resulterande ljusflödet från omkring 0,062 lm (blå) till 0,683 lm (grön) - en faktor på cirka 11.

5. Teknisk tolkning. Datablads uppgifter i milliwatt optisk effekt är inte direkt jämförbara för att bedöma visuell ljusstyrka så länge våglängden inte beaktas. Den som jämför LED:ar med olika toppvåglängd utifrån deras strålningseffekt jämför inte perceptuellt likvärdiga storheter. Endast en spektralt upplöst mätning möjliggör den korrekta, våglängdsspecifika omvandlingen till ljusflöde.

Var används ljus- och displaymätteknik?

Inom konsumentelektronik avgör kombinationen av luminans, färgomfång och vinkelberoende displaykvaliteten; här handlar det främst om färgmätning på smalbandiga primärfärger (QD-OLED, micro-LED) och kontrastmätning vid lokal dimning. Inom fordonsindustrin testas LED-bakljus, matrixstrålkastare och allt större displayer i fordon fotometriskt och kolorimetriskt; där är det ljusintensitetsfördelningen vid definierade vinklar och färgstabiliteten över temperaturområde och livslängd som räknas. Inom medicinteknik måste kirurgiska displayer och diagnostiska monitorer upprätthålla en definierad, kalibrerad luminans och gråskalerespons, eftersom bildtolkningen direkt beror på fotometrisk konsistens. Inom halvledar- och LED-tillverkning är processstorheten den reproducerbara tilldelningen av ljusflöde, toppvåglängd och färgpunkt till batcher (binning); integrerande sfärer och spektroradiometrar är standardverktygen här, eftersom endast de fångar det driftpunktsberoende totala ljusflödet riktningsoberoende. Inom forskning och utveckling - till exempel vid karakterisering av micro-LED-chip i det enkelsiffriga mikrometerområdet - är storleksberoende verkningsgrad den kritiska storheten, eftersom mindre chip uppvisar ett förändrat förhållande mellan strålande och icke-strålande rekombinationsvägar och därmed en annan våglängds- och verkningsgradskarakteristik (Fan et al., Optics Express, 2023). Inom digital signage är toppvit luminans under omgivande ljus särskilt relevant mättekniskt, eftersom den direkt påverkar energieffektivitetsklassen enligt förordningen. Inom arbetsmiljösäkerhet och fotobiologisk säkerhetsbedömning är spektral irradians i området 380–780 nm den avgörande storheten för att bedöma blåljusfara enligt IEC 62471 - ett ämnesområde som behandlas i detalj på applikationssidan Arbetsmiljösäkerhet och fotobiologisk säkerhet. För det angränsande ultravioletta området visas jämförelsen av källor efter deras spektrum på samma sätt av spektraldatabasen för UV-lampor - samma framställning, samma fråga, bara i ett annat våglängdsområde.

Hur testas micro-LED, äkta svart och inbränning enligt standard?

För micro-LED-skärmar med miljontals enskilda emittrar räcker det inte med stickprovstestning på panelnivå: även vid ett överföringsutbyte på 99,99999 % återstår beräkningsmässigt cirka två defekta subpixlar per 4K-panel (MicroLED Association, 2023); en 100 % inline-inspektion av varje enskild emitter med hög rumsupplösning krävs. För OLED-skärmar med mycket låg svartluminans (äkta svart) i kombination med hög toppluminans krävs ett extremt högt dynamiskt omfång hos mätinstrumentet, eftersom ljusa och mörka bildområden måste registreras i samma mätuppställning utan att spritt ljus från ljusa områden förvanskar den mörka avläsningen. Testning enligt EU:s ekodesignkrav föreskriver mätning under en definierad omgivningsbelysning på 100 lx, vilket kräver ett kontrollerat, reproducerbart mätrum snarare än en mätning i mörkrum. För OLED-långtids- och inbränningstestning standardiserar IEC 62341-5-3 en mätmetodik som sträcker sig över veckor med en stabil referens och färgskillnadsutvärdering enligt CIEDE2000, eftersom enstaka punktmätningar inte fångar pixelindividuell, innehållsberoende åldring (IEC 62341-5-3:2019).

Vilka storheter behöver mätas eller övervakas?

Applikationen avgör vilken mätstorhet som behövs och var mätningen måste utföras. För det totala ljus- eller strålningsflödet som avges av en komponent krävs en integrerande mätuppställning, eftersom endast en integrerande sfär integrerar över alla utstrålningsriktningar och därmed mäter oberoende av det individuella strålningsmönstret. För luminans och färgpunkt på displayer måste mätningen utföras vid definierade bildpositioner och betraktningsvinklar, eftersom båda storheterna är riktningsberoende; en enda punkt i bildens mitt ger ingen information om kanthomogenitet eller vinkelberoende.

En bredbandsmätning är tillräcklig så länge de källor som utvärderas är tillräckligt lika och bredbandiga, och ingen strikt kolorimetrisk specifikation krävs. En spektral mätning blir nödvändig så snart smalbandiga primärfärger, okända eller föränderliga spektra, snäva färgpunktstoleranser eller en fotobiologisk bedömning är involverade - eftersom endast spektrumet ger underlaget för en sensortypsoberoende omräkning. Spatiala mätningar (skannande, avbildande luminansmätsystem) blir nödvändiga när homogenitet, blooming eller lokala defekter måste bedömas över en yta; tidsupplösta mätningar med tillräcklig bandbredd behövs när PWM-dimning, tidsmässig dithering eller flimmermått (Pst LM, SVM) ska utvärderas, eftersom instrumentets integrationstid annars förvränger resultatet.

I industriell LED- och displaytillverkning integreras fotometrisk och kolorimetrisk provning alltmer i produktionslinjen i stället för att utföras som en efterföljande stickprovskontroll i laboratoriet. Tekniskt innebär detta: varje komponent eller panel mäts i slutet av linjen vid en definierad elektrisk och termisk driftpunkt, resultatet jämförs i realtid mot toleransfönster för ljusflöde, färgpunkt och - för mikro-LED - enskilda subpixlar, och klassificeringen (binning) återförs direkt till materialflödesstyrningen. För paneler med miljoner emittrar ersätter automatiserad, högupplöst bildavkänning med efterföljande spektral referering en fullständig enskild mätning av varje subpixel, eftersom en spektroradiometrisk enskild skanning inte skulle vara genomförbar inom den krävda cykeltiden. Den tekniska betydelsen ligger i att processavvikelser - exempelvis en drift i övergångstemperaturen eller en inhomogen fosforbeläggning - direkt återspeglas i den fotometriska mätstorheten och därmed upptäcks tidigt i processen, i stället för att endast visa sig som ett fel i den färdiga produkten.

Mätosäkerheter för luminans- och belysningsmätare kan inte anges som en generell siffra, utan beror på instrumentklassen: CIE 231:2019 definierar, för första gången, ett internationellt harmoniserat klassificeringssystem för belysnings- och luminansmätare med kvalitetsindex, där det sämsta enskilda indexet alltid avgör instrumentklassen (CIE 231:2019). Metrologisk spårbarhet för sådana instrument - via kalibrerade luminans- och strålningstäthetsstandarder samt via ackrediterade kalibreringslaboratorier - är en förutsättning för att mätvärden ska förbli jämförbara mellan platser, tillverkare och testhus. Som referensstorhet för detta finns luminans- och strålningstäthetsstandarden tillgänglig; metrologisk spårbarhet hanteras av det ackrediterade kalibreringslaboratoriet. För spektralanalys och batchjämförelse finns SR900 och resten av spektrometerserien tillgängliga; som en integrerande mätuppställning med en spektrofotometer lämpar sig Cary 60 integrerande sfär.

Vad visar vetenskapliga publikationer?

Sex peer-granskade artiklar utgör den metodologiska grunden för de centrala påståenden som görs i denna text om spektral missanpassning, integrerande-sfär-metrologi, flimmerbedömning, mikro-LED-verkningsgrad och OLED-åldring:

  1. Martinsons och Hlayhel beskriver en metod för att mäta den spektrala responsiviteten hos en fotometer med hjälp av optiska exciteringar med godtycklig spektral fördelning – den metodologiska grunden för att kvantitativt bestämma spektrala missanpassningsfel av det slag som ses med smalbandiga LED- och displayprimärer. 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. presenterar en multifunktionell, absolut integrerande-sfär-uppsättning för mätningar av ljusflöde hos LED:ar i 2π- och 4π-geometri, inklusive kalibreringsförfarande, osäkerhetsbudget och jämförelse med en goniofotometer – relevant för den metrologiska spårbarheten hos mätningar av LED-ljusflöde i tillverkning. 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. tillhandahåller en systematisk översikt av tidsmässig ljusmodulering (flimmer): stimulusstorheter, fysiologiska responser och en jämförelse av konkurrerande mått (percent flicker, flicker index, Pst LM, SVM) – grunden för att sätta lagstadgade flimmergränser i sitt sammanhang. 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. analyserar storleksberoende optoelektroniska egenskaper hos röda mikro-LED:ar med hjälp av en elektro-opto-termisk kopplingsmodell och visar hur strömträngsel och etsningsskador vid chipkanten påverkar verkningsgraden hos små emittrar – centralt för tolkningen av mätningar på enskilda 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.
  5. Jiang och Xu utvecklar en enhetlig OLED-åldringsmodell som kopplar samman driftpunkt, strömamplitud och temperatur för att förutsäga pixelindividuell verkningsgradsnedgång – grunden för inbränningskompensationsalgoritmer och för standardenliga långtidsmätprotokoll. 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. sammanfattar, i en översiktsartikel, de viktigaste utbytesfaktorerna vid tillverkning av mikro-LED-displayer inom chiptillverkning, masöverföring och detektering/reparation – den tekniska bakgrunden till den växande betydelsen av 100 % inline-testning. 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 sjunde avhandling, listad i vårt eget publikationsindex, undersöker samma fråga ur displayutvecklingens perspektiv: hur blåljusandelen i displayers bakgrundsbelysning kan minskas med hjälp av LED-kluster med styrbart färgspektrum. Habich, Nils; Homeyer, Kai: "Untersuchung zur Vermeidung der Blaulichtanteile bei der Hintergrundbeleuchtung von Displays unter Einsatz von LED-Clustern mit steuerbarem Farbspektrum", avhandling, Universität Hildesheim, 2018. Ytterligare arbete om ljus, syn och fotobiologiska effekter finns sammanställt på temasidan för kundpublikationer.

Publikationssökaren listar alla publikationer om belysningsteknik som vi känner till – sökbara efter enhet, område och nyckelord.

Grunder och ytterligare källor

Vanliga frågor om ljus- och displaymätteknik

Hur skiljer sig en fotometrisk mätning från en radiometrisk?
En radiometrisk mätning fångar den fysiskt förekommande strålningseffekten utan viktning. En fotometrisk mätning viktar samma strålning med det mänskliga ögats ljuskänslighetsfunktion V(λ) och är noll utanför ungefär 380–780 nm. Båda systemen kan härledas från en spektral mätning, men inte tvärtom.

Varför ger två instrument olika avläsningar på samma LED?
Om LED:en avger smalbandigt ljus och instrumenten använder bredbandssensorer med olika spektral responsivitet, approximerar båda V(λ) med olika noggrannhet. För metameriska men spektralt olika jämförelseljuskällor leder detta till avvikande, ibland motstridiga mätresultat.

Vilken storhet är avgörande för displayer: luminans eller belysningsstyrka?
För den ljusstyrka som en betraktare av en displayyta upplever är luminans (cd/m²) avgörande, eftersom den riktningsberoende beskriver vad ytan avger mot betraktningsriktningen. Belysningsstyrka (lux) beskriver däremot hur mycket ljus som faller på en yta och är relevant för mätningar av omgivningsljus.

Hur mäts flimmer på LED- och OLED-ljuskällor?
En tidsupplöst ljusmätning med tillräcklig bandbredd och en definierad samplingsfrekvens krävs, från vilken mätvärden som Pst LM eller SVM beräknas enligt de underliggande standardformlerna. En enkel medelvärdesmätning fångar inte den tidsmässiga modulationen.

Varför räcker inte en LED:s elektriska effektangivelse för att bedöma ljusstyrkan?
Verkningsgraden för omvandling av elektrisk till optisk effekt beror på komponenten, strömmen och temperaturen och ligger långt under 100 %. Dessutom beror den fotometriska effekten starkt på emissionsvåglängden. Wattangivelser ensamma ger därför inget underlag för att dra slutsatser om ljusflöde eller luminans. Varför en effektangivelse i princip inte är en mätstorhet härleds under radiometriska storheter.

Vilken standard reglerar OLED-inbränningstestning?
IEC 62341-5-3 fastställer mätmetoder för att bestämma bildkvarhållning och livslängd för OLED-moduler, inklusive en HDR-mätmetod och färgskillnadsutvärdering enligt CIEDE2000.

Hur mäts färg på smalbandiga displayer såsom QD-OLED?
På grund av de smala spektrala FWHM-värdena för primärfärgerna (20–40 nm) är spektralt upplösande spektroradiometrar att föredra framför trefilterkolorimetrar, eftersom filterkolorimetrar bara approximerar färgmatchningsfunktionerna med bristande noggrannhet för smalbandiga spektra.

Från vilken punkt krävs en spektral mätning istället för en bredbandig?
Så snart smalbandiga primärfärger, okända eller föränderliga spektra, snäva färgpunktstoleranser eller en fotobiologisk bedömning är inblandade. För bredbandiga, spektralt liknande ljuskällor är en bredbandsmätning i allmänhet tillräcklig.

Relaterade tillämpningsområden

Samma strålning bedöms olika beroende på syfte: fotovoltaik och solsimulering bedömer den radiometriskt utifrån dess effekt på en solcell, arbetarskydd bedömer den med viktningsfunktioner för blåljus- och UV-fara, och automation och processintegration beskriver hur mätningen flyttas från laboratoriet till slutet av linjen.

Vilka mätinstrument från Opsytec som används för att registrera spektrum, ljusflöde och färgkoordinater hos LED visas på sidan LED-mätteknik.

Ämnesexpert

Författare: Dr. Mark Paravia

Dr.-Ing. Mark Paravia är verkställande direktör för Opsytec Dr. Gröbel GmbH i Ettlingen och leder det ackrediterade kalibreringslaboratoriet. Efter sin forskning om pulsade xenon-excimerurladdningar vid Institute of Lighting Technology vid KIT ligger hans nuvarande fokus på mätteknik för optisk strålning. Han är vice ordförande för DIN-standardiseringskommittén FNL 7 "Optical Radiation" och medlem i DVGW:s projektgrupp för UV-desinfektion.

Osäker på om en bredbandsmätning räcker, eller om din LED- eller displayapplikation kräver en spektral mätning?

Om en enkel sensor räcker eller om en spektroradiometer krävs beror på källans spektrala bredd, den önskade färgpunktstoleransen och den driftpunkt där mätningen ska utföras. Genom att tillsammans klargöra den faktiska testuppgiften - enskild komponent, modul eller färdig display - framgår vilken mätstorhet, vilken mätgeometri och vilken metrologisk spårbarhet som verkligen krävs. Kontakta oss.