LED与显示器的光测量用于量化光源发出的光辐射量，以及该辐射被人眼或图像传感器感知的方式。其核心技术目标是将辐射度量（物理上存在的辐射功率）与光度量（按人眼灵敏度加权的亮度）进行可溯源的区分。核心难点在于，对于窄带光源——彩色LED、OLED子像素、量子点转换显示器——这两种评价体系存在明显差异，而简单的宽带传感器无法可靠地分辨这种差异。因此，决定性的物理量包括辐射通量、光通量、亮度、色坐标、峰值波长，以及对于开关式光源而言的亮度时间调制。只有光谱分辨测量才能一致地得出由此推导的所有量值。

来自国际能源署的技术图景更为可靠：照明约占全球建筑及户外应用电力需求的8%（约2,200 TWh，2024年）；如今市售LED的平均发光效率自2015年以来已几乎翻倍，接近100 lm/W，领先产品可达230 lm/W（IEA，2026年）。目前约有110个国家对照明制定了具有约束力的最低能效标准（MEPS）。对测量技术而言，这一发展意味着从内部质量控制转向具备监管级证据效力的检测：发光效率、色点及老化行为越来越需要以符合标准、可溯源的方式记录，而不仅仅是内部合理性检查。

另一推动因素是欧盟电子显示器生态设计法规（EU）2019/2021，该法规自2023年起规定了包括微型LED显示器专用能效等级以及在规定环境照度（100 lx）下峰值白色亮度的固定要求（EUR-Lex，法规（EU）2019/2021）。该框架自2024年11月起正在修订中；欧盟委员会计划于2026年初提出草案（欧盟委员会，2024年）。因此，Mini/Micro LED与OLED市场的增长正遭遇日益收紧的法规检测义务——二者共同提高了制造与来料检验中对测量精度、光谱分辨率及自动化的要求。

从分立LED模块向Micro LED直接发光器件的转变，将检测任务从面板层级转移到单个发光单元层级：由于每块显示屏包含数百万个子像素，对单个发光单元进行100%在线检测成为经济制造的前提条件，因为修复与冗余方案只有在无遗漏地定位缺陷时才能奏效（Yu等，《应用物理学期刊D》，2024年）。具有局部调光功能的Mini LED背光要求测量系统具备极高的动态范围，因为评估杂散光（光晕）需要在同一测量装置中测量明亮与极暗的图像区域。对于OLED显示器，烧屏与图像残留测试的规范化（IEC 62341-5-3，第2版）正推动采用CIEDE2000色差评估方法的长期测量标准化。基于量子点的显示器（QD-OLED、QLED）正将色度检测从滤光片式色度计转向光谱分辨方法，因为其窄带原色（FWHM 20～40 nm）会放大传统三滤光片传感器的近似误差。在法规方面，欧盟光源生态设计法规（EU）2019/2020正分阶段收紧频闪与频闪效应限值——自2021年9月起SVM≤0.9，自2024年9月起SVM≤0.4——使时间分辨光测量成为强制性法规检测项目，而非可选附加项（EUR-Lex，合并版本）。电子显示器的生态设计与能效标签法规目前本身也正在修订中，预计草案将于2026年初发布，并明确聚焦于耐用性与可维修性（欧盟委员会，2024年）。

该应用领域的市场规模、增长率及资料来源汇总于页面紫外技术的市场发展。

辐射度量——辐照度、辐射亮度、辐射通量——描述物理上实际存在的辐射功率，与人眼无关。光度量——照度、亮度、光通量——描述的是同一过程，但经过人眼光谱光视效率函数V(λ)加权处理。V(λ)在大约380～780 nm范围之外为零：该范围内的辐射在物理上确实存在，但对光度学没有贡献，不过它仍可能引起材料老化、光生物效应或传感器响应。换算通过常数K_m = 683 lm/W进行，该常数定义于V(λ)在555 nm处的最大值（CIE 018:2019）。由于V(λ)是一条固定的、列表化的曲线，通过光谱分辨测量既可以得出辐射度量，也可以得出光度量，以及色坐标、色温和显色指数——但反向路径，即由单一光度数值反推光谱，是不可能的。

显示器和LED在光的产生和调制方式上存在根本区别。对于测量技术而言，重要的是光源发出的是宽带光还是窄带光、是自发光还是背光，以及如何随时间驱动。

光通量或辐射通量描述元件向所有方向发射的总功率，是效率和分档的参考量；只能用积分球进行与方向无关的采集，因为点测量无法捕捉辐射分布。光亮度与方向有关，因为它描述的是表面朝特定观察方向发出的光；它决定了显示器在观察者以特定角度观看时呈现的亮度，因此必须在规定的图像位置和观察角度下进行采集。色坐标、色温和显色指数直接取决于光谱，决定了色彩还原的准确性；对于窄带原色而言，它们对测量系统的光谱分辨率特别敏感。正向电流和结温会同时影响LED的光通量、峰值波长和色点，因为温度升高会使半导体带隙发生偏移，从而改变发射波长——只有在相同的电气和热工作点下比较两次测量才有意义。关于紫外类型的光输出如何随使用寿命发生变化，请参见用于UVA、UVB和UVC的紫外LED。闪烁指标（P_st LM、SVM、闪烁指数）用于量化PWM调光光源亮度的时间调制程度，这一点至关重要，因为相同的平均亮度会因调制频率和调制深度不同而产生完全不同的生理影响。

电功率并非光学量：LED将电功率转换为光功率的效率通常远低于100%，且该效率本身与温度和电流有关；仅凭瓦特数无法据此推导出光通量或辐照度。对于脉冲或PWM调光光源，仅凭时间数值是不够的，因为测量结果取决于仪器的积分时间——若调光频率与积分窗口不匹配，同一光源在短积分时间和长积分时间下会呈现不同的表观亮度。工作点常被低估：开机后立即在冷态下进行的测量与经过老化（burn-in）后进行的测量是两种不同的测量，因为光通量、峰值位置和色坐标都会随结温变化。宽带传感器只能近似地模拟V(λ)；对于同色异谱但光谱不同的光源——例如色感相同的暖白光LED与卤素灯——同一传感器会给出两个不同的读数，其中至多一个是正确的。对于显示器而言，在实际关注点之外进行测量是不够的，因为亮度和色点会随表面位置和观察角度而变化；仅在画面中心进行单点测量无法反映边缘阴影、光晕效应及角度依赖性。这些假设各自仅在特定条件下成立：只要被比较的光源在光谱上足够相似，宽带测量仍然适用——但对于窄带或未知光谱，该条件便不再成立。

人眼看起来相同的两种光谱称为异谱同色。光源的原色越窄——如彩色LED或光谱FWHM值仅为20至40 nm的QD-OLED显示器（Samsung Display, 2023）——不同类型传感器在比较异谱同色光源时的测量结果差异就越大。三滤光片色度计使用三条宽带滤光曲线来近似人眼的颜色匹配函数；对于窄带光谱，这种近似会变得不准确，因为光源的实际光谱分布已不再落在滤光曲线的容差范围内。此类光谱失配（f1′指数）的评估方法在ISO/CIE 19476中有所描述；CIE 015:2018（色度学，包括LED类型的标准光源）和CIE 233（阵列光谱辐射计的校准与特性描述）是另外两项相关参考文献（CIE 015:2018；CIE 233）。

从几何角度看，显示器和微型LED还带来了另一个复杂问题：其辐射图形不能被视为点状光源。对于极小的发光体（微型LED芯片尺寸在个位数微米范围内），近场和远场效应会相互重叠；而对于带局部调光功能的迷你LED背光，相邻区域之间的杂散光必须以方向分辨的方式进行采集。在一项已发表的测试案例中，亮度为340尼特的明亮图像区域与相邻的、理论上应为暗态但实测仅为0.0021尼特的画面进行了对比测量；所使用的光谱辐射计必须能够分辨低至0.0005 cd/m²的亮度，并在五个特定距离下操作以遮蔽明亮图像区域（Allion Labs, 2023）。这里重要的并非峰值亮度，而是测量系统的动态范围和杂散光抑制能力。

辐射度量的辐射通量与光度量的光通量之间的关系由光谱分布的积分定义：

Φ_v = K_m · ∫ Φ_e,λ(λ) · V(λ) dλ

其中Φ_v为光通量，单位为流明；Φ_e,λ(λ)为辐射通量的光谱分布，单位为W/nm；V(λ)为明视觉光谱光视效率函数（无量纲，在555 nm处最大值为1）；K_m = 683 lm/W为光度辐射当量常数（CIE 018:2019 - The Basis of Physical Photometry）。该模型假定为明视觉（明适应眼、2°视场）；在极低亮度水平（中间视觉或暗视觉）下适用不同的加权函数，且V(λ)描述的是统计标准观察者，而非个体感知。两个辐射功率相同但光谱位置不同的光源会产生完全不同的光通量——该换算与波长相关，辐射度量与光度量之间的固定换算系数仅适用于固定光谱。

1. 假设条件。三种单色LED光源均精确发射1 mW的光辐射功率——蓝光LED波长为470 nm，绿光LED波长为555 nm（V(λ)的最大值处），红光LED波长为625 nm。根据CIE 018:2019标准列出的V(λ)值：V(470 nm) = 0.0910；V(555 nm) = 1.0000；V(625 nm) = 0.3210（BIPM，光度学基本原则，2019年）。

2. 公式。
Φ_v = K_m · V(λ) · Φ_e，其中K_m = 683 lm/W。

3. 计算

4. 结果。在相同的1 mW辐射功率下，所得光通量范围从约0.062 lm（蓝光）到0.683 lm（绿光）不等——相差约11倍。

5. 技术解读。只要忽略波长因素，数据表中以毫瓦表示的光功率数值并不能直接用于比较视觉亮度。任何仅凭辐射功率来比较不同峰值波长LED的做法，实际上都不是在比较感知上等效的量。只有通过光谱分辨测量，才能实现正确的、针对特定波长的光通量换算。

在消费电子领域，亮度、色域和视角依赖性的综合表现决定了显示质量；这里最重要的是窄带原色（QD-OLED、micro-LED）的色彩测量，以及局部调光下的对比度测量。在汽车行业，LED尾灯、矩阵大灯以及日益增大的车载显示屏都要经过光度和色度测试；关键在于特定角度下的光强分布，以及色彩在温度范围和使用寿命内的稳定性。在医疗技术领域，手术显示器和诊断监视器必须保持明确的、经过校准的亮度和灰阶响应，因为图像判读直接取决于光度一致性。在半导体和LED制造领域，工艺量是光通量、峰值波长和色点在批次间可重复分配（分档）；积分球和光谱辐射计是这里的标准工具，因为只有它们才能与方向无关地捕获取决于工作点的总光通量。在研发领域——例如在表征微米级micro-LED芯片时——关键量是尺寸依赖的效率，因为较小的芯片表现出辐射复合路径与非辐射复合路径比例的改变，从而呈现不同的波长和效率特性（Fan et al., Optics Express, 2023）。在数字标牌领域，环境光下的峰值白亮度在计量上尤为重要，因为它直接影响法规规定的能效等级。在职业安全和光生物安全评估领域，380～780 nm范围内的光谱辐照度是根据IEC 62471评估蓝光危害的决定性量——应用页面职业安全与光生物安全对此专题有深入介绍。对于相邻的紫外范围，光源光谱的比较同样体现在紫外灯光谱数据库中——呈现方式相同，问题相同，只是波长范围不同。

对于拥有数百万个独立发光元件的micro-LED显示屏而言，仅在面板层面进行抽样测试是不够的：即使转移良率达到99.99999%，按计算，每块4K面板仍会残留约两个缺陷子像素（MicroLED Association, 2023）；因此需要以高空间分辨率对每个独立发光元件进行100%在线检测。对于具有极低黑色亮度（真黑）并同时具有高峰值亮度的OLED显示屏，测量仪器需要具备极高的动态范围，因为必须在同一测量装置中同时捕捉明亮与黑暗的图像区域，且不能让明亮区域的杂散光干扰暗部读数。根据欧盟环保设计（EU Ecodesign）要求进行的测试规定，须在100 lx的确定环境照度下进行测量，这就要求使用受控的、可重复的测量室，而非暗室测量。对于OLED的长期测试和烧屏测试，IEC 62341-5-3标准规定了一种历时数周、采用稳定参照并依据CIEDE2000进行色差评估的测量方法，因为单点测量无法捕捉像素级别的、与内容相关的老化情况（IEC 62341-5-3:2019）。

应用场景决定了需要测量哪种物理量，以及在何处进行测量。对于某元件发出的总光通量或总辐射通量，需要采用积分测量装置，因为只有积分球才能对所有发射方向进行积分，从而实现与具体辐射分布无关的测量。对于显示屏的亮度和色点，则必须在规定的图像位置和视角下进行测量，因为这两个量都与方向相关；仅测量图像中心一点，无法反映边缘均匀性或视角依赖性的信息。

只要被评估的光源足够相似且为宽带光源，并且不要求严格的色度规格，宽带测量即可满足需求。一旦涉及窄带原色光、未知或变化的光谱、严格的色点公差或光生物学评估，就必须进行光谱测量——因为只有光谱才能为与传感器类型无关的换算提供依据。当需要评估表面上的均匀性、光晕（blooming）或局部缺陷时，就需要进行空间测量（扫描式、成像式亮度测量系统）；当需要评估PWM调光、时间抖动或闪烁度量（P_st LM、SVM）时，则需要具有足够带宽的时间分辨测量，否则仪器的积分时间会使结果失真。

在LED和显示屏的工业化生产中，光度和色度检测正日益被集成到生产线中，而不再仅作为实验室中的下线抽检来进行。从技术角度而言，这意味着：每个元件或面板都会在生产线末端，在规定的电气和热工作点下进行测量，测量结果会实时与光通量、色点以及（对于micro-LED而言）各个子像素的公差范围进行比对，分级（binning）结果会直接反馈到物流控制中。对于拥有数百万个发光单元的面板，自动化高分辨率图像传感结合后续光谱基准校正，取代了对每个子像素逐一进行的完整测量，因为在所需的节拍时间内，采用光谱辐射计逐点扫描是不可行的。这种做法在技术上的意义在于：工艺偏差——例如结温漂移或荧光粉涂层不均匀——会直接反映到光度测量量上，从而在工艺早期即被发现，而不是等到成品检测时才作为不良品暴露出来。

照度计和亮度计的测量不确定度不能一概而论，而是取决于仪器等级：CIE 231:2019 首次定义了一套国际统一的照度计和亮度计分级体系，采用多项质量指标，其中最差的单项指标始终决定该仪器的等级（CIE 231:2019）。此类仪器的计量溯源性——通过已校准的亮度和辐亮度标准以及经认可的校准实验室实现——是使测量值在不同地点、不同制造商和不同检测机构之间保持可比性的前提条件。作为该溯源链的参考量，可使用亮度和辐亮度标准；计量溯源工作由经认可的校准实验室完成。对于光谱分析和批次比对，可使用SR900以及其余的光谱仪产品系列；作为配合分光光度计使用的积分测量装置，Cary 60 积分球是合适的选择。

六篇经同行评审的论文为本文中关于光谱失配、积分球计量、闪烁评估、微型LED效率及OLED老化的核心论点提供了方法学基础：

1. Martinsons和Hlayhel描述了一种利用任意光谱分布的光学激励测量光度计光谱响应度的方法——这是定量确定窄带LED和显示器原色所出现的光谱失配误差的方法学基础。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等人提出了一种多功能、绝对式积分球装置，用于在2π和4π几何条件下测量LED的光通量，包括校准程序、不确定度预算以及与配光测角光度计的比较——这与制造过程中LED光通量测量的计量溯源性密切相关。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等人对时域光调制（闪烁）进行了系统综述：刺激量、生理反应以及若干竞争性指标（percent flicker、flicker index、P_st LM、SVM）的比较——为将监管闪烁限值置于合理语境中提供了依据。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等人利用电-光-热耦合模型分析了红光微型LED的尺寸相关光电性能，并展示了芯片边缘的电流拥挤和刻蚀损伤如何影响小尺寸发光器件的效率——这对解读单颗微型LED芯片的测量结果至关重要。Fan, Kaili等: "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和Xu建立了一种统一的OLED老化模型，将工作点、电流幅值和温度耦合起来，以预测各像素单独的效率衰减——这是烧屏补偿算法以及符合标准的长期测量方案的基础。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等人在一篇综述中总结了微型LED显示器制造在芯片制备、巨量转移以及检测/修复各环节中的关键良率因素——这为100%在线检测日益重要提供了技术背景。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。

我司出版物索引中还收录了第七篇学位论文，该论文从显示器开发的角度探讨了同一问题：如何利用具有可控颜色光谱的LED集群来减少显示器背光中的蓝光成分。Habich, Nils; Homeyer, Kai: "Untersuchung zur Vermeidung der Blaulichtanteile bei der Hintergrundbeleuchtung von Displays unter Einsatz von LED-Clustern mit steuerbarem Farbspektrum"，学位论文，希尔德斯海姆大学，2018年。有关光、视觉和光生物效应的更多研究成果，请参见客户出版物专题页面。

出版物检索工具列出了我们所知的所有照明技术相关出版物——可按设备、领域和关键词进行检索。

• CIE 018:2019，《物理光度学基础》，第3版——物理光度学的基本约定，K_m和V(λ)的定义。
• CIE 015:2018，《色度学》，第4版——标准观察者、三刺激值和色差的计算、LED类型的标准照明体。
• CIE 231:2019，《照度计和亮度计分类系统》——光度测量仪器的分类系统。
• IEC 62471-7:2023，《主要发射可见辐射的光源和灯具的光生物安全性》。
• ICDM/SID，《信息显示测量标准》（IDMS），第1.3版，2025年——标准化的显示器测量程序。
• 2019年10月1日欧盟委员会法规（EU）2019/2021，规定电子显示器生态设计要求。

光度测量与辐射度量测量有何区别？
辐射度量测量记录的是物理上实际存在的辐射功率，不进行加权处理。光度测量则用人眼的光谱光视效率函数V(λ)对同一辐射进行加权，在大约380～780 nm范围之外该值为零。两种体系均可由光谱测量推导得出，但反过来则不成立。

为什么两台仪器测量同一颗LED会得到不同的读数？
如果该LED发出窄带光，而仪器使用具有不同光谱响应度的宽带传感器，那么两者对V(λ)的逼近精度也各不相同。对于同色异谱但光谱不同的比较光源，这会导致测量结果出现偏差，有时甚至相互矛盾。

对于显示屏而言，亮度和照度哪个更重要？
对于观察者感知到的显示屏表面亮度而言，起决定作用的是亮度（cd/m²），因为它按方向描述了表面朝观察方向发出的光。相比之下，照度（lux）描述的是落在某一表面上的光量，与环境光测量相关。

如何测量LED和OLED光源的闪烁？
需要进行具有足够带宽和确定采样率的时间分辨光测量，并据此按照相关标准公式计算出P_st LM或SVM等指标。简单的平均值测量无法捕捉到这种时间调制。

为什么仅凭LED的额定电功率不足以判断亮度？
将电功率转换为光功率的效率取决于器件、电流和温度，且远低于100%。此外，光度效应还强烈依赖于发射波长。因此，仅凭瓦数无法推算出光通量或亮度。关于为何额定功率原则上不能作为一个测量量，详见辐射度量一节。

OLED老化测试遵循哪项标准？
IEC 62341-5-3规定了确定OLED模块图像残留（烧屏）和使用寿命的测量方法，其中包括一种HDR测量方法以及按照CIEDE2000进行的色差评估。

如何测量QD-OLED等窄谱显示屏的颜色？
由于原色的光谱FWHM较窄（20～40 nm），光谱分辨型光谱辐射计比三滤光片色度计更为适合，因为滤光片色度计对窄谱光谱的色匹配函数只能进行不精确的逼近。

从什么情况开始需要进行光谱测量而不是宽带测量？
一旦涉及窄带原色、未知或变化的光谱、严格的色点公差或光生物安全评估，就需要进行光谱测量。对于宽带且光谱相似的光源，通常宽带测量已经足够。

同一辐射根据用途不同而评估方式各异：光伏与太阳能模拟通过其对太阳能电池的作用进行辐射度量学评估，职业安全采用蓝光危害和紫外线危害的加权函数进行评估，而自动化与流程集成则描述了测量如何从实验室延伸到生产线末端。

使用哪些Opsytec测量仪记录LED的光谱、光通量和色品坐标，请参阅LED测量技术页面。

简单传感器是否足够，还是需要光谱辐射计，取决于您光源的光谱宽度、所需的色点公差以及测量时的工作点。共同明确实际的测试任务——单个元件、模块还是成品显示器——即可确定实际所需的测量量、测量几何结构以及计量溯源性。联系我们。