LED显示屏光学性能精确测试与亮度测量研究
随着LED显示屏在工业、交通、商业广告等领域的广泛应用，对其光学性能的精确测试变得越来越重要。深入分析了LED显示屏的光学特性，介绍了影响亮度测量精度的主要因素，并围绕这些关键因素，详细阐述了常用亮度测量设备的原理及其优缺点。还介绍了高精度的集成化LED显示屏测量系统，为相关技术人员提供了有益的参考。
一、概述
近年来，LED显示屏凭借其高可靠性、长寿命、高亮度、低功耗、色彩丰富等特点迅速成长为平板显示的主流产品。随着其广泛应用，LED显示屏的性能评价变得至关重要。其中，光学性能作为评价LED显示屏的核心指标之一，其精确测量的难度更大。对LED显示屏的光学性能进行深入研究，提供客观准确的量值，对LED显示屏的研发和生产具有指导意义。
二、LED显示屏的光学性能测试项目
根据SJ/T 11281-2007标准，LED显示屏的光学性能测试主要包括更大亮度、视角、基色主波长误差和白场色坐标等考察颜色特性的项目，以及像素光强均匀性、显示模块亮度均匀性和模组亮度均匀性等测试项目。其中，亮度是LED显示屏光学特性最为核心的参数，精确测量LED显示屏光学性能的关键在于亮度的准确测量。
三、现有亮度测量设备及影响亮度测量的主要因素
1.现有典型的亮度测量设备包括遮光筒式亮度计、瞄点式亮度计和成像式亮度计。其中，遮光筒式亮度计适用于接触或靠近光源表面的测试；瞄点式亮度计通过瞄准点来测量该区域内的平均亮度；成像式亮度计采用CCD面阵进行大面积亮度的快速测量。
2.影响显示屏亮度测量精度的主要因素包括光谱失配误差和视场角等。光谱失配误差是由于亮度计探测器前的滤色片与CIE入眼光视效率函数或颜色三 值的匹配程度引起的误差。视场角是指亮度计测量时所能观测到的目标范围，视场角的大小直接影响亮度的测量精度。还包括测试环境的照明条件、温度、气压等因素对亮度测量的影响。为了获得更准确的测量结果，需要对这些影响因素进行严格控制。在实际测试过程中还需要注意避免外界光线的干扰以及设备本身的误差等因素对测量结果的影响。因此在实际操作中需要严格按照操作规程进行以确保测量结果的准确性和可靠性。同时还需要不断研究和改进现有的测量方法和技术以提高LED显示屏光学性能的精确测定水平为相关技术人员提供更多有益的参考和帮助。四、结论综上所述通过对LED显示屏光学性能的深入研究以及现有亮度测量设备的分析我们可以得出以下结论：首先亮度作为LED显示屏光学性能的核心参数其精确测量对于评价LED显示屏的性能至关重要；其次现有的亮度测量设备各有优缺点在实际应用中需要根据具体情况选择合适的设备；最后影响亮度测量精度的因素众多在测量过程中需要严格控制这些影响因素以获得更准确的测量结果。未来随着科技的不断发展LED显示屏的性能将不断提高对其光学性能的精确测试也将变得更为重要。因此我们需要不断研究和改进现有的测量方法和技术以适应LED显示屏的发展需求为相关技术人员提供更多有益的参考和帮助。亮度计的光谱失配误差研究
光谱失配误差是亮度计在测量过程中面临的一项重要挑战。特别是在红蓝等区域的测量中，大部分光度计的相对光谱灵敏度s(λ)与CIE人眼光视效率函数V(λ)的匹配情况欠佳，误差可能高达百分之十几甚至百分之百。这种现象对亮度计的准确性和精度造成了严重影响。
瞄点式亮度计在单通道匹配上，其光谱失配误差比成像亮度计要小。为了克服这一问题，目前基于瞄点式亮度计发展的光谱辐亮度计采用了光谱测量装置，取代了原有的滤色片加探测器的部分。光谱辐亮度计消除了光谱失配误差，能更准确地测量亮度和颜色特性。
除了光谱失配误差，亮度计的视场角也是影响测量精度的关键因素。LED显示屏等应用对测量区域有具体的要求。例如，像素光强的测量区域为单个像素，而模块亮度则需要考虑更广泛的区域。传统的遮光筒式亮度计和瞄点式亮度计在控制视场角方面存在困难，无法满足特定的测量需求。而成像亮度计由于其具有百万像素，每个像素对应的测量视场角都非常小，并能通过宏模式实现多种视场角的测量，准确分析均匀性。
对于LED显示屏的精确测定，绝对亮度的精确测量可采用光谱辐亮度计实现，而均匀性分析则可采用成像亮度计便捷获取。测量过程中还需考虑视场测量中的角度精度、被测目标的精确瞄准以及瞄准的复现性等因素。为了克服这些误差因素，可采用五维对准高精度显示屏光学测试系统。这一系统通过精密的两轴转台和三轴平移台，能方便实现被测目标精确定位和对准，大幅提高测量精度和复现性。
远方光电在此领域的研究取得了显著成果。针对LED显示屏、灯具等对光谱、亮度、颜色以及颜色分布的测量需求，远方光电正在研究二维光谱和亮度测量装置，并已经取得初步进展。相信该研究成果将为LED显示屏的光学性能测定技术带来革命性突破，实现更全面和更精确的测量。
参考文献：
1. 宋新丽等. 基于灰度直方图的LED显示屏亮度均匀性评估 [J]. 液晶与显示, 2009, 24（1）: 140-144.
2. SJ/T 11281-2007. 发光二极管（LED）显示屏测试 .
3. Qian Li等. 2D Spectral and luminance measurement device. CIE X036-2009.
作者简介：李倩，杭州远方光电信息股份有限公司光电科学研究所副所长，是LED显示屏测试领域的专家，拥有多项发明专利和多篇LED测量领域的论文。除了对亮度计的精度和准确性有深入的研究外，还关注抗光LED显示屏测试和LED显示屏亮度公差标准等前沿话题。
