LED的创新应用需要精确的亮度和色度测量

LED（发光二极管）于1960年代问世并实现商业化应用。发展到现在，LED已被广泛用于各个领域，例如显示器（包括直下式和背光式显示器），替代家庭和办公室使用的白炽灯和紧凑型荧光灯（CFL），也被用于路灯和节日灯。2020年，全球LED市场规模达575亿美元，预计到2027年将增长近三倍，收入将达到1510.2亿美元 ¹。

LED被广泛使用的原因如下：与白炽灯相比，LED的电能消耗降低了75% ²（紧凑型荧光灯节能只有20-35% ³），LED具有灵活性/可调谐性，几乎可以提供任何颜色或SPD波长，满足各类专业化智能照明需求，同时，LED使用寿命更长。随着LED生产成本和市场价格的不断下降，越来越多的工业、商业和消费级用户将选择使用LED。

新型LED的应用

长期以来，基于LED的产品通过将红、绿和蓝发光二极管组合产生出各种颜色。最近，研究人员研发出了一种多色LED –在一个封装结构中包含全部三种原色。

单色蓝、红和绿色LED（左）和多色LED（右）

许多领域的设计师和开发者利用LED的功能创建新的应用领域，利用这种通用技术实现各种光效，包括：

可穿戴设备-由于LED体积极小且耗能极低，服装设计师通过各种方法将其加入织物和服装里。有些服装还带有小型电池包和遥控器。

Lumen Couture 推出的LED连帽衫（左）和Luminous Clothing 推出的LED婚纱（右）（图片：© Lumen Couture 和© Luminous Clothing）

仿制霓虹灯-广告牌制作商使用LED替代原本需要用霓虹灯管制作的照明元件。尽管许多人仍然喜欢霓虹灯的效果，但LED所需的电压更低，更加安全且能耗更低。另外，与霓虹灯相比，LED灯在户外使用时寿命更长。 ⁴ 同能效相关的城市规划规定以及不断发展的UL标准推动了许多霓虹灯应用逐步过渡为LED灯。

LED 照明取代了佛罗里达连锁餐厅户外标牌中的霓虹灯。图片来源）

LED 灯带 – 现已广泛使用且价格实惠，LED 灯带使家居装饰者、产品设计师和 DIY 消费者能够将照明效果融入各种物品中，从氛围灯到艺术装置、定制工业照明到夜间安全的所有领域。

LED灯带可轻松用于突显出建筑元素（左上），营造出气氛灯光（右上），提供工作场所照明（左下）以及保证夜间街道上行人、宠物狗和自行车骑行者的安全（右下）。（下侧图片来源）

隐形眼镜-LED隐形眼镜首次问世于十年前，最近的发展在“智能镜片”领域。一些开发者研制出具备增强现实智能眼镜功能的隐形眼镜，能够为佩戴者展示信息。另外，医学研究人员开发出一款眼镜，通过测量眼泪中的血糖水平监控佩戴者的糖尿病情况 ⁵ ，当读数过高或过低时，眼镜会通过一个微型LED灯提醒佩戴者，甚至可以治疗视网膜疾病。 ⁶

Mojo推出的智能隐形眼镜类似于微型增强现实智能眼镜（左），配有嵌入了传感器和LED的智能镜片（右），用于监控糖尿病患者的血糖水平（图片来源：左和右）

光源测试需求

以上是新型LED应用的一些例子。在LED和照明产品面市前，需要进行大量的研发和测试工作。LED产品和发光设备制造商必须确保产品不仅具备用户要求的亮度和色度性能，同时还要保证LED产品符合安全法规和标准的要求，例如：

• 美国保险商实验室（UL）标准，比如UL 8750

• 欧盟CE和RoHS认证

• 照明工程学会标准，比如ANSI/IES LM-79-19

• 全球的其他类似组织和认证标准

获取LED和小型光源的数据

在过去30年中，瑞淀一直致力于为光源亮度、色度和其他特性的测量提供解决方案。公司推出的第一批产品就包括一台测角测量系统，用于从不同角度收集光源数据。目前，系统已发展至第四代，瑞淀的SIG-400（光源成像测角仪®）是一套全自动、电脑控制测角系统，可以提供LED裸片和器件数据，满足LED研究者、开发者、制造商和使用者的需求。

SIG-400可准确测量LED和其他小型光源的近场发光强度。从光源周围数千个视角采集图像和通量测量数据，通过三维图形准确提供光源的近场输出。SIG-400还可用于测量垂直方向光源，可以同显微镜和扩展视场光学器件一起使用，提高LED和其他光源测量的灵活性。

SIG-400上的自动化、电脑控制臂正在将一台ProMetric®成像色度计绕着一个LED设备旋转，采集数千个视角，通过三维图形准确提供近场输出。

SIG-400利用ProMetric® I成像色度计（绕LED设备旋转）采集图像，生成高精度近场模型。这些数据可直接用于研究LED的性能，也可利用瑞淀光学系统的ProSource®软件导出，用于主流光学设计软件中。SIG-400解决方案具备以下功能：

• 对光源的完整空间和角输出进行建模

• 约1500次测量，提供完整的光源特性

• 自动化运动和图像采集控制

• 扫描设置清单，快速链接软件功能，使用简单，灵活配置扫描分辨率

• 在屏幕上实时显示亮度测量图像，提供回放功能

• 环境校准图像、工作条件和样品产品信息记录

• 近场和远场发光强度分布

• 数据可视化工具：截面图、2D等值线图、3D等值线图、CIE色度图

光源的SIG-400系统成像结果示例，以伪色彩表示。

SIG-400对操作空间要求不大（<5m），可用于从光源成像模型™（RSM）文件中推断出远场分布（或光线跟踪）数据。系统可以生成光线集合数据，快速输出IES、EULUMDAT (LDT)和RSM文件-或者生成亮度数据，用于测量统一眩光评级（UGR）的亮度数据。这些IES、LDT和RSM文件还可以导出至常见的光学设计光线追踪软件中（例如ASAP®、FRED®、LightTools®、LucidShape®、Opticad®、OSLO®、OpticStudio™ (ZEMAX）、SimuLux®、SPEOS®、TracePro®、Photopia™和IES TM-25)。

若希望进一步了解如何获得产品设计、质量控制和照明设计所需的光源成像数据，请阅读使用指南“照明设计：LED和小型光源的测量数据如何采集”。

引用文献

1.  “LED Lighting Market Size to Surpass Around US$ 151.02 Bn by 2027.” Precedence Research, June 22, 2021, as reported on Global Newswire.

2.  “LED Lighting.” US Department of Energy (Retrieved December 9, 2021).

3.  “The Great Debate: LEDs vs CFL Bulbs.” Payless Power, July 9, 2018.

4.  Peters, L., “Color me LED.” Signs of the Times: 2021 LED Trends, February 2, 2021

5. "Korean Researchers Develop Contact Lens that Diagnoses Diabetes." Korea Bizwire, January 26, 2019=8

6. “Smart LED Contact Lens Diagnoses Diabetes & Treats Retinopathy.”  Medical Product Outsourcing, January 13, 2020.

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关于瑞淀光学系统

瑞淀光学系统先进的成像测试系统，能够对发光显示器和设备组件的亮度、色度、瑕疵和表面缺陷进行严格的评估。瑞淀光学系统总部位于美国华盛顿州雷德蒙德市，具备成熟的生产经验。我们向客户提供卓越的技术咨询支持，确保客户能够享受并充分利用我们的系统给他们的生产制程带来的新价值。了解更多关于Radiant的信息，请访问：‍https://www.radiantvisionsystems.com/zh-hans‍咨询电话：[phone]