GBT 43590.511-2026 激光显示器件 第5-11部分：激光光源模组光学测试方法标准立项发展报告

激光显示器件第5-11部分：激光光源模组光学测试方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:LaserDisplayDevicesPart5-11:OpticalTestMethodsforLaserLightSourceModules摘要随着激光显示技术在全球范围内的迅猛发展，激光显示器件已广泛应用于影院放映、工程投影、教育交互、智能家居及车载显示等多元场景。激光光源模组作为激光显示系统的核心光引擎，其光学性能直接决定终端显示设备的亮度、色域、对比度与能效水平。然而，由于激光光源模组在结构形态、光谱特性、安全等级及测量条件等方面与传统光源存在本质差异，国际上尚无统一、可复现的光学测试方法标准，导致各厂商产品标称参数口径不一、性能比对缺乏依据，严重制约了产业的规模化发展与国际贸易互认。关键词：激光显示器件；激光光源模组；光学测试方法；辐射功率；光谱特性；色域覆盖率Keywords:laserdisplaydevices;laserlightsourcemodules;opticaltestmethods;radiantpower;spectralcharacteristics;colorgamutcoverage1引言1.1研究背景激光显示技术被业界公认为继黑白显示、彩色显示、数字显示之后的第四代显示技术，具有超宽色域、超高亮度、长寿命、低功耗等显著优势。近年来，随着蓝色激光二极管效率的持续突破以及红绿激光器成本的逐步下降，激光显示技术已从专业影院市场加速向商用投影、教育装备、家用大屏乃至车载显示等广阔领域渗透。我国在激光显示领域已形成从半导体激光芯片、光源模组、光学引擎到整机系统的完整产业链，成为全球最大的激光显示产品制造基地与消费市场之一。激光光源模组是将激光芯片、合束光学元件、荧光转换器件、匀光与整形器件等集成为一体的核心单元部件，其光学输出特性是决定整机性能的基石。然而，激光光源模组的光学测试面临多重技术挑战：激光光源具有极高的亮度密度和极窄的谱线宽度，其测量对探测器的线性范围、光谱响应特性和空间响应均匀性提出了特殊要求；模组内部可能同时包含直接辐射的激光和经荧光转换的宽谱光，形成混合光谱形态，需分别准确测量与评价；激光模组的光束发散角、出瞳位置、偏振特性等均与传统光源不同，直接影响积分球法、配光曲线法等常规光度量方法的适用性。1.2标准立项的必要性在GB/T43590.511-2026发布之前，我国尚无针对激光光源模组光学测试的专项国家标准。现有相关标准体系中，GB/T26179系列主要适用于一般光源的空间辐亮度测量，其测量条件设定并未考虑激光光源的高相干性、高亮度密度及混合光谱特征；SJ/T11379等数字投影机标准中的光学测试方法针对的是整机成品，其测量口径和评价指标难以直接向下分解至模组层面。国际电工委员会IEC62906框架下虽已启动激光显示器件系列标准的制定工作，但有关激光光源模组光学测试方法的详细规范仍在完善中。1.3标准制定任务来源本标准依据国家标准化管理委员会2023年国家标准制修订计划下达的任务书（计划号2023-XXXX-X-X）制定，由全国电子产品与显示器件标准化技术委员会归口管理。标准编制组由国内激光显示领域具有丰富经验的生产企业、科研院所、检测机构等单位的专家组成，经过多轮草案讨论、试验验证、征求意见及专家审查，最终完成了标准的制定工作。2标准编制原则与技术路线2.1编制原则本标准的编制遵循以下基本原则：（1）适用性原则。标准规定的测试方法力求覆盖当前市场上主流激光光源模组的光学参数测试需求，包括纯激光光源模组和激光激发荧光混合光源模组等不同类型，同时兼顾未来技术演进的可能方向，在方法设计上保持必要的开放性。（2）科学性原则。测试方法的确定基于对激光光源光学特性物理本质的深入分析，充分考虑了激光的高相干性、高亮度密度、偏振特性以及可能存在的窄带强辐射对测量设备的影响，确保测量原理的合理性。（3）可操作性原则。标准的编制充分考虑了国内检测机构和生产企业的现有设备条件和技术能力，在保证测量精度的前提下，尽量采用通用的测试仪器和相对简化的测量程序，降低标准实施的设备门槛和操作难度。（4）协调性原则。标准的整体框架和术语体系与GB/T43590《激光显示器件》系列标准保持一致，测量条件与方法的表述尽可能与国际电工委员会IEC62906系列标准中的相应内容衔接，以便利国际贸易和技术交流。2.2技术路线与主要工作过程标准编制工作经历了前期调研、草案起草、试验验证、征求意见、技术审查等阶段。编制组首先系统收集和分析了国内外相关标准文献和技术资料，包括IEC62906-1-1（激光显示器件术语）、IEC62906-5-1（激光光源模组基本规格）等国际标准草案，以及国内现行的投影机显示器件测量方法标准，梳理了激光光源模组特有的光学参数体系。在此基础上，编制组面向国内主要激光显示企业和检测机构开展了多轮试验比对活动，选取典型规格的激光光源模组样品，对不同测试原理、不同设备配置下的测量结果进行了系统的比对分析，积累了大量的第一手试验数据。通过试验验证工作，编制组确定了各测试项目的推荐测量条件、设备精度要求以及数据处理方法，为标准技术内容的科学性和可行性提供了有力支撑。标准草案完成后，在全国范围内广泛征求了生产企业、下游用户、检测机构、科研院校等各方的意见和建议，编制组对所有反馈意见进行了逐条处理和回复，对标准文本进行了多轮修改完善。3标准主要技术内容说明3.1范围界定与规范性引用文件本标准规定了激光光源模组光学性能的测试条件、测试设备和测试方法，适用于激光光源模组的设计验证、质量评定及产品认证等环节的光学性能测试。标准所涵盖的光学测试参数主要包括：输出辐射功率/光功率、输出光通量、发光光谱特性（峰值波长、主波长、光谱带宽）、色度坐标与相关色温、色域覆盖率、光源发光效率以及光衰特性等。3.2术语和定义标准对涉及激光光源模组光学测试的核心术语进行了规范化定义，主要包括：激光光源模组的明确定义（指将激光芯片及必要的合束、整形、荧光转换等元件封装集成为一体，可直接为光机提供所需光束的核心光学单元）；"稳定工作状态"的定义（规定了被测模组在工作电压作用下预热达到热平衡状态所需的时间条件及输出波动允许范围）等。3.3测试条件标准对测试环境条件提出了明确要求：（1）环境温度。测试环境应保持在（25±5）℃范围内，测试过程中温度波动不大于±1℃，以避免环境温度变化对激光器输出波长和功率的影响。（2）相对湿度。测试环境的相对湿度应不高于75%，以防止光学元件表面结露。（3）洁净度。测试区域应保持洁净，避免灰尘颗粒附着于光学元件表面或测量设备受光面上而造成测量误差。（4）杂散光控制。测试应在暗室或低照度环境中进行，环境杂散光照度应不影响测量结果的准确性。（5）充分预热。被测模组应在额定工作条件下充分预热，待输出光学特性达到稳定状态后开始测量。（6）散热条件。应按被测模组产品规范规定的散热方式（风冷、水冷或自然散热等）安装和运行模组，确保模组工作在允许的温度范围内。3.4测试设备要求标准对各测试项目所用仪器设备的技术指标提出了明确要求：（1）光谱辐射计。波长准确度不低于±0.5nm，其光谱带宽应不大于2nm，以适应激光窄带光谱测量的精度需求。杂散光抑制能力应满足测量要求，确保在测量窄带激光谱线时不受邻近波长杂散光的干扰。（2）功率计/能量计。探测器应具有足够的动态范围和线性度，其测量不确定度应不超过±2%。考虑到激光光源的高功率密度，测量时应采取适当的衰减措施，确保探测器工作在线性响应区域。（3）积分球。积分球直径应满足被测光束充分均匀化的要求，内壁涂层应在可见光波段具有高反射率和良好的朗伯特性。积分球开口比应适当控制以减小测量误差。（4）配光测量装置。用于光通量或辐射功率绝对测量的分布式光度计应具有足够的空间分辨率，其角度定位精度应满足测量要求。3.5测试方法3.5.1辐射功率的测量辐射功率是激光光源模组最基础的光学输出参数。标准根据模组出射光束的特征推荐了两种测量方案：对光束发散角较小、能量集中的模组，可采用直接辐照功率计探测器灵敏面的方法进行测量；对光束发散角较大或需要较高测量精度的场合，推荐采用积分球配合功率计进行测量，以实现光束能量的全收集。3.5.2光通量的测量对于包含荧光转换成分的混合光源模组，光通量的测量采用光谱法或积分球法。光谱法通过光谱辐射计测量模组的相对光谱功率分布，再结合辐射功率的绝对测量结果计算光通量；积分球法利用积分球对模组输出的全部光通量进行收集，通过光度探头直接测量光通量值。采用光谱法时，应根据人眼明视觉光谱光视效率函数V(λ)进行加权积分计算。3.5.3光谱特性的测量光谱特性的测量采用光谱辐射计直接测量法。测量时，应将模组输出的光束均匀地投射到光谱仪的入射狭缝或积分球入口处，确保光谱仪接收到的信号具有代表性。通过测量获得模组的相对光谱功率分布后，按CIE标准色度学系统计算峰值波长、主波长、色纯度以及光谱半高全宽等光谱特征参数。对于多波长激光混合的模组，应分别标注各峰值波长及其对应的相对辐射强度。3.5.4色度学参数的测量与计算色度坐标、相关色温等色度学参数根据实测的光谱功率分布数据，按CIE1931标准色度系统进行计算。标准对计算所用波长间隔和加权函数做了明确要求，以保证不同实验室之间计算结果的等效性。3.5.5色域覆盖率的评价色域覆盖率是评价激光显示器件色彩再现能力的重要指标。标准规定了在CIE1976均匀色度空间（u‘，v’）中计算激光光源模组所能呈现的色域面积与参考色域面积之比的统一方法。被测模组的色域边界依据其光谱功率分布，通过考虑红、绿、蓝三基色（或荧光转换后的三基色）所构成三角形的面积来确定。3.5.6发光效率的评定激光光源模组的发光效率以光通量与输入电功率之比来表示，单位为流明每瓦（lm/W）。测量时需同时测量模组的光通量和实际消耗的电功率。3.5.7光衰特性的考核光衰特性反映了激光光源模组在长期运行过程中光学输出维持的能力。标准规定了一种加速老化试验的推荐方法和判定准则，即在额定工作电流下连续运行一定时间（如1000小时），期间定期测量其辐射功率或光通量的衰减情况。4主要试验验证与对比分析为验证标准所规定测试方法的科学性、重复性和再现性，编制组组织了多家实验室的间比对试验。试验选取了红、绿、蓝三色纯激光模组及激光激发荧光混合模组等典型样品，统一按标准规定的测试条件和操作程序进行了辐射功率、光通量、光谱特性、色度参数等项目的测量。比对试验结果表明：各参试实验室在辐射功率测量项目上的相对偏差控制在±3%以内；光通量测量的相对偏差控制在±4%以内；峰值波长测量偏差不大于±1nm；色度坐标测量值在CIEu‘v’色度图中的偏差小于0.005。上述偏差水平满足产业界对产品质量评定和参数比对的精度需求，证明标准规定的测试方法具有良好的可重复性和可再现性。5标准的协调性与创新性5.1与现有标准体系的协调本标准在术语定义和测量体系上与现行有效的国家标准和行业标准保持协调和衔接，特别是在光度和色度量的基本定义和计算方法上严格遵守国家计量技术规范。在标准框架方面，本标准属于GB/T43590《激光显示器件》系列标准的组成部分，与已发布的GB/T43590.1等标准在术语体系、编号规则和编写格式上保持了一致。在国际协调方面，本标准的技术内容尽可能采用了IEC62906系列标准中已达成共识的测试原则和方法框架。对于IEC尚未形成最终文本的技术细节，标准编制组根据国内产业的技术实践和验证结果提出了科学合理的方案，在下一步国际标准制定工作中，能够有效输出中国经验，对推动国际标准的发展具有积极的作用。5.2标准的技术特点与创新点本标准在以下方面体现了显著的技术特点和创新性：（1）建立了覆盖纯激光与混合光源模组的统一光学测试体系。针对激光光源模组出射光谱中可能同时包含窄带激光辐射和宽带荧光辐射的混合光谱形态，标准构建了一套兼顾两者特性的测试方法框架，解决了传统方法难以统一评价的突出难题。（2）提出了一套系统化的光衰特性考核方法。为科学评估激光光源模组的光学维持特性，标准确立了特定时长的加速老化测试程序，并提出了光通量维持率的统一评价准则，为激光显示产品的长期可靠性验证提供了标准化手段。（3）明确了色域覆盖率计算的基准色域和计算路径。标准规定了一套基于CIE1976UCS色度图的激光光源模组色域覆盖率计算方法，为客观评价激光显示的超宽色域优势提供了数据基础。（4）兼顾科学性与可操作性的平衡。在确保测量精度和科学严谨性的前提下，标准对设备精度要求和测试环境的表述充分考虑了我国检测机构的现有条件，有利于标准在行业内的广泛实施和落地。6标准的主要参加单位本标准由全国电子产品与显示器件标准化技术委员会（SAC/TC588）归口管理，由中国电子技术标准化研究院牵头组织制定。中国电子技术标准化研究院是工业和信息化部直属的标准化专业支撑机构，长期从事电子信息技术领域的标准研究、制定与验证工作。该院拥有国家数字音视频及多媒体产品质量监督检验中心等权威检测平台，建有涵盖光辐射测量、显示器件性能评价等方面的专业实验室，配备有高精度光谱辐射计、分布式光度计、大尺寸积分球等先进测试设备，具备完善的量值溯源体系和丰富的显示器件检测经验。在本标准的研制过程中，中国电子技术标准化研究院联合国内多家激光显示领域领军企业和科研机构共同开展工作。编制组核心成员在激光光源模组的光学设计、测量方法研究和测试平台建设方面具有长期的技术积累，为推动标准的顺利完成提供了坚实的技术保障。7结论与展望GB/T43590.511-2026《激光显示器件第5-11部分：激光光源模组光学测试方法》是GB/T43590系列标准的重要组成，填补了我国激光光源模组光学测试方法国家标准的空白。标准的发布实施为激光显示产业链上下游提供了统一