GBT 48037-2026 平面光源和灯具的亮度分布测量方法标准立项发展报告

平面光源和灯具的亮度分布测量方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:MeasurementMethodsforLuminanceDistributionofPlanarLightSourcesandLuminaires摘要随着LED照明技术、显示技术及智能照明系统的快速发展，平面光源与灯具（如面板灯、背光模组、超大尺寸显示屏等）在商业照明、车载显示、医疗照明等领域的应用日益广泛。传统基于点光源假设的光度测量方法在表征具有显著空间非均匀性的平面光源时面临精度不足、信息缺失等瓶颈问题，亟需建立统一的亮度分布测量方法标准。本报告基于国家标准GB/T48037-2026《平面光源和灯具的亮度分布测量方法》的制定立项工作，系统阐述了该标准的研制背景、技术内容框架和关键测量方法。该标准由全国照明电器标准化技术委员会归口管理，规定了平面光源和灯具亮度分布测量的术语定义、测量系统要求、测量条件、测量程序、数据处理及报告要求等技术内容。标准的制定顺应了国际照明委员会（CIE）TC2-74等国际标准组织在亮度成像测量领域的最新研究趋势，同时结合了我国在成像亮度计校准、二维亮度测量技术方面的工程实践经验，填补了我国在该领域国家标准层面的空白，将为平面光源产品的质量评价、设计优化和工程验收提供科学、统一的技术依据。标准实施后将有效引导产业技术创新方向，提升国产照明产品的光学品质与国际竞争力，并与国际先进标准体系接轨。关键词：平面光源；亮度分布；成像亮度计；测量方法；标准化；光学测量；光度学；空间非均匀性Keywords:PlanarLightSource;LuminanceDistribution;ImagingLuminanceMeasurementDevice;MeasurementMethod;Standardization;OpticalMeasurement;Photometry;SpatialNon-uniformity1引言1.1研究背景光源与灯具的光学性能测量是照明工程的基础性技术环节。传统的灯具配光曲线测量以远场光度法为核心，将灯具视为具有空间光强分布特征的点光源进行表征。然而，随着固态照明技术的持续演进，平面光源形态的产品——包括LED面板灯、平板式吸顶灯、OLED照明面板、液晶显示背光模组、Mini-LED直下式背光单元等——已大规模进入通用照明、商用显示和特种照明领域。与传统灯具不同，此类光源的发光面具有显著的亮度空间非均匀性、角度分布复杂性和局部缺陷易发性等特征。点光源模型无法有效描述其亮度空间分布特性，亦难以支撑起对均匀性、边缘亮暗差异、局部失效等关键质量指标的科学评价。1.2标准制定目的与意义本标准制定的核心目的在于：建立一套科学、统一、可操作的平面光源和灯具亮度分布测量方法体系，明确测量系统的性能要求和校准方法，规范测量条件和测量流程，规定数据处理和报告格式，从而保障不同实验室和不同测量系统之间测量结果的一致性和可比性。该标准的实施将有效支撑产品质量分级评价、设计研发验证和工程验收等应用场景，为平面光源行业的规范化发展提供重要的技术基础。1.3编制原则本标准的编制遵循以下基本原则：一是一致性原则，在方法框架和技术指标上积极与国际标准（如CIE的技术报告与标准）保持一致，推动我国标准与国际接轨；二是适用性原则，方法设计兼顾不同行业、不同类型平面光源产品的差异性需求，在保证测量科学性的前提下提供必要的灵活性；三是可操作性原则，充分考虑检测机构现有仪器设备条件和操作人员技术能力水平，标准内容力求具体明确，便于实施落地；四是先进性原则，积极吸纳成像测量、数字图像处理等交叉领域的最新技术成果。2标准范围与编制依据2.1标准范围界定本标准规定了平面光源和灯具亮度分布测量的术语和定义、测量系统要求、测量条件、测量程序、数据处理以及测量报告内容等技术要求。标准适用于发光面具有平面形态特征的光源及灯具产品，包括但不限于LED面板灯、平板灯具、OLED照明面板及相关平面显示光源组件。对于被测样品发光面的最大尺寸和亮度范围，标准通过规定测量系统的适用范围和动态性能指标进行了隐含限定，以保证方法的普适性与可操作性。对于非平面形态的光源或灯具（如球泡灯、灯丝灯、曲面灯具等），虽然本标准规定的成像测量方法在原理上同样适用，但其测量布置和数据处理要求超出本文件技术范围。此类产品的亮度测量可参照本标准的基本原则，结合产品的实际形态另行制定测量方案。2.2编制依据与参考文件本标准的编制以光度学和色度学基础理论为出发点，依托国内外标准化技术文件，重点参考了以下文件的技术框架和关键指标：-CIE127:2007*MeasurementofLEDs*（在探测器光谱响应度校准方面参考）-CIE/ISO标准文件*CharacterizationofImagingLuminanceMeasurementDevices(ILMD)*（技术框架核心参考）-IEC62922:2016*Organiclightemittingdiode(OLED)panelsforgenerallighting-Lightmeasurement*（OLED平面光源测量方法参考）-ISO5725（测量不确定度评估相关部分）-国家标准GB/T5702《光源显色性评价方法》（基础光度量术语与量值溯源衔接参考）-国家计量技术规范JJF1059.1《测量不确定度评定与表示》标准中涉及的光度学基础术语和量值溯源体系遵循国际单位制（SI）框架，并以国家计量院的基准装置为溯源的最终依据。3标准主要技术内容3.1术语和定义为使标准内容清晰无歧义，并为后续条文奠定术语基础，标准在第3章“术语和定义”中对以下核心概念进行了明确规定：（1）亮度（Luminance）：遵循国际照明词汇（ILV，CIE017）中的定义，即发光面在指定方向上的发光强度除以该面在垂直于该方向平面上的正投影面积，单位为坎德拉每平方米（cd·m⁻²）。（2）亮度分布（LuminanceDistribution）：平面光源发光面上各空间位置点的亮度值构成的二维空间分布函数，以亮度矩阵L(x,y)表示。（3）成像亮度计（ImagingLuminanceMeasurementDevice,ILMD）：基于二维阵列探测器，通过光学成像系统一次性获取视场内各空间点的亮度信息，并按光度学量值进行标定的测量仪器。（4）亮度均匀性（LuminanceUniformity）：表征发光面上亮度空间分布均匀程度的量，通常以规定区域内亮度最小值与最大值之比或最小值与平均值之比等方式表示。（5）测量距离（MeasurementDistance）：被测样品发光面中心至成像亮度计入瞳中心之间的距离。（6）视场角（FieldofView）：成像亮度计可观测空间范围对应的角度。（7）待机噪声（ReadoutNoise）：无光入射时成像亮度计传感器输出的时间域随机信号波动。（8）过曝（Overexposure）：被测发光面上局部亮度值超出探测器线性响应范围，导致该区域亮度测量值低于真实值的现象。3.2测量系统要求3.2.1成像亮度计的分类与性能要求按照国际ILMD标准化文件的分类框架，本标准将适用仪器分为两类：点源型（Point-SourceType）和面源型（Area-SourceType）。由于本文件针对的是平面光源和灯具的整体亮度空间分布测量，因此以面源型ILMD为主要适用仪器。标准对仪器的关键性能指标做出了量化要求，具体包括：-光谱响应度：成像亮度计的V(λ)匹配误差应满足一般照明测量等级要求，f₁′值不超过5%。-动态范围：仪器单次采集的动态范围应能覆盖被测产品亮度范围。对于高对比度场景（如Mini-LED背光模组），推荐采用多曝光融合技术，以实现不低于1×10⁶的有效动态范围。-线性度：仪器的亮度响应非线性误差应不超过1%（依据校准证书）。-空间分辨率：以探测器阵列的有效像素数和单像素对应的物方尺寸来表征。标准根据不同的使用场景推荐了像素分辨率等级要求。-暗电流和固定图案噪声：应在标准规定的时间积分范围内进行暗帧扣除或校正。3.2.2辅助设备要求标准对配套的辅助设备和环境条件亦做出了相应规定：-光学平台或支架：应满足水平度优于0.5°的要求，并足以承载测试装置在测量过程中不发生机械形变。-暗室环境：环境杂散光照度不超过1lx（推荐不超过0.1lx），并需进行背景扣除加以补偿。-温湿度条件：测试环境温度在25℃±5℃范围内，相对湿度不超过65%RH，并需在报告中记录实际环境参数。-供电条件：测试电压波动应不超过额定值的±0.5%，以避免供电波动引起的亮度波动。3.3测量条件与样品准备3.3.1样品老化和预热被测样品需在额定工作条件下进行预热，以使其达到热平衡状态。针对不同类型的平面光源/灯具，标准做了如下差异化规定：LED平面灯具的预热时间应不少于30min；OLED面板的预热时间应不少于20min；若产品自带预热指示信号，则以该指示信号为准。样品的点燃状态应采用恒定电流/电压驱动，在稳定期内样品亮度的漂移不应超过±2%。3.3.2测量距离与几何条件测量距离选取需兼顾空间分辨率和视场覆盖的平衡。标准规定：在保证被测样品发光面完整成像于视场内的前提下，优先选择满足样品最大发光尺寸在像面上占据不小于总像素数的50%这一条件的距离。对于各向同性（朗伯型）发光面，角度响应影响可忽略；对非朗伯型光源，应在产品说明书中明确规定的观察角度下进行测量，并记录实际测量角度。3.3.3环境杂散光控制测量应在暗室条件下进行，环境照明在样品发光面位置产生的附加照度不超过被测样品最低亮度对应照度值的1%（推荐0.1%），所有非测量必需的发光物体应移出测量视场范围。3.4测量程序标准在第7章中规定了从仪器准备到数据采集的完整操作流程，主要过程包括：（1）仪器校准状态确认：确认ILMD在有效校准周期内，校准证书中的校准因子和不确定度信息完整。若仪器的光学系统经过拆卸维修或受到剧烈振动，应重新校准后再行测量。（2）仪器暗响应测量：在完全遮光条件下采集至少3帧暗电流图像，取其均值作为暗帧数据用于后续校正。（3）系统设置与参数优化：根据被测样品的预估亮度和尺寸，设定合适的积分时间、增益参数、光圈和对焦位置，确保发光面上最大亮度区域处于探测器线性响应区间内，且不出现过曝现象。若单帧动态范围不足，应采集多组不同曝光时间的图像序列。（4）样品安装与点亮：将样品安装在测试架上，保证发光面垂直于测量光轴（或按声明的观察方向）。样品点亮预热后进行测量。（5）数据采集：采集亮度数据图像。采用多曝光合成方式时，每组曝光至少采集3帧图像取平均以抑制随机噪声。全程记录完整的测量条件参数。（6）数据有效性检查：采集完毕后即时检查图像中是否存在过曝区域（可通过灰度直方图判断），若出现过曝，应减小积分时间或增益后重新采集。应同步检查图像是否存在明显异常（如杂散光斑、反射镜像等），必要时调整测量布置后重测。3.5数据处理标准规定的数据处理流程涵盖以下步骤：第一步——暗帧扣除：将采集到的原始图像逐像素减去暗帧均值，消除暗电流和固定图案噪声的影响。第二步——非均匀性校正：利用校准证书提供的平场校正矩阵，对扣除暗帧后的图像进行逐像素增益校正，消除探测器像元响应差异和光学渐晕效应的影响。第三步——畸变校正：当镜头畸变引起的空间定位误差超过0.5像素时，应利用标定所得的畸变模型对图像进行几何校正。第四步——多曝光合成（如适用）：将不同曝光时间的图像依据线性响应关系融合为高动态范围亮度图。相邻曝光档位的重叠区亮度值差异应不超过5%，合成后应对各区域的拼接误差进行评估。第五步——亮度标定：依据校准系数将校正后的灰度图像转换为亮度值矩阵。标准同时规定：亮度均匀性的评价区域应排除发光面边缘5%（或由产品标准另行规定）的边界区域，以避免边缘效应的影响。对于均匀性指标的计算，明确推荐以下表征方式：均匀性系数U=L_min/L_max（最小值与最大值之比），并建议在报告中同时给出亮度平均值L_avg、最大值L_max、最小值L_min、标准偏差σ等统计量。当用户指定以中心点亮度为基准时，可采用U_c=L_min/L_center的形式，同时在报告中明确标注所使用的计算基准。3.6测量不确定度评定为了确保测量结果的可靠性和可比性，标准要求测量报告中应提供完整的测量不确定度评估信息。测量不确定度的主要来源包括：亮度标准的校准不确定度、V(λ)匹配误差引入的光谱失配不确定度、探测器非线性校正残差、暗电流扣除不完全引起的残差、杂散光影响、多曝光融合引入的拼接误差、测量距离和角度对准误差以及样品自身稳定性等。合成标准不确定度按JJF1059.1的框架进行评估。标准给出了不确定度分量的参考量值范围，供不同精度等级的测量任务参考选用。3.7测量报告要求标准规定测量报告至少应包含以下内容：样品信息（名称、型号、制造商、编号等）；测量条件（环境温度与湿度、预热时间、工作电流/电压、测量距离、观察角度）；测量仪器信息（ILMD型号、序列号、校准有效期、关键性能参数）；测量结果（亮度分布图、特征区域统计值、均匀性指标）；不确定度评定汇总表；测量日期和操作人员信息；以及遵循本标准的声明。4标准编制主要参与单位本标准的起草工作由全国照明电器标准化技术委员会（SAC/TC224）组织协调，由杭州远方光电信息股份有限公司作为主要起草单位承担核心技术研究与文本编制工作。杭州远方光电信息股份有限公司（以下简称“远方光电”）成立于1993年，是以光电检测技术为核心的国家重点高新技术企业、国家级专精特新“小巨人”企业。公司建有省级光电检测技术重点实验室和博士后科研工作站，长期深耕光度学、色度学、辐射度学精密检测仪器的自主研发和标准制定工作。在标准编制过程中，远方光电承担了以下关键任务：（1）系统开展国际ILMD标准化调研，梳理CIETC2-74的最新研究进展并组织团队参与国际比对研究；（2）组织国内多家检测机构开展实验室间比对实验，对动态范围、线性度、V(λ)匹配误差等关键指标进行实验验证；（3）针对OLED面板、Mini-LED背光模组等新型平面光源开展专项测量实验，验证多曝光合成、畸变校正等关键技术路线的适用性；（4）在此基础上完成标准草案的起草、意见汇总和技术修改工作。此外，中国建筑科学研究院有限公司、中国质量认证中心、国家电光源质量监督检验中心（北京）等多家科研院所和检测机构亦作为起草单位积极参加了标准的研讨和试验验证，为标准技术内容的完善提供了多维度、跨领域的工程经验和应用视角。5结论与展望GB/T48037-2026《平面光源和灯具的亮度分布