汽車前照燈的良好性能，是確保道路及駕駛安全性的關鍵。道路行駛的環境複雜多變，氣候條件、道路照明、行人密度、前方車輛距離、公路或彎道等，都影響著駕駛者的視野。過去只分近光及遠光的照明模式，無法依據變化多端的行駛條件改變頭燈配光，容易產生照明死角或眩光。
為了提高行車安全與舒適度，近年來，各大汽車製造商紛紛裝備了能主動配合道路環境的自適應前照燈系統（AFS - automotive adaptive forward lighting system）。其中，使用MicroLED陣列的前照燈有發光效率高及配光靈活的優勢，是智能車燈發展的主流之一。
此篇測量應用將探討測量MicroLED車燈陣列的特點，並介紹IS光測系統的測量解決方案。
\\ 1. 待測物：MicroLED 汽車車燈陣列
自適應前照燈系統可以根據車輛行駛環境來動態調整光輸出模式。例如在光錐中偵測到對向來車時，自動調暗對其的燈光照射，防止駕駛被眩暈。近期的前照燈採用超過1000個像素的MicroLED陣列作為光源。由於每個像素都可以單獨控制，因此能實現更精細的光束控制（圖1）。這類"數位頭燈"甚至能在道路上實現投影（圖2）。
▲ 圖1 : 用於AFS 的MicroLED 陣列示意圖。
▲ 圖2 : 數位光源可在道路上投影。(圖像來源：Mercedes-Benz)
\\ 2. MicroLED 陣列車燈的測量要求和挑戰
為了精確控制車燈質量，必須能測量單個LED的均勻性、亮度及色彩，並定位陣列中的單顆LED缺陷。
測量高功率LED的主要難題，是LED通電時會自發熱，進而造成光輸出下降及顏色漂移（圖3）。
▲ 圖3 : 白光LED通電後亮度（紅色）和色溫（藍色）的典型漂移。
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測量程序與電源同步，在LED通電的瞬間便進行量測。
傳統的單顆LED 逐步測量法，對集成1000 多顆MicroLED 的矩陣來說過度耗時（方法A）。如使用基於攝像機的二維測量系統，則可以同時測量所有LED，測量速度提高許多（方法B）。但此方法需要高水平的測量系統，來達成測量MicroLED 所需的精度。
| 測量方法 |
A: 單一測量法，
每顆LED分開測量
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B: 二維測量法，
LED陣列一次測量完成
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系統
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光譜儀與積分球，
一次點燃一顆量測
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基於攝像機的系統，
通過拍攝一次測量所有LED
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優點
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高精度測量LED功率和光譜 |
非常快速地測量LED功率及顏色 |
缺點
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費時 |
如何實現攝像機採集信息的
高精度是一大挑戰
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\\ 3. 解決方案：LumiTop – 光譜增強的產品成像色度測量系統
LumiTop 系統解決方案結合上述單一測量法及二維測量法的優點，並克服了高功率LED 的發熱問題。
LumiTop 2D 測量系統包含LumiTop 4000 成像色度儀及CAS 140D 高精度光譜儀，兩者通過光纖連接（圖4）。集成分光器的設計，使RGB 相機和光譜儀可以同步量測。如圖5所示，光譜儀從待測物的中心點採集高精度的光譜信息，成像色度儀則同時測量整個LED 陣列，再以光譜信息為參考基準調整參數，從而提高整個二維圖像的測量準確性。
根據修正後的二維測量數據，可有效評估整個LED 陣列的均勻度、亮度和單個LED 的顏色，並精準地找出LED 缺陷（圖6）。LumiTop 測量系統是根據亮度（cd/m2）校準，這也是測量二維發射器發光特性的標準。
傳統的二維攝像機基於彩色濾光片，需要至少三次的連續顏色測量(紅、綠、藍）。此測量方法通常費時數秒，而測量時因為LED 不停發熱，顏色、光強一直處於變化狀態，導致測量結果不准確。
我們研發的LumiTop 系統，可以通過一次拍攝所有的顏色通道，解決LED 的發熱問題。該系統使用RGB 攝像機，並搭載拜爾濾色鏡，能實現毫秒級速度的二維顏色測量。因此，LumiTop系統也適合用於生產製程的在線測試。通過硬件觸發源，LumiTop 可以在LED 通電的同時攝像，在LED發熱前就已完成量測。
除了溫度上的挑戰，LumiTop系統還克服了測量精度上的挑戰。為了達到測量MicroLED陣列要求的精度，LumiTop與光譜輻射計相配合，將攝像機的測量結果校正至精確水平（圖4）。測量系統的校準（Absolute System Calibration）是此解決方案能確保高精度的關鍵：Instrument Systems的每套系統在發貨前，都經過我們ISO 17025 認證測試實驗室的精度驗證。
基於其儀器設計、精度、速度和分辨率，帶100mm鏡頭的LumiTop 4000適合用於實驗室的LED陣列測量或AFS應用的生產在線測試。
