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淺析CCD光譜儀在LED檢測(cè)中的優(yōu)勢(shì)
CCD光譜儀在LED檢測(cè)中的優(yōu)勢(shì)
1、 光譜范圍
常用的燈具需要考察的光譜范圍為可見(jiàn)光范圍，即380nm-780nm，因此通常光譜儀器的選擇需要覆蓋此光譜范圍，然后再考慮分辨率、響應(yīng)速度、信噪比及動(dòng)態(tài)范圍等參數(shù)。合適的光譜范圍有利于軟件的數(shù)據(jù)分析，同時(shí)也可以增加響應(yīng)速度。
2、 測(cè)量速度
在測(cè)量傳統(tǒng)燈具時(shí)，由于傳統(tǒng)燈具屬于熱光源形式，因此通常燈具達(dá)到熱平衡后，燈的能量特性和顏色特性變換很小，因此可以選用速度相對(duì)較慢的掃描式光譜儀。
在測(cè)量LED的過(guò)程中，由于LED芯片的量子特性，在一定的溫度條件下，他的輸出能量、色溫、色坐標(biāo)及光譜特性在不斷變化，即LED的特性每一刻都在變化，掃描式光譜儀即使以zui快的速度掃描可見(jiàn)的光譜范圍也需要若干秒，而CCD光譜儀通常可以實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的測(cè)量。掃描式光譜儀與CCD式光譜儀相比，測(cè)量速度遜色數(shù)百倍，因此應(yīng)用掃描式光譜儀測(cè)量LED及燈具，速度明顯不夠。掃描初始階段，探測(cè)器記錄的是起始波長(zhǎng)的輸出，但是隨著掃描波長(zhǎng)的變化，記錄的信號(hào)成為不同時(shí)刻不同波長(zhǎng)的輸出，因此整幅的信號(hào)對(duì)應(yīng)的不是完整的某時(shí)刻的光譜輸出。
使用CCD光譜儀測(cè)量時(shí)，由于掃描速度快，因此在若干秒內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量，同時(shí)還可以顯示出測(cè)量過(guò)程中光源特性的變化。因此對(duì)于LED的測(cè)量，采用足夠快速的光譜儀是*的。LED隨時(shí)間變化的特性如下圖。
3、 重復(fù)性
掃描式光譜儀的原理為，電機(jī)帶動(dòng)光柵輪轉(zhuǎn)動(dòng)，光柵將復(fù)合光分光成為不同方向的單色光，不同顏色的光通過(guò)光柵轉(zhuǎn)動(dòng)，指向探測(cè)器位置，得到相應(yīng)的光的強(qiáng)度信號(hào)。由于是采用機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)定位光譜線位置，而機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)有一定的位置重復(fù)性問(wèn)題，因此反復(fù)定位到同一波長(zhǎng)時(shí)有波長(zhǎng)重復(fù)性的問(wèn)題。
采用CCD光譜儀是使用線陣探測(cè)器，同時(shí)得到全部的光譜線，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，因此不存在重復(fù)性的問(wèn)題，可靠性更高。
4、 分辨率
通常光譜儀器的分辨率與狹縫寬度、光柵特性及光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)等有關(guān)。分辨率越高，光譜范圍越窄，探測(cè)器信號(hào)越弱。掃描式光譜儀通常用于物質(zhì)分析，因此要求分辨率可調(diào)，同時(shí)根據(jù)分析的物質(zhì)的特性的不同，需要擴(kuò)展到紫外及紅外范圍。為了達(dá)到較高的分辨率，通常要采用較大的F數(shù)，體積非常大，但是通常信號(hào)非常弱，在高速掃描的情況下通常信噪比不高，所以該光譜儀僅僅用來(lái)作分析而不是測(cè)量用。
CCD光譜儀通常采用單片光柵分光，根據(jù)光譜范圍需要來(lái)確定光柵形式，因此光譜范圍不如掃描式寬，光譜分辨率根據(jù)需要調(diào)整狹縫寬度獲得，通常分辨率不如掃描式高。對(duì)于燈具測(cè)量來(lái)說(shuō)，高分辨率對(duì)光源的特性分析沒(méi)有任何意義。CCD光譜儀采用合適的分辨率可以提高信噪比，明顯增加測(cè)量準(zhǔn)確性和測(cè)量速度，所以更有實(shí)際意義。
1、 光譜范圍
常用的燈具需要考察的光譜范圍為可見(jiàn)光范圍，即380nm-780nm，因此通常光譜儀器的選擇需要覆蓋此光譜范圍，然后再考慮分辨率、響應(yīng)速度、信噪比及動(dòng)態(tài)范圍等參數(shù)。合適的光譜范圍有利于軟件的數(shù)據(jù)分析，同時(shí)也可以增加響應(yīng)速度。
2、 測(cè)量速度
在測(cè)量傳統(tǒng)燈具時(shí)，由于傳統(tǒng)燈具屬于熱光源形式，因此通常燈具達(dá)到熱平衡后，燈的能量特性和顏色特性變換很小，因此可以選用速度相對(duì)較慢的掃描式光譜儀。
在測(cè)量LED的過(guò)程中，由于LED芯片的量子特性，在一定的溫度條件下，他的輸出能量、色溫、色坐標(biāo)及光譜特性在不斷變化，即LED的特性每一刻都在變化，掃描式光譜儀即使以zui快的速度掃描可見(jiàn)的光譜范圍也需要若干秒，而CCD光譜儀通常可以實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的測(cè)量。掃描式光譜儀與CCD式光譜儀相比，測(cè)量速度遜色數(shù)百倍，因此應(yīng)用掃描式光譜儀測(cè)量LED及燈具，速度明顯不夠。掃描初始階段，探測(cè)器記錄的是起始波長(zhǎng)的輸出，但是隨著掃描波長(zhǎng)的變化，記錄的信號(hào)成為不同時(shí)刻不同波長(zhǎng)的輸出，因此整幅的信號(hào)對(duì)應(yīng)的不是完整的某時(shí)刻的光譜輸出。
使用CCD光譜儀測(cè)量時(shí)，由于掃描速度快，因此在若干秒內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量，同時(shí)還可以顯示出測(cè)量過(guò)程中光源特性的變化。因此對(duì)于LED的測(cè)量，采用足夠快速的光譜儀是*的。LED隨時(shí)間變化的特性如下圖。
3、 重復(fù)性
掃描式光譜儀的原理為，電機(jī)帶動(dòng)光柵輪轉(zhuǎn)動(dòng)，光柵將復(fù)合光分光成為不同方向的單色光，不同顏色的光通過(guò)光柵轉(zhuǎn)動(dòng)，指向探測(cè)器位置，得到相應(yīng)的光的強(qiáng)度信號(hào)。由于是采用機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)定位光譜線位置，而機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)有一定的位置重復(fù)性問(wèn)題，因此反復(fù)定位到同一波長(zhǎng)時(shí)有波長(zhǎng)重復(fù)性的問(wèn)題。
采用CCD光譜儀是使用線陣探測(cè)器，同時(shí)得到全部的光譜線，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，因此不存在重復(fù)性的問(wèn)題，可靠性更高。
4、 分辨率
通常光譜儀器的分辨率與狹縫寬度、光柵特性及光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)等有關(guān)。分辨率越高，光譜范圍越窄，探測(cè)器信號(hào)越弱。掃描式光譜儀通常用于物質(zhì)分析，因此要求分辨率可調(diào)，同時(shí)根據(jù)分析的物質(zhì)的特性的不同，需要擴(kuò)展到紫外及紅外范圍。為了達(dá)到較高的分辨率，通常要采用較大的F數(shù)，體積非常大，但是通常信號(hào)非常弱，在高速掃描的情況下通常信噪比不高，所以該光譜儀僅僅用來(lái)作分析而不是測(cè)量用。
CCD光譜儀通常采用單片光柵分光，根據(jù)光譜范圍需要來(lái)確定光柵形式，因此光譜范圍不如掃描式寬，光譜分辨率根據(jù)需要調(diào)整狹縫寬度獲得，通常分辨率不如掃描式高。對(duì)于燈具測(cè)量來(lái)說(shuō)，高分辨率對(duì)光源的特性分析沒(méi)有任何意義。CCD光譜儀采用合適的分辨率可以提高信噪比，明顯增加測(cè)量準(zhǔn)確性和測(cè)量速度，所以更有實(shí)際意義。