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淺析CCD光譜儀在LED檢測中的優(yōu)勢
CCD光譜儀在LED檢測中的優(yōu)勢
1、 光譜范圍
常用的燈具需要考察的光譜范圍為可見光范圍，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，同時也可以增加響應(yīng)速度。
2、 測量速度
在測量傳統(tǒng)燈具時，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較慢的掃描式光譜儀。
在測量LED的過程中，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快的速度掃描可見的光譜范圍也需要若干秒，而CCD光譜儀通?？梢詫崿F(xiàn)毫秒級的測量。掃描式光譜儀與CCD式光譜儀相比，測量速度遜色數(shù)百倍，因此應(yīng)用掃描式光譜儀測量LED及燈具，速度明顯不夠。掃描初始階段，探測器記錄的是起始波長的輸出，但是隨著掃描波長的變化，記錄的信號成為不同時刻不同波長的輸出，因此整幅的信號對應(yīng)的不是完整的某時刻的光譜輸出。
使用CCD光譜儀測量時，由于掃描速度快，因此在若干秒內(nèi)可以實現(xiàn)多次測量，同時還可以顯示出測量過程中光源特性的變化。因此對于LED的測量，采用足夠快速的光譜儀是*的。LED隨時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)帶動光柵輪轉(zhuǎn)動，光柵將復(fù)合光分光成為不同方向的單色光，不同顏色的光通過光柵轉(zhuǎn)動，指向探測器位置，得到相應(yīng)的光的強(qiáng)度信號。由于是采用機(jī)械結(jié)構(gòu)來定位光譜線位置，而機(jī)械的轉(zhuǎn)動有一定的位置重復(fù)性問題，因此反復(fù)定位到同一波長時有波長重復(fù)性的問題。
采用CCD光譜儀是使用線陣探測器，同時得到全部的光譜線，沒有運動部件，因此不存在重復(fù)性的問題，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，探測器信號越弱。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作分析而不是測量用。
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。對于燈具測量來說，高分辨率對光源的特性分析沒有任何意義。CCD光譜儀采用合適的分辨率可以提高信噪比，明顯增加測量準(zhǔn)確性和測量速度，所以更有實際意義。
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，同時也可以增加響應(yīng)速度。
2、 測量速度
在測量傳統(tǒng)燈具時，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較慢的掃描式光譜儀。
在測量LED的過程中，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快的速度掃描可見的光譜范圍也需要若干秒，而CCD光譜儀通?？梢詫崿F(xiàn)毫秒級的測量。掃描式光譜儀與CCD式光譜儀相比，測量速度遜色數(shù)百倍，因此應(yīng)用掃描式光譜儀測量LED及燈具，速度明顯不夠。掃描初始階段，探測器記錄的是起始波長的輸出，但是隨著掃描波長的變化，記錄的信號成為不同時刻不同波長的輸出，因此整幅的信號對應(yīng)的不是完整的某時刻的光譜輸出。
使用CCD光譜儀測量時，由于掃描速度快，因此在若干秒內(nèi)可以實現(xiàn)多次測量，同時還可以顯示出測量過程中光源特性的變化。因此對于LED的測量，采用足夠快速的光譜儀是*的。LED隨時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)帶動光柵輪轉(zhuǎn)動，光柵將復(fù)合光分光成為不同方向的單色光，不同顏色的光通過光柵轉(zhuǎn)動，指向探測器位置，得到相應(yīng)的光的強(qiáng)度信號。由于是采用機(jī)械結(jié)構(gòu)來定位光譜線位置，而機(jī)械的轉(zhuǎn)動有一定的位置重復(fù)性問題，因此反復(fù)定位到同一波長時有波長重復(fù)性的問題。
采用CCD光譜儀是使用線陣探測器，同時得到全部的光譜線，沒有運動部件，因此不存在重復(fù)性的問題，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，探測器信號越弱。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作分析而不是測量用。
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。對于燈具測量來說，高分辨率對光源的特性分析沒有任何意義。CCD光譜儀采用合適的分辨率可以提高信噪比，明顯增加測量準(zhǔn)確性和測量速度，所以更有實際意義。