浅析CCD光谱仪在LED检测中的优势
CCD光谱仪在LED检测中的优势
1、 光谱范围
常用的灯具需要考察的光谱范围为可见光范围，即380nm-780nm，因此通常光谱仪器的选择需要覆盖此光谱范围，然后再考虑分辨率、响应速度、信噪比及动态范围等参数。合适的光谱范围有利于软件的数据分析，同时也可以增加响应速度。
2、 测量速度
在测量传统灯具时，由于传统灯具属于热光源形式，因此通常灯具达到热平衡后，灯的能量特性和颜色特性变换很小，因此可以选用速度相对较慢的扫描式光谱仪。
在测量LED的过程中，由于LED芯片的量子特性，在一定的温度条件下，他的输出能量、色温、色坐标及光谱特性在不断变化，即LED的特性每一刻都在变化，扫描式光谱仪即使以最快的速度扫描可见的光谱范围也需要若干秒，而CCD光谱仪通常可以实现毫秒级的测量。扫描式光谱仪与CCD式光谱仪相比，测量速度逊色数百倍，因此应用扫描式光谱仪测量LED及灯具，速度明显不够。扫描初始阶段，探测器记录的是起始波长的输出，但是随着扫描波长的变化，记录的信号成为不同时刻不同波长的输出，因此整幅的信号对应的不是完整的某时刻的光谱输出。
使用CCD光谱仪测量时，由于扫描速度快，因此在若干秒内可以实现多次测量，同时还可以显示出测量过程中光源特性的变化。因此对于LED的测量，采用足够快速的光谱仪是必不可少的。LED随时间变化的特性如下图。
3、 重复性
扫描式光谱仪的原理为，电机带动光栅轮转动，光栅将复合光分光成为不同方向的单色光，不同颜色的光通过光栅转动，指向探测器位置，得到相应的光的强度信号。由于是采用机械结构来定位光谱线位置，而机械的转动有一定的位置重复性问题，因此反复定位到同一波长时有波长重复性的问题。
采用CCD光谱仪是使用线阵探测器，同时得到全部的光谱线，没有运动部件，因此不存在重复性的问题，可靠性更高。
4、 分辨率
通常光谱仪器的分辨率与狭缝宽度、光栅特性及光学系统的F数等有关。分辨率越高，光谱范围越窄，探测器信号越弱。扫描式光谱仪通常用于物质分析，因此要求分辨率可调，同时根据分析的物质的特性的不同，需要扩展到紫外及红外范围。为了达到较高的分辨率，通常要采用较大的F数，体积非常大，但是通常信号非常弱，在高速扫描的情况下通常信噪比不高，所以该光谱仪仅仅用来作分析而不是测量用。
CCD光谱仪通常采用单片光栅分光，根据光谱范围需要来确定光栅形式，因此光谱范围不如扫描式宽，光谱分辨率根据需要调整狭缝宽度获得，通常分辨率不如扫描式高。对于灯具测量来说，高分辨率对光源的特性分析没有任何意义。CCD光谱仪采用合适的分辨率可以提高信噪比，明显增加测量准确性和测量速度，所以更有实际意义。
1、 光谱范围
常用的灯具需要考察的光谱范围为可见光范围，即380nm-780nm，因此通常光谱仪器的选择需要覆盖此光谱范围，然后再考虑分辨率、响应速度、信噪比及动态范围等参数。合适的光谱范围有利于软件的数据分析，同时也可以增加响应速度。
2、 测量速度
在测量传统灯具时，由于传统灯具属于热光源形式，因此通常灯具达到热平衡后，灯的能量特性和颜色特性变换很小，因此可以选用速度相对较慢的扫描式光谱仪。
在测量LED的过程中，由于LED芯片的量子特性，在一定的温度条件下，他的输出能量、色温、色坐标及光谱特性在不断变化，即LED的特性每一刻都在变化，扫描式光谱仪即使以最快的速度扫描可见的光谱范围也需要若干秒，而CCD光谱仪通常可以实现毫秒级的测量。扫描式光谱仪与CCD式光谱仪相比，测量速度逊色数百倍，因此应用扫描式光谱仪测量LED及灯具，速度明显不够。扫描初始阶段，探测器记录的是起始波长的输出，但是随着扫描波长的变化，记录的信号成为不同时刻不同波长的输出，因此整幅的信号对应的不是完整的某时刻的光谱输出。
使用CCD光谱仪测量时，由于扫描速度快，因此在若干秒内可以实现多次测量，同时还可以显示出测量过程中光源特性的变化。因此对于LED的测量，采用足够快速的光谱仪是必不可少的。LED随时间变化的特性如下图。
3、 重复性
扫描式光谱仪的原理为，电机带动光栅轮转动，光栅将复合光分光成为不同方向的单色光，不同颜色的光通过光栅转动，指向探测器位置，得到相应的光的强度信号。由于是采用机械结构来定位光谱线位置，而机械的转动有一定的位置重复性问题，因此反复定位到同一波长时有波长重复性的问题。
采用CCD光谱仪是使用线阵探测器，同时得到全部的光谱线，没有运动部件，因此不存在重复性的问题，可靠性更高。
4、 分辨率
通常光谱仪器的分辨率与狭缝宽度、光栅特性及光学系统的F数等有关。分辨率越高，光谱范围越窄，探测器信号越弱。扫描式光谱仪通常用于物质分析，因此要求分辨率可调，同时根据分析的物质的特性的不同，需要扩展到紫外及红外范围。为了达到较高的分辨率，通常要采用较大的F数，体积非常大，但是通常信号非常弱，在高速扫描的情况下通常信噪比不高，所以该光谱仪仅仅用来作分析而不是测量用。
CCD光谱仪通常采用单片光栅分光，根据光谱范围需要来确定光栅形式，因此光谱范围不如扫描式宽，光谱分辨率根据需要调整狭缝宽度获得，通常分辨率不如扫描式高。对于灯具测量来说，高分辨率对光源的特性分析没有任何意义。CCD光谱仪采用合适的分辨率可以提高信噪比，明显增加测量准确性和测量速度，所以更有实际意义。
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