色差仪测色光源及测色光源的入射角度类型

发表时间：2024-08-23

色差仪的光路系统是色差仪的重要组成部分，而光路系统中的光源类型是其核心部件，因此光源的选择很重要。色差仪在进行颜色测量时，光源照射物体时，光源和探测器收集光源必须满足一定的几个条件，也就色差仪的测色角度。本文对色差仪测色光源及测色光源的入射角度类型做了介绍。

色差仪5501

色差仪测色光源怎么选？

在色差仪中，选择什么样的光源，首先考虑的是稳定性，光源定向性，寿命以及最终获得的光谱曲线的有效性。目前采用的多为卤素石英钨丝灯及氙灯两种光源。

钨灯是颜色测量仪器最常用的光源，它是一个内充惰性气体或者卤素（防止钨丝氧化和热蒸发）的白炽灯泡。用钨作灯丝材料是因为钨具有足够的强度，并能经受高温。经测试在可见光区钨灯的光谱曲线与黑体发射器光谱曲线几乎完全重叠。随着近年稳压电源和脉冲电源的发展，钨灯能够提供重复稳定的，高色温的光束，完全可以满足外观颜色测量对光源的需要。

氙灯是另一种常用于颜色测量仪器的光源。它是一个装有一对电极的充满氙气的密封玻璃管。当在电极上加上高电压时，内部氙气就会受到激发瞬间产生弧光，这属于一种充气放电灯。氙灯的优点在于谱线比白炽灯的谱线更接近于日光并且能量较高。但是氙灯光源需要比较复杂的高压震荡激发电路，维修亦非常复杂，在更换时，除了要更换灯泡外，还要更换整组电容，所以价格较贵。所以采用卤素钨灯（石英外壳）从技术和经济上均是最适宜的。特别是便携式仪器，需要轻巧，省电，便于维护和操作。

色差仪测色光源的类型：

传统的色差仪多采用卤钨灯或氙灯作为测试光源。卤钨灯是颜色测量中最常使用的可见光波段的光源。卤钨灯的高稳定性使其非常适合于作为颜色测量的照明光源或辐射定标光源。卤钨灯最重要的特点是它的输出谱线非常平滑，无断裂、尖峰或凹陷，如下图所示。但是卤钨灯光谱分布在短波和紫外部分能量不足。这种情况会导致两个问题：1.短波部分的测量信号信噪比较低，影响测量重复性。2.不能提供对荧光材料进行测量时需要的紫外光谱能量。

卤钨灯光谱

另外，卤钨灯的功耗较高，使得仪器的工作时间相应缩短。如果要在色差仪中应用卤钨灯作为测试光源，应针对以上做优化考虑。氙灯光源在可见光和紫外的光谱范围具有很好的光谱能量分布，如下图所示。很多色差仪器都采用脉冲氙灯作为照明光源。但是，脉冲氙灯的功耗大、寿命相对低。

氙灯光谱

随着LED技术的发展，越来越多的仪器生产商采用LED作为便携式色差仪的测量光源。LED光源寿命长、响应快、功耗低，为了保证照明光源在可见光光谱范围内有充足的光谱分布，需要用多个LED光源组合成复合LED光源。仪器实际采用的LED复合光源如下图所示，是采用多个LED组成的复合光源，保证在可见光范围内有充足的光谱分布。复合LED光源在实际使用中，由于其结温变化，会使单个LED的发光强度和光谱分布发生改变。在进行仪器设计时，需要在仪器结构和算法设计上进行考虑以保证仪器重复性。

复合LED光谱图