使用模組化光譜儀測量關鍵的照明與顯示參數
使用模組化光譜儀測量關鍵的照明與顯示參數
面向消費者的產品總會帶來許多挑戰，包含了激烈的競爭以及根據客戶需求來持續進化。持續的創新與不斷的改進對面向消費者的產業來說是個必要的責任，而不只是個選項。
當面向消費者產品──像是在照明與顯示產業中的產品──深度融入它們客戶的日常生活中時，這些挑戰就會提高到一個新的層次。在高度飽和的照明與顯示市場中，消費者有許多的選擇。要在這些行業中保持競爭力，就必須做到不懈的創新和快速的產品迭代。
不論是照明和顯示產品或是廚房用具，消費者會使用在不同製造商與產品型號都能互相比較的知名性能規格來指導他們的購物決定。消費者希望有準確與清楚的規格來指導他們購買。在照明與顯示產業中，有些性能規格有所重疊，以及一些指標性能。舉例來說，這兩個產業都會測試和報告色彩表現和亮度/照度規格，而顯示產業還會關注解析度等指標。
照明與顯示產業測量
在照明與顯示產業中的關鍵性能參數圍繞在描述視覺體驗的規格上。多個亮度與顏色準確性規格使消費者能直接比較種類繁多的產品的性能。這些規格超越了主觀比較，提供了與觀看體驗相關的關鍵性能指標。透過量測這些參數，設計者、製造商、評論家和消費者就有客觀的指標來對產品比較與購買。
顯示與照明製造商會量測廣泛的參數來確保達到積極進取的性能指標。一些關鍵量測包括:
• 顏色準確性:對於照明可能會影響外觀的應用很重要－藝廊、博物館、高檔零售店以及醫療環境。
• 光譜分析:光強隨波長的分布－溫室照明或紫外光固化或紫外光消毒。
• LED與雷射表徵:測試關鍵性能指標－波長、峰型以及光功率輸出。
• 品質: 確認產品規格符合－檢測最終產品的不一致或有缺陷。
這些(和其他的)量測需要一個經過輻射校準的系統，該系統必須能夠測量來自照明或顯示器的絕對光譜輻照度(單位面積、單位波長下的功率)。隨後，會從光譜輻照度計算出廣泛的參數。表格中展示出一些照明與顯示產業會測量的關鍵參數的清單。
照明與顯示的關鍵參數
| 參數 | 描述 |
| 視覺亮度(亮度) | 發光區域的感知強度 |
| 勒克斯 | 根據明視反應加權的亮度 |
| 演色性指數 | 演色性指數代表顏色的準確性 |
| TM30 | 使用更多參考顏色來擴展演色性指數 |
| 相關色溫 | 指示感知顏色 |
| 閃爍 | 強度震盪的頻率 |
| 顏色準確性 | Delta E (ΔE) –確保逼真的色彩 |
| 均勻性 | 視亮度與顏色的一致性，確保影像品質 |
| 可視角度 | 從不同角度觀看時，視亮度、對比度與顏色的一致性 |
| 對比度 | 最亮的白到最暗的黑的亮度比例，以評估動態範圍 |
| 色域 | 產生的顏色範圍 |
| 峰值亮度 | 能達到的最大亮度 |
也會對其他應用量測額外的專業照明與顯示參數。像是PAR(光合有效輻射)參數會被用在園藝產業，而黑視照度(抑制褪黑素所生成的光線量)則會用在健康與福祉產業。
用在照明與顯示產業的光譜解決方案
光譜學廣泛的用在照明與顯示產業中，用來品質控制與即時監控照明。製造商量測他們的照明系統與顯示器的光譜分佈，來確保產品有符合宣稱的規格。這些規格對於消費者購買方針影響巨大，應該被準確測試以及報告。光譜儀也用來確定產品有符合全球法規與標準，以及引導在特殊應用與產品開發時的顏色特徵與其他參數的調整。高速模組化光譜儀藉由其靈活性與量測詳細的光譜資訊的能力，每天都用在對產品設計工程師到生產車間以及客戶看重的測量上。
Ocean Optics提供完整的模組化光譜儀與配件產品線，可以用來量測照明與顯示產業的關鍵參數。照明與顯示製造商可以基於我們經過ISO 9001:2015 認證來放心與我們合作，滿足他們的光譜學需求。該認證涵蓋了光電設備、光學濾光片與光譜成像產品的設計與製造。Ocean Optics也提供光譜儀輻射校正服務，在我們經過ISO 17025認證的實驗室中進行校正。藉由ISO規範推動我們的製造流程以及全球工廠基礎設施，照明與顯示公司可以放心的量測對他們產品來說是成功關鍵的參數。
發光顏色
發光顏色在照明與顯示產業中是一項關鍵測量。在顏色量測中使用光譜儀能提供比其他像是基於濾光片的顏色計的技術還要多優勢。光譜儀遠比人眼還要準確，能提供詳細的定量光譜資訊。光譜學也比其他顏色量測技術還要更靈活，能夠計算顏色參數，甚至如果需要的話也能夠改變觀察者與光源等因素的能力。透過獲取完整的光譜，基於光譜儀的顏色量測提供了更仔細的顏色分析，包括了一些關鍵指標，像是CRI、TM-30、藍光危害以及黑視照度，這些是使用基於濾光片的顏色計沒辦法提供的。顏色計和基於寬帶濾光片的分析儀會遺漏用在表徵關鍵性能指標的關鍵資訊。
發光顏色量測用在LED、LCD、電漿螢幕和其他顯示與照明技術上。除了對關鍵顏色指標的詳細表徵外，發光顏色也用在顯示螢幕的非破壞視測試與缺陷檢測。發光顏色的測量是使用採樣光學元件來收集發出的光，然後將光從樣品引導至光譜儀來量測，最後計算出關鍵性能參數。這些測量用在廣泛的應用和產業之中，從醫療診斷的成像，到食品和農業市場的成熟度、品質甚至是植物健康的量測。
在圖一中，展示了使用Ocean Optics高速光譜儀量測四種不同光源的色度圖表範例。Ocean 提供 Ocean SR2, Ocean HR2 and Ocean FX型號用來高速量測。除了展示顏色特性，也量測發光顏色資料隨時間的變化，來確定強度震盪(閃爍)對色座標的影響。
圖一: 高速光譜儀(Ocean SR2, Ocean HR2, Ocean FX)用來量測光源色度。色座標隨時間量測，來評估色座標隨光源強度震盪(閃爍)的變化。
觀看完整的應用手冊來獲得更多的詳細資訊。Ocean FX High speed Applications in Home Lighting
LED表徵
LED被用在廣泛的應用中，從照明到園藝。LED用在溫室照明時，提供農夫和種植者控制作物照明的能力，來影響作物生長特性和產量。使用模組化光譜儀持續監控LED的發射光譜能將作物的生長模式與照明建立關聯。LED製造商使用顏色量測，然後依照性能與其他指標來分類他們的產品，確保產品的一致性與品質。LED的發光量測也用在生物醫學應用和研究中，探索在健康與福祉應用中LED照明波長所帶來的影響。
LED是經過高度表徵的設備。對這些設備的量測包含了明視輸出(單位:流明)、主波長與峰值波長、相關色溫(CCT)以及CIE色座標。另外一個標準LED量測是演色性指數(CRI)，用來量化像是LED這樣的人造光源對色彩感知產生的影響。隨著像是Ocean SR2、Ocean HR2和Ocean FX這樣小型、攜帶式光譜儀的演進，LED量測比以前更加靈活與更容易獲取。這些光譜儀能很好的用在量測LED發射波長上，以及在設定與環境範圍內的亮度與輸出功率。
在圖二中，我們展示使用高速光譜儀(Ocean SR2、Ocean HR2和Ocean FX) 所收集到的樣品數據來量測數個LED室內照明參數。使用光譜儀能獲得一系列的關鍵量測，包含光譜分佈、顏色特徵以及閃爍。這些結果展示了螢光燈源的閃爍外，還有長時間的CCT穩定性與色座標。
圖二: 高速光譜儀用在量測LED參數－光譜輻照度、閃爍、色溫與色度。
使用模組化光譜來進行閃爍量測
當光源強度隨時間變化時就會產生閃爍。由此產生的強度震盪會導致視覺感知的改變和眼睛不適。閃爍可能會導致眼睛疲勞、頭痛、甚至是癲癇發作。光源閃爍造成的原因有幾種狀況，包括電壓波動與線路問題。一些光源(螢光燈、LED或HID(高強度氣體放電燈))更容易產生閃爍。幾個標準規範了閃爍情況，包含了IEEE standard 1789-2015, IEEE 1789, EPA ENERGY STAR, California Title 20和Title 24 and IEC/TR 61547-1。
Ocean SR2, Ocean HR2和Ocean FX光譜儀的快速掃描速率對量測閃爍來說是個理想選擇。不像專門的閃爍計，光譜儀也可以在光源閃爍時即時量測顏色和其他的光源光譜特性。
在圖三中，使用經過輻射強度校正的高速光譜儀，搭配一條一公尺長、核心尺寸為400微米的可見光/近紅外光纖與餘弦校正器來測量數個家用照明設備。閃爍是透過一系列對應於氣體發射譜線的離散波長來評估，若沒有氣體發射譜線時則是用較寬的光譜峰來評估。
圖三: 高速光譜儀(Ocean SR2, Ocean HR2, Ocean FX)量測光源閃爍。
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其他會使用光譜學來量測光源發光
除了照明與顯示產業，高速光譜儀也會用在其他需要量測光源發光的產業。在下列清單中，列出了幾個需要進行類似照明與顯示產業那樣測量的產業。
• 汽車產業: LED頭燈與尾燈現在常用於車輛上。
• 醫療保健: 螢光顯微鏡與醫療成像技術依賴於光源發光。
• 工業檢測: 光源用在品質控制測試時，檢測材料中的缺陷或瑕疵。
• 園藝業: 種植技術使用人造光源來進行準確照明。
• 環境監測: 透過持續監測來衡量人造光源在健康上的影響，以確保最佳照明。
• 半導體製造業: 在製造時的電漿監測要求嚴格控制以及最佳化電漿蝕刻與沉積過程。
這些只是數個產業受益於使用模組化光譜儀在他們的產品設計、製造、以及品質保證測試上。透過實施光譜技術，公司可以提供準確規格給他們的客戶來決定購買方針、研究新的照明技術、持續監測與控制照明、以及實現更多的功能。Ocean Optics提供的先進、準確、以及靈活的光譜解決方案用在日常的每一天，保證我們在照明與顯示的視覺體驗、透過最佳化環境照明來保護我們的健康、以及透過準確照明來提高作物產量。
如果你準備好要將光譜學用在你的照明、顯示或其他應用上，宏惠光電期待與你合作。