Spektroradiometr HD30.1

Email
hd-30.1_big

Spektrofotometr HD30.1 służy do analizy widmowej światła w zakresie widzialnym oraz ultrafioletowym i może być wykorzystywany do analizy jakości źródeł światła, w szczególności LED. Konstrukcja przyrządu łączy w sobie maksymalną elastyczność, redukcję kosztów i prostotę obsługi.
 
Czujnik o oznaczeniu HD30.S1 służy do analizy pasma widzialnego (380nm-780nm) i wyznaczania następujących wielkości foto-kolorymetryczne: HD 30.1

Oświetlenie [lux],
Oświetlenie jest całkowitym strumieniem padającym na jednostkę powierzchni. Jest miarą jak bardzo padające światło oświetla powierzchnię, korygowaną widmowo funkcją jasności w korelacji z odbiorem jasności przez człowieka. Jest wyrażona w luksach (lux)

Temperaturę barwową CCT [K],
Temperatura barwowa źródła światła jest temperaturą ciała doskonale czarnego, które promieniuje światło o odcieniu porównywalnym z tym źródłem. Temperatura barwowa jest zwyczajowo wyrażona w jednostce temperatury bezwzględnej - Kelvin, posiadającej symbol K. Temperatura barwowa powyżej 5,000K jest zwykle nazywana barwa zimną (niebieskobiała), podczas gdy niższe wartości temperatury barwowej (2,700–3,000 K) są zwykle nazywane barwą ciepłą (żółtobiałą do czerwonej). Ta zależność jest jednak psychologiczna w odróżnieniu do fizycznej zależności wynikającej z prawa przesunięć Wiena, zgodnie z którym maksimum widma przesuwa się w stronę fal krótszych (skutkując odcieniem bardziej biało-niebieskim) wraz ze wzrostem temperatury.

Współrzędne trójchromatyczne [x,y] (CIE 1931) lub [u',v'] (CIE1978),
Przestrzenie barwne CIE 1931 są pierwszymi zdefiniowanymi ilościowymi zależnościami między fizycznie czystymi barwami (t.j. długościami fal) w widzialnym paśmie elektromagnetycznym i fizjologicznym odbiorem barw przez oko ludzkie. Matematyczna zależność, która definiuje te przestrzenie barwne jest niezbędnym narzędziem do zarządzania kolorami. Pozwalają one na translację różnych fizycznych reakcji na promieniowanie kolorowych barwników, wyświetlaczy czy urządzeń nagrywających takich jak kamery cyfrowe na uniwersalną reakcję widzenia barwnego.

x, y – współrzędne chromatyczne na diagramie CIE1931. Współrzędne te mogą być obliczone na podstawie znajomości rozkładu widmowego badanego promieniowania oraz trzech tzw. funkcji dopasowania koloru, które są doświadczalnie zbadanymi i tabelaryzowanymi wartościami. Iloczyn intensywności promieniowania przez wartość funkcji dopasowania koloru w danej długości fali scałkowany po całym zakresie widzialnych długości fal pozwala obliczyć tzw. współczynniki trójbarwne danego promieniowania, które dają się dalej przekształcić na współrzędne chromatyczne. Współrzędne x, y są używane właściwie wyłącznie w technicznych opisach diod, podanie temperatury barwowej i współczynnika Duv dostarcza tej samej informacji o barwie światła, którą można odczytać ze współrzędnych x, y.

HD 30.1 3Trzeba podkreślić, że współrzędne chromatyczne dają pełną informację o wrażeniu barwnym, jakie wywrze na obserwatorze dane promieniowanie, natomiast nie niosą informacji o składzie widma. Jeśli źródło promieniowania jest monochromatyczne lub niemal monochromatyczne, tak jak w przypadku diod jednokolorowych, to można powiedzieć, że współrzędne x, y są wystarczającymi parametrami do opisu jakości światła. Inaczej rzecz się ma, jeśli źródło jest niemonochromatyczne, zwłaszcza gdy mamy do czynienia ze źródłem światła białego. Dwa źródła światła o różnym składzie widmowym mogą wywoływać to samo wrażenie barwne i mieć te same współrzędne x, y, jednak nietrudno się domyślić, że będą oświetlały otoczenie w różny sposób, bo inaczej będą wyglądać różnokolorowe przedmioty oświetlane światłem o odmiennym widmie. Dlatego do opisu jakości światła białego konieczne jest użycie dodatkowych parametrów, takich jak omówione dalej CRI.

CRI (współczynnik oddawania barw, R1…R14, Ra),
Współczynnik oddawania barw CIE (CRI) jest metodą określania jak dobrze oświetlenie źródłem światła ośmiu próbek kolorów odpowiada oświetleniu źródłem referencyjnym. Podawane razem CRI i CCT dają liczbowy szacunek w jakim stopniu wzorcowe (idealne) źródło światła jest zbliżone do określonego światła sztucznego, i jak duża jest to różnica.

CRI (ang. color rendering index) – indeks oddania barw. Jego określenie bazuje na porównaniu próbek kolorystycznych oświetlonych badanym światłem i światłem porównawczym. Światło porównawcze to światło o tej samej temperaturze barwowej dla źródeł o temperaturze poniżej 5000 K lub tzw. iluminat światła dziennego o danej temperaturze dla źródeł powyżej 5000 K. Najczęściej spotykany w opisach jest tzw. ogólny indeks CRI (ang. general CRI), nazywany również indeksem Ra, który oblicza się na podstawie badania i uśredniania wyników dotyczących ośmiu próbek kolorystycznych o stosunkowo nisko nasyconych barwach.

PAR [µmolfot/sm2]
Promieniowanie aktywne fotosyntetycznie często oznaczane skrótem PAR, określa zakres widma (długości fal) promieniowania słonecznego od 400 do 700 nanometrów, które organizmy fotosyntetyzujące potrafią wykorzystać w procesie fotosyntezy. Ten zakres widma odpowiada mniej więcej zakresowi widzialnemu przez oko ludzkie. Fotony o mniejszej długości fal posiadają wyższą energię tak, że mogą uszkodzić komórki i tkanki, ale w większości są odfiltrowane przez warstwę ozonową w stratosferze. Fotony o większej długości fal nie przenoszą wystarczającej ilości energii do zaistnienia procesu fotosyntezy.

Czujnik o oznaczeniu HD30.S2 służy do analizy pasma ultrafioletowego (220nm ... 400nm) i wyznaczania następujących wielkości radiometrycznych:

  • Natężenie promieniowania UVA [W/m²]
  • Natężenie promieniowania UVB [W/m²]
  • Natężenie promieniowania UVC [W/m²]

Ultrafiolet (UV) jest promieniowaniem elektromagnetycznym o długości fal od 400nm do 10nm, krótszych od fal widzialnych ale dłuższych niż promieniowanie rentgenowskie. Ultrafiolet jest wykorzystywany najprzeróżniejszych sektorach przemysłowych i cywilnych. Bardzo często nie wystarcza znajomość całkowitej emisji źródła, lecz istotne jest znajomość rozkładu widma.

ZASTOSOWANIE

Oświetlenie

Porównywanie temperatury barwowej lamp elektrycznych. Do oświetlenia wnętrz budynków, bardzo  często należy uwzględniać temperaturę barwową źródeł. Na przykład cieplejsze (tj. o niższej temperaturze barwowej) światło jest często wykorzystywane w obszarach publicznych dla sprzyjania relaksacji, natomiast zimniejsze (o wyższej temperaturze barwowej) światło jest używane w celu zwiększania koncentracji w biurach. Regulacja temperatury barwowej dla technologii LED jest traktowana jako trudne zadania, ponieważ starzenie i temperatura wpływają na zmianę bieżącej wartości temperatury barwowej. Tutaj stosowane są systemy z pętlą sprzężenia zwrotnego, na przykład, z czujnikami barw do aktywnego monitoringu i sterowania kolorem wielobarwnych zestawów diod LED. W środowisku przemysłowym wysoka reprodukcja barw redukuje zmęczenie polem optycznym. Na witrynach i wystawach, wysoka reprodukcja barw jest niezbędna do uwypuklenia jakości eksponatów.

MuzeaHD 30.1 2

Kontrola widma źródeł zainstalowanych w środowiskach muzealnych gdzie jakość oświetlenia stanowi podwójny cel - zapewnienia optymalnego widoku eksponatów (wysoki CRI) oraz niskiej emisji światła niebiesko-fioletowego, które może degradować materiał eksponatu.

Akwakultura

W hodowli ryb temperatura barwowa ma różne znaczenie dla poszczególnych branż. W akwariach ze świeżą wodą, temperatura barwowa ma zwykle znaczenie jedynie dla uatrakcyjnienia wrażeń wizualnych. Oświetlenie wydaję się być zaprojektowane do tworzenia atrakcyjnego widma, czasem z drugorzędnym zwróceniem uwagi na utrzymanie życia roślin. W akwariach ze słoną wodą/rafą, temperatura barwowa pełni istotą rolę dla życia zbiornika. W paśmie około 400 do 3000 nanometrów, światło o krótszych długościach fal może głębiej penetrować wodę niż długofalowe, stanowiąc niezbędne źródło energii dla alg zamieszkujących koralowce. Odpowiada to zwiększeniu temperatury barwowej wraz z wzrostem głębokości wody w tym paśmie. Ponieważ koralowiec, typowo zamieszkujący płytkie wody, otrzymuje intensywne, bezpośrednie tropikalne promieniowanie słoneczne, należy się skupić na zasymulowaniu światła o temperaturze barwowej 6,500 K. Źródła światła o wyższej temperaturze barwowej stały się bardziej popularne, najpierw o temperaturze 10,000 K i bardziej współcześnie 16,000 K i 20,000 K.

Rolnictwo

Pomiar PAR jest stosowany w rolnictwie, leśnictwie i oceanografii. Jednym z wymogów produktywnych gruntów ornych jest odpowiedni poziom PAR, zatem jest on używany do oceny rolniczego potencjału inwestycyjnego. Czujniki PAR umieszczone na rożnych wysokościach korony leśnej mierzą wzorzec dostępności i wykorzystania PAR. Tempo fotosyntezy oraz parametry zależne można mierzyć bezinwazyjnie za pomocą systemu fotosyntezy, a te przyrządy mierzą PAR i czasem utrzymują wartość PAR na określonych intensywnościach. Pomiary PAR są też wykorzystywane do wyznaczania granicy strefy eufotycznej w oceanach.

Fotografia cyfrowa

W fotografii cyfrowej, temperatura barwowa jest czasem używana zamiennie z balansem bieli, który pozwala na manipulowanie wartościami kolorów dla symulacji zmian w temperaturze barwowej otoczenia. Większość aparatów cyfrowych oraz programów do obróbki plików RAW jest wyposażona w ustawienia symulujące określone warunki otoczenia (np. słońce, zachmurzenie, oświetlenie sztuczne, itp.) podczas gdy inne pozwalają na wprowadzenie konkretnej wartości balansu bieli w kelwinach. Te ustawienia zmieniają wartości kolorów wzdłuż osi niebieski-żółty, podczas gdy część oprogramowania zawiera dodatkowe ustawienia (czasem nazywane odcieniem) dodając oś magenta–zielony, i są w pewnym stopniu arbitralne i podlegające interpretacji artystycznej.

HD 30.1 4Sterylizacja i dezynfekcja

Dezynfekcja za pomocą promieniowania UV jest powszechnie stosowaną metodą w oczyszczaniu ścieków, pasteryzacji soków owocowych, sterylizacji stref roboczych i narzędzi używanych w laboratoriach biologicznych i placówkach medycznych.

Terapia

Promieniowanie UV jest pomocne w leczeniu schorzeń skóry takich jak łuszczyca i bielactwo.
Niektóre terapie neonatalne są oparte na lampach emitujących światło niebieskie, których odpowiedni poziom promieniowania można mierzyć za pomocą przyrządu HD30.1. W tym przypadku, światło emitowane poza użytecznym pasmem widma nie tylko zmniejsza skuteczność terapii ale może być szkodliwe. Na polu medycznym, niektóre schorzenia skóry są leczone za pomocą lamp UV (UVB), i również w tym przypadku jest ważna ne tylko intensywność promieniowania padającego na skórę ale także długość fali.

Badania nieniszczące

Kontroler używa światła widzialnego o odpowiedniej intensywności (typowo 100 fcd lub 1100 lx) do barwnika penetrującego. Promieniowanie ultrafioletowe (UV-A) o odpowiedniej intensywności (typowo 1,000 uW/cm2), wraz z niskim poziomem oświetlenia otoczenia (poniżej 2 fcd) dla testowania fluorescencyjną cieczą penetrującą. Aktualnie ten pomiar jest dokonywany w laboratoriach przez specjalistów i konieczne jest posiadanie “zestawu wyposażenia" zawierającego fitry optyczne komputer, oprogramowanie, korektor cosinusowy, itd. Zazwyczaj tylko profesjonaliści wiedzą jak się tym posługiwać. Używając HD30.1 nie potrzeba żadnych akcesoriów gdyż wszystko co jest potrzebne zawiera przyrząd, który jest od razu gotowy do pracy. Nie jest wymagana żadna kalibracja i każdy może określić jakość źródła światła w ciągu chwili.

 

DANE TECHNICZNE

Spektrofotometr - typ HD30.1 + HD30.S1 HD30.1+HD30.S2 
Czujnik CCD (2048 elementów)
Zakres spektralny 380...780nm 220...400nm
Apertura   0.16
Szczelina wlotowa 125μm 70μm
Szerokość pasma 4.5nm 2.5nm
Dokładność szerokości  0.3nm 
Powtarzalność 0.1nm
Tryby pomiarowe

Widmowe natężenie promieniowania, natężenie promieniowania,
natężenie oświetlenia,
PAR,
temperatura barwowa,
współrzędne trójchromatyczne [x,y] (CIE 1931) lub [u',v'] (CIE1978)
transmisyjność widmowa

Widmowe natężenie promieniowania,  natężenie promieniowania UVA, UVB, UVC,
transmisyjność widmowa

Rodzaje pomiaru Pojedynczy, pojedynczy pomiar z zachowaniem danych
Ciągły, ciągły pomiar z zachowaniem danych
Monitor, ciągły pomiar bez zachowania danych
Datalogger, zapis danych z uprzednio zaprogramowanym interwałem (3...60min.)
Średnica dyfuzora Ø11.8mm
 
Korekcja cos dyfuzor kwarcowy (3mm) dyfuzor kwarcowy (3mm) 
Kalibracja  lampa halogenowa lampa wyładowcza deuterowa
Środowisko pracy  natężenie promieniowania: 5...70klux  
Niepewność pomiaru

Widmowe natężenie promieniowania: ±5%
natężenie oświetlenia: ±4%
PAR: ±4%
temperatura barwowa CCT: ±45K
współrzędne trójchromatyczne [x,y] (CIE 1931): ±0.002%
CRI: ±1.5

Widmowe natężenie promieniowania: ±15%
natężenie promieniowania UVA: ±6%
natężenie promieniowania UVB: ±8%
natężenie promieniowania UVC: ±10%
System operacyjny LINUX
Wyświetlacz 4.3" dotykowy (480x272 pikseli)
Pamięć wewnętrzna (150MB), karta microSD, pamięć USB
Przyłącze do PC poprzez Ethernet lub mini USB 
Wymiary / waga HD30.1 135 x 156 x 42mm | 440g
Wymiary / waga sonda 75 x 150 x 74, kabel 1.5mb | 370g 
Temp. pracy  0...40ºC

 

Do pobrania

acr Instrukcja:  pdf Spektroradiometr HD30.1