Uno spettrometro misura la luce in modo simile a come una fotocamera scatta una foto. Lo spettrometro scatta rapidamente la luce e fornisce un'immagine (o un grafico) dell'emissione luminosa. Lo fa lasciando entrare la luce per un breve periodo di tempo, abbattendo il segnale in entrata e diffondendolo su un array di sensori che separa ogni lunghezza d'onda e quindi la scala in base alla sensibilità dei sensori e all'ampiezza dei segnali in entrata.
I radiometri sono simili in quanto misurano l'uscita / ampiezza delle luci, ma differiscono in quanto non possono dirti quale lunghezza d'onda (s) è stata emessa o la loro ampiezza individuale. Un radiometro misura in genere la corrente o la tensione in entrata dal sensore che è proporzionale al livello di luce che raggiunge il sensore. Il misuratore applica quindi un fattore di correzione/calibrazione al segnale in ingresso per fornire una misurazione calibrata del livello di luce. Il misuratore fornisce una singola lettura per tutte le lunghezze d'onda della luce che raggiungono il sensore in un unico risultato combinato.
Lo spettrometro è l'unità di base di uno spettroradiometro. Gli spettroradiometri includono ottiche di ingresso e calibrazioni che consentono allo spettrometro di effettuare letture calibrate di potenza, intensità e irradianza / radianza in unità ottiche o lux / nm, lumen / nm, watt / nm, W / cm2 / sr / nm ecc. Anche se per essere chiari, molte persone scambiano i termini spettrometro calibrato, spettrometro e spettroradiometro.
Gli spettrometri hanno sensori interni in grado di misurare istantaneamente la luce e dividere il segnale in ingresso attraverso un array di rivelatori che misura il segnale in piccole bande o singole lunghezze d'onda in base alla risoluzione del sistema. (cioè risoluzione 1 nm, 5 nm o 10 nm). Questo viene fatto attraverso l'uso di array CCD (charge coupled device) o cmOS (complementary metal-oxide semiconductor) sensori di immagine.
La calibrazione viene quindi applicata a ciascuna lunghezza d'onda per convertire il segnale di ciascun pixel in conteggi in una lettura calibrata sia dell'ampiezza che della lunghezza d'onda che viene tipicamente tracciata in un grafico sul display interno o su un PC. Queste letture calibrate della lunghezza d'onda e del livello di luce vengono quindi convertite da numerosi algoritmi per calcolare la temperatura del colore, duv e CRI.
Gli spettrometri sono più comunemente venduti per misurare UV a VIS o NIR in una singola scansione. Esistono sistemi in grado di misurare UVC e IR, anche se in genere la precisione di queste lunghezze d'onda esterne è ridotta soprattutto per un sistema a banda larga.
Gli spettrometri possono fornire una lunghezza d'onda calibrata altamente accurata e una lettura del livello di luce a condizione che il segnale sia abbastanza forte attraverso l'intero spettro da misurare. Gli spettrometri hanno problemi con la luce vagante e il rumore quando il segnale è debole in generale o quando l'uscita VIS / NIR è significativamente più forte di UV / IR.
Un radiometro o un esposimetro sono in genere costituiti da un corpo misuratore che misura la corrente di tensione da un rilevatore interno o esterno. Il rilevatore (sensore o fotodiodo) è progettato per misurare una specifica banda di luce come mostrato nelle curve di sensibilità riportate di seguito. (cioè SiC (carburo di silicio) 215-355, SI (silicio) 200-1100nm, InGaAs 850-1700 nm...)
I filtri vengono quindi aggiunti al sensore per far passare la luce da misurare e bloccare le lunghezze d'onda indesiderate dalle misurazioni. La combinazione di filtri sensore crea la curva di sensibilità desiderata, spesso chiamata curva a campana. Di seguito sono riportati tre diversi filtri mostrati sullo stesso fotodiodo di silicio per creare 3 diverse curve di sensibilità per UVA / VIS, UVA e VIS.
Ci sono anche filtri progettati per offrire una sensibilità più uniforme su una banda specifica, che è particolarmente utile per misurare LED, laser e altre sorgenti a banda stretta.
I sensori sono in genere calibrati all'intensità di picco e misurano tutta la luce sotto la curva per fornire una lettura combinata in unità come lux, W / cm2, Lumen, Watt, Candela ecc.
I radiometri offrono un funzionamento più semplice e sono meno soggetti al rumore e alla luce diffusa se adeguatamente filtrati. Poiché i radiometri si basano sul filtro per creare una corrispondenza con la sorgente luminosa, la variazione dei filtri di diversi produttori di esposimetri aggiunge qualche difficoltà quando si confrontano i risultati dei misuratori di luce di diversi fornitori. Anche la curva a campana del filtro può aumentare l'errore totale per le sorgenti luminose che hanno numerosi picchi o un picco che non è alla lunghezza d'onda centrale del filtro. Alcuni di questi errori possono essere corretti con calibrazione e algoritmi di lunghezza d'onda personalizzati, mentre altri sono troppo difficili da correggere con un singolo design del filtro. Molti radiometri possono essere utilizzati con numerosi sensori per coprire molte diverse bande di luce come UVA, 250-400, VIS ecc.
