圣誕彩燈的輻照度光譜測量
1. 實驗背景
彩燈可以很好地烘托節(jié)日氛圍，每年圣誕節(jié)各家都會在屋外掛上彩色燈串。
最初，圣誕彩燈是由廉價的白熾燈串聯(lián)而成。只要其中一個燈泡出現(xiàn)故障，就很難識別和修復(fù)，導(dǎo)致整個燈串都無法使用。現(xiàn)在的圣誕彩燈常采用產(chǎn)生熱量更少的LED燈，它比白熾燈更節(jié)能省電。
本次實驗，我們將就地取材，使用經(jīng)校準(zhǔn)的輻照度光譜測量系統(tǒng)測量當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)9家房屋外的圣誕節(jié)彩燈，目的是通過對比光譜圖來區(qū)分白熾燈和LED燈。
2. 實驗系統(tǒng) 圖1：實驗中測量的圣誕彩燈示例 (左)白熾燈 (右)LED燈 實驗中使用了全新NEXOS?系列迷你光譜儀AvaSpec-NXS2048CL，它性能優(yōu)異，采用CMOS探測器，專為系統(tǒng)集成而設(shè)計。NEXOS?有多種通信協(xié)議可供選擇：包括USB，RS232和SPl。本實驗中使用的NEXOS?光譜儀波長范圍為300-800 nm。 圖2：圣誕彩燈測量系統(tǒng) 如圖2，余弦校正器連接在光纖的一端，光纖另一端連接光譜儀，光譜儀通過USB2.0連接電腦。 實驗時，我們保持相同的距離測量房屋的圣誕節(jié)彩燈裝飾。 使用的軟件為AvaSoft中的絕對輻照度模式（即AI模式）。我們將積分時間設(shè)置為800ms，平均次數(shù)設(shè)置為10。 3. 實驗結(jié)果 圖3：歸類為LED燈的5個圣誕彩燈樣品的輻照度光譜 圖4：歸類為白熾燈的5個圣誕彩燈樣品的輻照度光譜 白熾燈樣品在近紅外區(qū)域呈指數(shù)增長，而LED燈樣品在該區(qū)域的斜率接近零。此外，LED燈樣品在可見光范圍內(nèi)顯示出一些特定波長峰，這歸因于LED燈的特定顏色波長。 根據(jù)以上特征指標(biāo)，數(shù)據(jù)被分為LED圣燈誕彩燈樣品(圖3)和白熾燈圣誕彩燈樣品(圖4)。 圖5：9個圣誕彩燈樣品的輻照度光譜 實驗結(jié)果中，有兩個數(shù)據(jù)十分有趣。樣品1，深藍(lán)色譜線，不僅在近紅外區(qū)域呈指數(shù)上升，而且在540-660 nm區(qū)域出現(xiàn)峰，表明這個圣誕彩燈樣品中既有LED燈，也有白熾燈。因此，樣品1被歸類為LED燈和白熾燈，它的譜圖同時出現(xiàn)在圖3和圖4中。樣品3，粉紅色譜線，在560-620 nm區(qū)域出現(xiàn)許多有別于其他樣品的峰。 圖6：樣品3的照片 顯示了可能被測量到的路燈 經(jīng)過我們的進(jìn)一步分析，這些峰值似乎與路燈中的金屬鹵化物燈泡有關(guān)。如圖6所示，從樣品3的照片中可以看出，附近的路燈可能對光譜測量存在一些影響。 4. 結(jié)論 實驗通過比較光譜在近紅外范圍內(nèi)的指數(shù)上升趨勢和可見光范圍內(nèi)出現(xiàn)的峰，確定了LED燈和白熾燈之間的差異。AvaSpec-NXS2048CL體積小巧，支持多種通信協(xié)議，易于系統(tǒng)集成，是OEM應(yīng)用的理想解決方案。
