Un espectrómetro mide la luz de manera similar a cómo una cámara toma una foto. El espectrómetro toma una instantánea rápida de la luz y proporciona una imagen (o gráfico) de la salida de luz. Lo hace dejando entrar la luz durante un corto período de tiempo, desglosando la señal entrante y extendiéndola a través de una matriz de sensores que separa cada longitud de onda y luego la escala en función de la sensibilidad de los sensores y la amplitud de las señales entrantes.
Los radiómetros son similares en que miden la salida / amplitud de las luces, pero difieren en que no pueden decirle qué longitudes de onda se emitieron o su amplitud individual. Un radiómetro generalmente mide la corriente entrante o el voltaje del sensor, que es proporcional al nivel de luz que llega al sensor. Luego, el medidor aplica un factor de corrección / calibración a la señal entrante para proporcionar una medición calibrada del nivel de luz. El medidor proporciona una sola lectura para todas las longitudes de onda de luz que llegan al sensor en un resultado combinado.
El espectrómetro es la unidad base de un espectrorradiómetro. Los espectrorradiómetros incluyen ópticas de entrada y calibraciones que permiten que el espectrómetro tome lecturas calibradas de potencia, intensidad e irradiancia / radiancia en unidades ópticas o lux / nm, lúmenes / nm, vatios / nm, W / cm2 / sr / nm, etc. Aunque para ser claros, muchas personas intercambian los términos espectrómetro calibrado, espectrómetro y espectrorradiómetro.
Los espectrómetros tienen sensores internos que pueden medir instantáneamente la luz y dividir la señal entrante a través de una matriz de detectores que mide la señal en bandas pequeñas o longitudes de onda individuales en función de la resolución del sistema. (es decir, resolución de 1 nm, 5 nm o 10 nm). Esto se hace mediante el uso de matrices CCD (dispositivo de carga acoplada) o sensores de imagen CMOS (semiconductor complementario de óxido metálico).
La calibración se aplica a cada longitud de onda para convertir la señal de cada píxel en recuentos a una lectura calibrada de amplitud y longitud de onda que normalmente se traza en un gráfico en la pantalla interna o en una PC. Estas lecturas calibradas de longitud de onda y nivel de luz son convertidas por numerosos algoritmos para calcular la temperatura de color, duv y CRI.
Los espectrómetros se venden más comúnmente para medir UV a VIS o NIR en un solo escaneo. Hay sistemas que son capaces de medir UVC y también IR, aunque normalmente la precisión de estas longitudes de onda externas se reduce especialmente para un sistema de banda ancha.
Los espectrómetros pueden proporcionar una longitud de onda calibrada de alta precisión y una lectura del nivel de luz siempre que la señal sea lo suficientemente fuerte en todo el espectro que se va a medir. Los espectrómetros tienen problemas con la luz parásita y el ruido cuando la señal es débil en general o cuando la salida VIS / NIR es significativamente más fuerte que la UV / IR.
Un radiómetro o medidor de luz generalmente consiste en un cuerpo de medidor que mide la corriente de voltaje de un detector interno o externo. El detector (sensor o fotodiodo) está diseñado para medir una banda específica de luz como se muestra en las curvas de sensibilidad a continuación. (es decir, SiC (carburo de silicio) 215-355, SI (silicio) 200-1100nm, InGaAs 850-1700 nm...)
Luego se agregan filtros al sensor para pasar la luz que se va a medir y bloquear las longitudes de onda no deseadas de las mediciones. La combinación de filtros del sensor crea la curva de sensibilidad deseada, a menudo llamada curva en forma de campana. A continuación se muestran tres filtros diferentes en el mismo fotodiodo de silicio para crear 3 curvas de sensibilidad diferentes para UVA / VIS, UVA y VIS.
También hay filtros que están diseñados para ofrecer una sensibilidad más uniforme en una banda específica, lo que es especialmente útil para medir LED, láseres y otras fuentes de banda estrecha.
Los sensores generalmente se calibran a la intensidad máxima y miden toda la luz bajo la curva para proporcionar una lectura combinada en unidades como lux, W / cm2, lúmenes, vatios, Candela, etc.
Los radiómetros ofrecen una operación más simple y son menos propensos al ruido y la luz parásita cuando se filtran adecuadamente. Dado que los radiómetros dependen del filtro para crear una coincidencia con la fuente de luz, la variación en los filtros de diferentes fabricantes de medidores de luz agrega cierta dificultad al comparar los resultados de los medidores de luz de diferentes proveedores. También la curva en forma de campana del filtro puede aumentar el error total para las fuentes de luz que tienen numerosos picos o un pico que no está en la longitud de onda central del filtro. Algunos de estos errores se pueden corregir con calibración de longitud de onda y algoritmos personalizados, mientras que otros son demasiado difíciles de corregir con un solo diseño de filtro. Muchos radiómetros se pueden utilizar con numerosos sensores para cubrir muchas bandas diferentes de luz, como UVA, 250-400, VIS, etc.
