一种基于led光源的反射光谱测量仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于LED光源的反射光谱测量仪，其包括一双积分球结构：第一测量积分球和第二光源积分球；其中，第一测量积分球和第二光源积分球的内壁均设置漫反射涂层；复合LED光源安装在第二光源积分球的内壁上，第一测量积分球上设置有样品测试孔和出光孔，第二光源积分球上设置有照明光源光出射孔。与现有技术相比，其采用LED作为反射光谱测量仪的测量光源，具有光源寿命长、响应快、功耗低等优点。另外，用多个LED光源组合成复合LED光源，保证了照明光源在可见光光谱范围内有充足的光谱分布。
【专利说明】一种基于LED光源的反射光谱测量仪
【技术领域】
[0001] 本实用新型技术涉及到反射光谱测量【技术领域】，尤其涉及的是一种基于LED光源 的反射光谱测量仪。
【背景技术】
[0002] 反射光谱测量是颜色测量的基本手段，通过获得被测样品表面可见光范围内的光 谱反射率曲线计算得到颜色三刺激值和其它色参数。分光颜色测量仪器的前身为分光光度 计，这两种仪器都用于测量被测样品的光谱反射比或光谱透射比。由于分光光度计的技术 的各项技术已经比较成熟，这些技术在在测色仪器中得到了很好的继承。光谱扫描式的颜 色测量仪器，结构与分光光度计非常相似，多采用0/D几何条件。便携式分光测色仪提供了 D:0、45:0等其它几何条件。在便携式的测色仪器中，一般采用分光设计方法，简称分光测色 仪。本发明设计了一种基于LED光源的双光路分光测色仪。传统的分光测色仪多采用卤钨 灯或氙灯作为测试光源。卤钨灯是颜色测量中最常使用的可见光波段的光源。卤钨灯的高 稳定性使其非常适合于作为颜色测量的照明光源或辐射定标光源。卤钨灯最重要的特点是 它的输出谱线非常平滑，无断裂、尖峰或凹陷，如图1所示。但是卤钨灯光谱分布在短波和 紫外部分能量不足。这种情况会导致两个问题：1.短波部分的测量信号信噪比较低，影响 测量重复性。2.不能提供对荧光材料进行测量时需要的紫外光谱能量。
[0003] 另外，卤钨灯的功耗较高，使得仪器的工作时间相应缩短。如果要在分光测色仪中 应用卤钨灯作为测试光源，应针对以上做优化考虑。氙灯光源在可见光和紫外的光谱范围 具有很好的光谱能量分布，如图2所示。很多分光测色仪器都采用脉冲氙灯作为照明光源。 但是，脉冲氙灯的功耗大、寿命相对低。
[0004] 有鉴于此，现有技术有待改进和提尚。 实用新型内容
[0005] 鉴于现有技术的不足，本实用新型目的在于提供一种基于LED光源的反射光谱测 量仪。旨在解决现有反射光谱测量仪存在的寿命低、重复性差等问题。
[0006] 本实用新型的技术方案如下：
[0007] -种基于LED光源的反射光谱测量仪，其中，包括一双积分球结构：第一测量积分 球和第二光源积分球；
[0008] 其中，第一测量积分球和第二光源积分球的内壁均设置漫反射涂层；复合LED光 源安装在第二光源积分球的内壁上，第一测量积分球上设置有样品测试孔和出光孔，第二 光源积分球上设置有照明光源光出射孔；
[0009] 复合LED光源中每个LED发出来的光在第二光源积分球的内部进行反射匀化后， 从第二光源积分球的照明光源光出射孔入射到第一测量积分球内部；在第一测量积分球内 反射后，照射到第一测量积分球的样品测试孔对应的被测样品上，经过被测样品的反射光 通过出光孔进入分光光路，进行光谱分析。
[0010] 优选地，所述的基于LED光源的反射光谱测量仪，其中，所述LED光源为复合LED 光源。
[0011] 优选地，所述的基于LED光源的反射光谱测量仪，其中，所述第一测量积分球的整 体开口面积小于第一测量积分球的球体内表面面积的10%。
[0012] 优选地，所述的基于LED光源的反射光谱测量仪，其中，所述第一测量积分球为直 径IOOmm的球体，第二光源积分球为直径IOmm的球体，照明光源光出射孔为直径3mm的圆 形开孔，样品测试孔的直径为11_。
[0013] 优选地，所述的基于LED光源的反射光谱测量仪，其中，所述漫反射涂层为白色漫 反射涂层。
[0014] 优选地，所述的基于LED光源的反射光谱测量仪，其中，所述复合LED光源包括7 个LED光源。
[0015] 有益效果：
[0016] 本实用新型的基于LED光源的反射光谱测量仪，与现有技术相比，其采用LED作为 反射光谱测量仪的测量光源，具有光源寿命长、响应快、功耗低等优点。另外，用多个LED光 源组合成复合LED光源，保证了照明光源在可见光光谱范围内有充足的光谱分布。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为现有技术的卤钨灯的光谱分布的示意图。
[0018] 图2为现有技术的氙灯光源的光谱分布的示意图。
[0019] 图3为本实用新型的基于LED光源的反射光谱测量仪的较佳实施例的示意图。
[0020] 图4为本实用新型的基于LED光源的反射光谱测量仪的较佳实施例中复合LED光 源的光谱的示意图。
【具体实施方式】
[0021] 本实用新型提供一种基于LED光源的反射光谱测量仪，为使本实用新型的目的、 技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描 述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0022] 请参阅图3,其为本实用新型的基于LED光源的反射光谱测量仪的较佳实施例的 示意图。如图所示，所述基于LED光源的反射光谱测量仪包括一双积分球结构：第一测量积 分球100和第二光源积分球200 ;其中，第一测量积分球100和第二光源积分球200的内壁 均设置漫反射涂层；复合LED光源210安装在第二光源积分球200的内壁上，第一测量积分 球100上设置有样品测试孔110和出光孔120,第二光源积分球200上设置有照明光源光出 射孔220。
[0023] 具体来说，复合LED光源210中每个LED发出来的光在第二光源积分球200的内 部进行反射匀化后，从第二光源积分球200的照明光源光出射孔220入射到第一测量积分 球100内部；在第一测量积分球100内反射后，照射到第一测量积分球100的样品测试孔 110对应的被测样品10上，经过被测样品10的反射光通过出光孔进入分光光路，进行光谱 分析。至于后续的分光光路以及光谱分析，其与本方案无关，均采用现有技术的方案，这里 就不做描述了。
[0024] 需要注意的是，本方案中第二光源积分球200内部放射的复合LED光源210,由于 第二光源积分球200的匀化作用，复合LED光源210中每个LED的光强角分布在第二光源 积分球200中的相对位置，不会对照明光源光出射孔220的出射光均匀性和强度产生影响。
[0025] 进一步地，为了保证照明光在积分球内能够充分匀化，需要保证第一测量积分球 的开口面积要小于球体内表面整体面积的10%，实际情况下，开口面积越小越好。通过使用 第二光源积分球，可以保证照明光源光出射孔的面积尽量小。在本方案中，所述第一测量积 分球为直径IOOmm的球体，第二光源积分球为直径IOmm的球体，照明光源光出射孔为直径 3mm的圆形开孔，样品测试孔的直径为Ilmm0
[0026] 进一步地，所述漫反射涂层为白色漫反射涂层。
[0027] 更进一步地，复合LED光源是由若干个LED组成的复合光源，在本实施例中，所述 复合LED光源包括7个LED光源，LED的组成如下表所示。在对样品表面进行测量时，需要 将这几个LED同时点亮，以获得在可见光光谱范围内充足的光谱分布。
[0028]
【权利要求】
1. 一种基于LED光源的反射光谱测量仪，其特征在于，包括一双积分球结构：第一测量 积分球和第二光源积分球； 其中，第一测量积分球和第二光源积分球的内壁均设置漫反射涂层；复合LED光源安 装在第二光源积分球的内壁上，第一测量积分球上设置有样品测试孔和出光孔，第二光源 积分球上设置有照明光源光出射孔； 复合LED光源中每个LED发出来的光在第二光源积分球的内部进行反射匀化后，从第 二光源积分球的照明光源光出射孔入射到第一测量积分球内部；在第一测量积分球内反射 后，照射到第一测量积分球的样品测试孔对应的被测样品上，经过被测样品的反射光通过 出光孔进入分光光路，进行光谱分析。
2. 根据权利要求1所述的基于LED光源的反射光谱测量仪，其特征在于，所述LED光源 为复合LED光源。
3. 根据权利要求1所述的基于LED光源的反射光谱测量仪，其特征在于，所述第一测量 积分球的整体开口面积小于第一测量积分球的球体内表面面积的10%。
4. 根据权利要求3所述的基于LED光源的反射光谱测量仪，其特征在于，所述第一测量 积分球为直径100mm的球体，第二光源积分球为直径10mm的球体，照明光源光出射孔为直 径3mm的圆形开孔，样品测试孔的直径为llmm〇
5. 根据权利要求1所述的基于LED光源的反射光谱测量仪，其特征在于，所述漫反射涂 层为白色漫反射涂层。
6. 根据权利要求2所述的基于LED光源的反射光谱测量仪，其特征在于，所述复合LED 光源包括7个LED光源。
【文档编号】G01J3/10GK204255502SQ201420688487
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2015年1月14日 优先权日:2015年1月14日
【发明者】廖浩然, 叶朝达, 舒全回, 陈加男, 袁琨 申请人:中国计量学院