Gigahertz Optik 光譜輻射儀 BTS2048-VL

多功能超高速和高質(zhì)量 LED 分光輻射儀

?Bi-Tec 傳感器*：雙傳感器，測(cè)量更準(zhǔn)確

?用于 LED 閃光燈合并的測(cè)光表

?測(cè)量時(shí)間非常短（電子快門），高動(dòng)態(tài)范圍（濾光片轉(zhuǎn)輪）

?觸發(fā)輸入和輸出、以太網(wǎng)和 USB，用于快速數(shù)據(jù)傳輸

?帶有漫射器的直接輸入光學(xué)元件，用于照度和光譜輻照度。可通過(guò)積分球進(jìn)行擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)光通量和光譜輻照度。

Gigahertz Optik 光譜輻射儀 BTS2048-VL

現(xiàn)代多功能陣列光譜儀的要求

在評(píng)估陣列光譜儀系統(tǒng)是否適合絕對(duì)測(cè)量光輻射參數(shù)時(shí)，需要考慮許多因素。例如，只有使用具有寬動(dòng)態(tài)范圍的陣列探測(cè)器才能測(cè)量具有不同額定功率的燈。精確、絕對(duì)的測(cè)量要求光譜輻射儀的整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍完-全線性化，并且還需要準(zhǔn)確、可追溯的校準(zhǔn)。如果電子控制的動(dòng)態(tài)范圍（由積分時(shí)間設(shè)置）不夠，則需要額外的衰減濾波器。濾光片選擇器必須具有機(jī)械強(qiáng)度，以確保測(cè)量系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。對(duì)于時(shí)間要求嚴(yán)格的應(yīng)用，例如脈沖模式下的 LED 分檔，電子控制的動(dòng)態(tài)范圍必須足夠大，以避免在測(cè)量過(guò)程中耗時(shí)地更換濾光片。對(duì)于絕對(duì)測(cè)量，CCD 的自動(dòng)暗信號(hào)調(diào)整是最有益的。用于前端和后端 LED 分檔的光譜輻射儀必須與在脈沖模式下運(yùn)行的測(cè)試 LED 實(shí)現(xiàn)測(cè)量的精確同步，這需要合適的觸發(fā)接口和快速數(shù)據(jù)讀出。 閃光測(cè)量，即在光脈沖內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，需要電子快門，在觸發(fā)測(cè)量之前對(duì)所有像素進(jìn)行瞬時(shí) （ns） 零設(shè)置。光通量、發(fā)光強(qiáng)度和發(fā)光強(qiáng)度分布的測(cè)量需要額外的附件組件，例如積分球、發(fā)光強(qiáng)度透鏡和測(cè)角儀。與這些入口光學(xué)附件的可重復(fù)接口至關(guān)重要。 將光譜輻射儀直接安裝到附件設(shè)備上有助于避免柔性光導(dǎo)連接的影響。顏色測(cè)量的要求包括根據(jù) CIE 13.3、CIE 15 和 TM-30-20（在舊版本中為 TM-30-18 和 TM-30-15）、CIE224 進(jìn)行精確計(jì)算。對(duì)于 LED 和半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用，系統(tǒng)還必須符合 CIE S025 和 LM-79-08 標(biāo)準(zhǔn)。

BTS2048-VL，帶 BiTec 探測(cè)器的二極管陣列光譜儀

BTS2048-VL 滿足高-端陣列光譜儀的所有要求，盡管采用尖-端設(shè)計(jì)，但價(jià)格也很優(yōu)惠。

*其獨(dú)-特功能之一是 Gigahertz-Optik 開(kāi)發(fā)的創(chuàng)新 BiTec 傳感器 ，該傳感器由 V（lambda） 濾波硅光電二極管和光譜輻射計(jì)單元組成。這使得它非常線性、穩(wěn)定和快速，因此是更高測(cè)量精度的保證，而沒(méi)有任何缺點(diǎn)。兩個(gè)傳感器都可以獨(dú)立使用，傳感器的相互校正有利于精度、速度和多功能性（參見(jiàn) BTS 技術(shù)文章）。

帶有電子快門的完-全線性化 2048 像素 CCD 探測(cè)器允許 2 μs 到 4 s 的積分時(shí)間，并提供極寬的動(dòng)態(tài)范圍，而無(wú)需額外的衰減濾波器。這比較小的儀器提供的常見(jiàn)毫秒積分時(shí)間高出三個(gè)數(shù)量級(jí)。TEC 冷卻光譜輻射儀 （BTS2048-VL-TEC） 提供了更寬的動(dòng)態(tài)范圍。此變體的積分時(shí)間范圍為 2 μs 至 60 s。2 nm 光帶寬可確保在 280 nm 至 1050 nm（0.4 nm/像素）范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的光譜測(cè)量值。還實(shí)施了符合 CIE 214 的數(shù)學(xué)帶寬校正，用于測(cè)量值的自動(dòng)校正。硅光電二極管在其動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)表現(xiàn)出極-高的線性度。這使它們成為 BiTec 探測(cè)器內(nèi) CCD 線性化的理想選擇（參見(jiàn) BTS 技術(shù)文章）。持續(xù)測(cè)量二極管也可用于同步 PWM 信號(hào)的測(cè)量。這使得使用 BTS2048-VL 自動(dòng)記錄絕對(duì)光譜數(shù)據(jù)成為可能，由于積分時(shí)間的原因，這對(duì)于沒(méi)有 BiTec 傳感器的傳統(tǒng)光譜輻射儀來(lái)說(shuō)非常困難。此外，配備光度濾光片 （CIE V-lambda） 的硅光電二極管可以獨(dú)立于 CCD 使用。因此，該設(shè)備可用于對(duì)非常微弱的信號(hào)進(jìn)行快速測(cè)量，這使得 BTS2048-VL 非常適合集成到測(cè)角儀和其他系統(tǒng)中。在這種情況下，BiTec 技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是能夠使用光譜數(shù)據(jù)集成二極管光譜失配 （f1'） 的在線校正。 盡管 BTS2048-VL 光譜輻射儀的尺寸僅為 103 mm x 107 mm x 52 mm（長(zhǎng) x 寬 x 高），但它有一個(gè)遙控濾光輪，帶有一個(gè) OD1 和 OD2 衰減濾光片，以及一個(gè)用于暗測(cè)量的快門。

前端和后端 LED 分檔應(yīng)用

BTS2048-VL 非常適合工業(yè)前端和后端 LED 分檔應(yīng)用。其基于背照式 CCD 的光譜儀在觸發(fā)測(cè)量之前集成了所有像素的電子零點(diǎn)設(shè)置功能。當(dāng)測(cè)試 LED 在脈沖電流模式下運(yùn)行時(shí)，電子快門和測(cè)量觸發(fā)可以通過(guò)觸發(fā)端口與電源同步。強(qiáng)大的微處理器只需 7 ms 即可通過(guò)快速 LAN 接口將完整的數(shù)據(jù)集傳輸?shù)较到y(tǒng)計(jì)算機(jī)。

直接安裝，無(wú)需使用導(dǎo)光板

BTS2048-VL 光譜儀具有擴(kuò)散窗口，因此可用于測(cè)量輻照度/照度，包括光譜、色度和顯色指數(shù)，無(wú)需任何輔助設(shè)備。借助漫射窗口，BTS2048-VL 還可以直接安裝在積分球、亮度透鏡（根據(jù) CIE 127）和測(cè)角儀等附件上，以測(cè)量光通量、發(fā)光強(qiáng)度和發(fā)光強(qiáng)度分布。Gigahertz-Optik 還為帶光導(dǎo)的應(yīng)用提供 BTS2048-VL-F。

用戶軟件和開(kāi)發(fā)人員軟件

標(biāo)準(zhǔn)的 S-BTS2048 用戶軟件具有可定制的用戶界面，非常易于使用。它具有大量的顯示和功能模塊，當(dāng)使用 Gigahertz-Optik GmbH 的相應(yīng)附件配置 BTS2048-VL 時(shí)，可以激活這些模塊。

建議使用 S-SDK-BTS2048 開(kāi)發(fā)人員軟件將 BTS2048-VL 集成到客戶自己的軟件中。

校準(zhǔn)

光度測(cè)量設(shè)備的一個(gè)基本質(zhì)量特征是其精確和可追溯的校準(zhǔn)。BTS2048-VL 由 Gigahertz-Optik 的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行校準(zhǔn)，該實(shí)驗(yàn)室的光譜響應(yīng)度和光譜輻照度根據(jù) ISO/IEC 17025 進(jìn)行了 DAkkS （D-K-15047-01-00） 的認(rèn)可。校準(zhǔn)還包括相應(yīng)的附件組件。每臺(tái)設(shè)備都附有相應(yīng)的校準(zhǔn)證書。

常規(guī)

簡(jiǎn)短描述

高速光譜輻射儀，具有寬動(dòng)態(tài)范圍，適用于輻照度/照度、光譜、發(fā)光顏色和顯色指數(shù)的連續(xù)和脈沖測(cè)量。用于測(cè)量其他參數(shù)的附件

主要特點(diǎn)

緊湊的設(shè)備。BiTec 探測(cè)器，帶背照式 CCD（2048 像素，2 nm 光學(xué)帶寬，電子快門）和帶 V（lambda） 濾光片的硅光電二極管。光帶寬校正 （CIE214）。帶有快門和衰減濾鏡的濾鏡輪。具有余弦視野的漫射器窗口的輸入鏡頭。自動(dòng) PWM 同步

測(cè)量范圍

光譜：300 nm 至 1050 nm，1 lx 至 3E8 lx（低飽和度白光 LED 的最小水平）

積分：光度 360 nm 至 830 nm，0.1 lx 噪聲信號(hào)高達(dá) 3E8 lx

典型應(yīng)用

用于設(shè)計(jì)應(yīng)用的 CCD 光譜輻射儀。用于集成到前端和后端 LED 分檔測(cè)試系統(tǒng)中的模塊。

校準(zhǔn)

工廠校準(zhǔn)。可追溯至國(guó)際校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)

產(chǎn)品

測(cè)量數(shù)量

光譜輻照度 （W/（m2 nm））、輻照度 （W/m2）、照度 （lx）、光譜輻射強(qiáng)度 （W/（sr nm））、輻射強(qiáng)度 （W/sr）、發(fā)光強(qiáng)度 （cd）、主波長(zhǎng)、峰值波長(zhǎng)、中心波長(zhǎng)、質(zhì)心波長(zhǎng)、x、y、u'、v'、X、Y、Z、delta uv、色溫、顯色指數(shù) （CRI） Ra、R1-R15、TM-30-20、CIE224、CQS、CIE170 等。可選積分球：額外光譜通量 （W/nm） 和光通量 （lm）可選測(cè)角儀：額外輻射強(qiáng)度 （W/sr） 分布和發(fā)光強(qiáng)度 （cd） 分布

傳感器

精度等級(jí) B 符合 DIN 5032 和 CIE No. 69 標(biāo)準(zhǔn)

精度等級(jí) A，f1'、u、f3 和 f4，符合 DIN 5032 和 CIE No. 69

輸入光學(xué)元件

擴(kuò)散器，余弦校正視野 （f2 ≤ 3 %）

濾光片轉(zhuǎn)盤

4 個(gè)位置（打開(kāi)、關(guān)閉、OD1、OD2）。用于遠(yuǎn)程暗電流測(cè)量和動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展。

比特克

可以使用二極管和陣列進(jìn)行并行測(cè)量，從而通過(guò)二極管對(duì)陣列進(jìn)行線性校正，并通過(guò) a*（sz（λ）） 分別通過(guò) F*（sz（λ）） 在線校正二極管的光譜失配。

光譜檢測(cè)器

校準(zhǔn)不確定度

光譜輻照度

λu（k=2）

（300 - 304） 納米：± 7 %

（305 - 349） 納米：± 5 %

（350 - 399） 納米：± 4.5 %

（400 - 780） 納米：± 4 %

（781 - 1030） 納米：± 4.5 %

（1031 - 1050） 納米：± 5.5 %

光譜輻照度響應(yīng)度 （280 - 1050） nm。標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn) （350 - 1050） nm，可選推薦校準(zhǔn) （300 - 1050） nm。BTS2048-VL-TEC 可實(shí)現(xiàn)全系列。

光譜范圍

（280 -1050） nm，參見(jiàn)校準(zhǔn)限制

光帶寬

2 納米

像素分辨率

~0.4 nm/像素

像素?cái)?shù)

2048

芯片

高靈敏度背照式 CCD 芯片

模數(shù)轉(zhuǎn)換器

16 位（25 ns 指令周期時(shí)間）

峰值波長(zhǎng)

±0.2 納米

主波長(zhǎng)

±0.5 納米 *2

Δy Δx 不確定度

±0.0015 （標(biāo)準(zhǔn)光源 A）

±0.0020 （普通 LED）

重復(fù)性 Δx 和 Δy

±0.0001

ΔCCT

標(biāo)準(zhǔn)光源 A 30K;LED 高達(dá) 1.5% ±，具體取決于 LED 光譜

帶通校正

支持?jǐn)?shù)學(xué)在線帶通校正

線性

完-全線性化芯片 >99.6%

雜散光

2E-4*3

基線噪聲

5 克拉 *4

信 噪 比

5000        *5

動(dòng)態(tài)范圍

>9 星等

光譜輻照度響應(yīng)范圍

（2E-5 - 2E5）W/（m2nm）*6*7

CRI （顯色指數(shù)）

Ra 和 R1 至 R15

典型測(cè)量時(shí)間

10lx    2,5s      *10

100lx 250 毫秒 *10

1000lx    25ms      *10

積分時(shí)間

2 μs - 4 s *1

集成檢測(cè)器

濾波器

光譜響應(yīng)度與精細(xì)的 CIE 光度匹配。通過(guò)光譜測(cè)量數(shù)據(jù)在線校正光度匹配（光譜不匹配因子校正）。

測(cè)量時(shí)間

20 微秒 - 6000 毫秒

范圍上升時(shí)間 （10 – 90） %

0,1,250 微秒

3,4,565 微秒

6,7,81.5 毫秒

測(cè)量范圍

九 （9） 個(gè)測(cè)量范圍，具有卓-越的偏移校正功能

測(cè)量范圍

最小可測(cè)量照度值（二極管）：0.1 lx *11

最大可測(cè)照度值（二極管）：3E8 lx *12

校準(zhǔn)

照度 ± 2.2 %

f1' （光譜失配）

≤6% （未校正）

≤1.5% （f1' a*（sz（λ）） 分別為 F*（sz（λ）） 由光譜數(shù)據(jù)校正，由 BTS 技術(shù)自動(dòng)完成）

模數(shù)轉(zhuǎn)換器

16 位

圖

光譜響應(yīng)度

雜項(xiàng)

微處理器

32 位設(shè)備控制，16 位 CCD 陣列控制，8 位光電二極管控制

接口

USB V2.0、以太網(wǎng)（LAN UDP 協(xié)議）、RS232、RS485

數(shù)據(jù)傳輸

標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)以太網(wǎng) 7 毫秒，通過(guò) USB 2.0 140 毫秒，2048 個(gè)浮點(diǎn)數(shù)組值

輸入接口

2 個(gè) （0 - 25） VDC，1 個(gè)光耦合器隔離 5 V / 5 mA

輸出接口

2 個(gè)集電極開(kāi)路，最大 25 V，最大 500 mA

觸發(fā)

包含觸發(fā)輸入（不同選項(xiàng)、上升沿/下降沿、延遲等）

軟件

用戶軟件 S-BTS2048

可選的軟件開(kāi)發(fā)套件 S-SDK-BTS2048，用于基于 C、C++、C# 或 LabView .dll 的用戶軟件設(shè)置。

電源

帶電源：直流輸入 5V （±10 %），700 mA

帶 USB 總線 （500mA） *8

尺寸

103 毫米 x 107 毫米 x 52 毫米（長(zhǎng) x 寬 x 高）

重量

500 克

安裝

三腳架和 M6 螺紋

前適配器 UMPA-1.0-HL，用于積分球端口框架 UMPF-1.0-HL

溫度范圍

儲(chǔ)存：（-10 至 50）°C

作：（10 至 30）°C *9

信息

*1 建議對(duì)積分時(shí)間的每次變化執(zhí)行新的暗信號(hào)測(cè)量

*2 典型值，主波長(zhǎng)的不確定性取決于 LED 的光譜分布

*3 典型值，在冷白寬帶 LED 峰值左側(cè) 100nm 處測(cè)量

*4 *5 典型值，在 4ms 測(cè)量時(shí)間和陣列的滿量程控制下，未取平均值測(cè)量。平均導(dǎo)致 S/N 的二次增長(zhǎng)

即基噪聲的二次下降，例如，平均到系數(shù) 100 會(huì)使 S/N 提高 10 倍

*6 最小 500/1 S/N. 滿量程控制時(shí)最大。

*7 為避免熱損傷，僅允許短時(shí)間照射

*8 在 USB 連接期間，由于電流供應(yīng)有限（例如沒(méi)有以太網(wǎng)），并非所有功能都可用

*9 設(shè)備需要保持溫度約 25 分鐘。如果在預(yù)熱階段進(jìn)行測(cè)量，或者在不同的溫度下進(jìn)行測(cè)量，則每次測(cè)量都需要進(jìn)行暗信號(hào)測(cè)量。在高溫和最大積分時(shí)間下，可以使用降低的動(dòng)態(tài)。

*10 次白光 LED 測(cè)量和 20000 次（信號(hào)暗）飽和度<

*11 2 秒測(cè)量時(shí)間時(shí)，最敏感測(cè)量范圍內(nèi)噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差，典型值為 1E-2 lx

*12 使用 OD2 濾光片時(shí)，由于熱損傷，僅允許非常短的照明時(shí)間

選項(xiàng)：150mm 積分球 （UMBB-150）

光譜輻射通量響應(yīng)范圍（光譜測(cè)量）

（5E-8 - 5E2）W/nm 波長(zhǎng)

光通量測(cè)量范圍（積分測(cè)量）

（3E-5 - 1E5） 流明

球體直徑

150 毫米

典型測(cè)量時(shí)間

使用 20000 cts 進(jìn)行測(cè)量：

1 流明 80 毫秒

10 流明 8 毫秒

100 流明 800 微秒

通過(guò) 5000 cts 和降噪優(yōu)化測(cè)量時(shí)間：

10 流明 2 毫秒

校準(zhǔn)

光通量： ± 4 %

光譜輻射功率：

（350 - 399） 納米：OD0： ± 8 %OD1： ± 10 %OD2： ± 10 %

（400 - 800） 納米：OD0： ± 4.5 %OD1： ± 4.5%OD2： ± 4.5 %

（801 - 1000） 納米：OD0： ± 6.5 %OD1： ± 6.5 %OD2： ± 6.5 %

（1001 - 1050） 納米：OD0： ± 8 %OD1： ± 10 %OD2： ± 10 %

光譜輻射功率響應(yīng)度 （350 - 1050） nm

選項(xiàng)：210mm 積分球 （UMBB-210）

光譜輻射通量響應(yīng)范圍（光譜測(cè)量）

（1E-7 - 1E3）W/nm 波長(zhǎng)

光通量測(cè)量范圍（積分測(cè)量）

（7E-5 - 2E5） 流明

球體直徑

210 毫米

典型測(cè)量時(shí)間

使用 20000 cts 進(jìn)行測(cè)量：

1 流明 160 毫秒

10 流明 16 毫秒

100 流明 1600 微秒

通過(guò) 5000 cts 和降噪優(yōu)化測(cè)量時(shí)間：

10 流明 4 毫秒

校準(zhǔn)

光通量： ± 4 %

光譜輻射功率：

（350 - 399） 納米：OD0： ± 8 %OD1： ± 10 %OD2： ± 10 %

（400 - 800） 納米：OD0： ± 4.5 %OD1： ± 4.5%OD2： ± 4.5 %

（801 - 1000） 納米：OD0： ± 6.5 %OD1： ± 6.5 %OD2： ± 6.5 %

（1001 - 1050） 納米：OD0： ± 8 %OD1： ± 10 %OD2： ± 10 %

光譜輻射功率響應(yīng)度 （350 - 1050） nm

選項(xiàng)：1000mm 積分球 （UMTB-1000-HFT）

光譜輻射通量響應(yīng)范圍（光譜測(cè)量）

（2E-6 - 2E4）W/nm 波長(zhǎng)

光通量測(cè)量范圍（積分測(cè)量）

（1E-3 - 4E6） 流明

球體直徑

1000 毫米

典型測(cè)量時(shí)間

使用 20000 cts 進(jìn)行測(cè)量：

10 流明 450 毫秒

100 流明 45 毫秒

1000 流明 4.5 秒

通過(guò) 5000 cts 和降噪優(yōu)化測(cè)量時(shí)間：

10 流明 112 毫秒

校準(zhǔn)

光通量： ± 4 %

光譜輻射功率：

（350 - 399） 納米：OD0： ± 8 %OD1： ± 11 %OD2： ± 11 %

（400 - 800） 納米：OD0： ± 4.5 %OD1： ± 5 %OD2： ± 5 %

（801 - 1000） 納米：OD0： ± 6.5 %OD1： ± 7 %OD2： ± 7 %

（1001 - 1050） 納米：OD0： ± 8 %OD1： ± 11 %OD2： ± 11 %

光譜輻射功率響應(yīng)度 （350 - 1050） nm

選項(xiàng)：測(cè)角儀 （GB-GD-360-RB40）

光譜輻射強(qiáng)度響應(yīng)度范圍

（1E-5 - 1E5）W/（sr nm） ;1m 測(cè)量距離

發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量范圍（積分測(cè)量）

（1E-1 - 3E8） cd ;1m 測(cè)量距離

校準(zhǔn)

發(fā)光強(qiáng)度： ± 4 %

光譜輻射強(qiáng)度：

（350 - 399） 納米：OD0： ± 7 %OD1： ± 8 %OD2： ± 9 %

（400 - 800） 納米：OD0： ± 4 %OD1： ± 4 %OD2： ± 4 %

（801 - 1000） 納米：OD0： ± 6 %OD1： ± 6 %OD2： ± 6 %

（1001 - 1050） 納米：OD0： ± 7 %OD1： ± 8 %OD2： ±9 %

光譜輻射強(qiáng)度響應(yīng)度 （350 - 1050） nm

選件：ILED-B （CP-ILED-B-IS-1.0-HL）

光譜輻射強(qiáng)度 （ILED-B） 響應(yīng)度范圍（光譜測(cè)量）

（5E-7 - 5E3）W/nm 波長(zhǎng)

測(cè)量范圍 ILED-B（積分測(cè)量）

（3E-4 - 1E6） 光盤

校準(zhǔn)

發(fā)光強(qiáng)度 ILED-B： ± 4 %

光譜輻射強(qiáng)度 ILED-B：

（350 - 399） 納米：OD0： ± 7 %OD1： ± 8 %OD2： ± 9 %

（400 - 800） 納米：OD0： ± 4 %OD1： ± 4 %OD2： ± 4 %

（801 - 1000） 納米：OD0： ± 6 %OD1： ± 6 %OD2： ± 6 %

（1001 - 1050） 納米：OD0： ± 7 %OD1： ± 8 %OD2： ± 9 %

光譜輻射強(qiáng)度響應(yīng)度 （350 - 1050） nm