光谱应用 | 守护你的每一寸视觉体验

每天睁眼，我们就被各种“发光体”包围：卧室灯、手机屏、电脑显示器、汽车 LED 大灯……它们看起来只是“亮”与“不亮”的区别，但在科学家和工程师眼里，每一束光都是一份需要“体检”的复杂数据。 今天，我们就用大白话拆解一份来自海洋光学（Ocean Optics）的白皮书，告诉你—— 

• 一盏灯到底要过多少关，才敢写“高显色”？ 

• 一块屏凭什么说自己“色准ΔE＜2”？ 

• 为什么有的 LED 会让你眼晕，有的不会？ 

读完这篇文章，你也能像专家一样看懂产品宣传页里的“黑话”。

把光送进一台“光谱仪”，就像给人抽血做血液检测：一秒内，它能把光束拆成 300–1000 nm 的“彩虹条形码”，这条曲线就是光的“指纹”。 显示器与照明制造商为了达成严苛的性能指标，需要测量大量参数，核心项目包括： 

• 颜色准确度：在美术馆、博物馆、高端零售店及医疗场所等，光线决定“颜值”。 

• 光谱分析：测量光照强度随波长的变化，用于植物温室、UV固化或杀菌等应用。 

• LED/激光器表征：测试波长、峰形和光功率输出等关键性能指标。 

• 质量确认：排查成品中的不一致或缺陷，确保规格达标。 

上述测量均需使用经辐射标定的系统，先获取照明或显示器发出的绝对光谱辐照度（单位波长、单位面积上的功率），再据此计算出各类关键参数。

• 亮度（Luminance）：屏幕或灯到底多亮，单位 cd/m2。

• 照度（Lux）：光打在桌面上，人眼觉得有多亮。

• 色温（CCT）：光看起来的“冷暖”，3000 K 像黄昏，6500 K 像正午。

• 显色指数（CRI & TM-30）：把红苹果照成“灰苹果”还是“红苹果”，分数越高越真实。

• 色准（ΔE）：颜色偏不偏，数值越小越逼真。

• 闪烁（Flicker）：光像不像“偷偷眨眼”，闪得厉害，眼睛会累，甚至诱发头痛。

• 色域：能显示多少种颜色，越大越鲜艳。

• 均匀性：屏幕四角和中心有没有“阴阳脸”。

• 对比度：最白与最黑的差距，越大越有层次。

• 峰值亮度：HDR 电影里“太阳”能有多耀眼。

光谱学技术在照明与显示行业中有着广泛应用，主要涉及质量控制和实时监测。照明制造商通过测量其产品（包括各类照明系统与显示器）的光谱分布，确保其实际性能符合公布的技术规格。这些规格参数直接影响消费者的购买决策，因此必须经过准确测试与如实报告。 

此外，光谱仪也用于协助企业遵循全球相关法规与行业标准，并在专业级应用和产品研发过程中，辅助对颜色特性及其他关键参数进行调整与优化。凭借高灵活性与获取详细光谱信息的能力，高速模块化光谱仪已成为产品设计、生产流程及最终品质验证中不可或缺的测量工具，为工程师、制造商及终端用户提供可靠数据支持。 

海洋光学（Ocean Optics）提供完整的模块化光谱仪及配套附件，可用于测量照明与显示行业中的各项关键参数。自2009年起，我们持续保持ISO 9001:2015质量管理体系认证，并与全球照明及显示制造商合作，为其在光电设备、滤光片及光谱成像产品的设计与制造过程中，提供满足各类光谱需求的专业解决方案。 

我们同时提供辐射校准服务，在校准过程中严格执行ISO 17025认证实验室标准。依托ISO体系驱动的流程管理与全球化的生产基础设施，照明与显示企业可借助我们的光谱测量系统，精准获取对其产品成功至关重要的技术参数，确保每一环节的质量可控与性能可靠。

在照明与显示行业，发光颜色的准确测量是评估产品性能的关键环节。采用光谱学方法进行颜色测量，相比基于滤光片的色度计等技术具有显著优势。光谱仪不仅远超人眼的辨识精度，能够提供详尽、可量化的光谱数据，还具备高度的灵活性——不仅可计算各类颜色参数，还能根据测试需求调整观察者角度、光源条件等因素。 

通过捕获完整的光谱信息，基于光谱仪的颜色测量可实现更深层次的分析，涵盖诸如显色指数（CRI）、TM-30、蓝光危害以及黑视亮度等关键指标。这些指标在使用传统滤光片式色度计时往往难以获取。此外，基于宽带滤光片的色度计与分析仪在测量过程中容易丢失用于表征核心性能的光谱细节，而光谱仪则能全面保留这些信息。 

发光颜色测量技术广泛适用于LED、LCD、等离子屏幕等多种显示与照明设备。除对颜色参数进行精确表征外，该技术也常用于显示器的非破坏性测试与缺陷检测。借助采样光学器件对样品发射光色进行采集，相关测量数据可进一步应用于多个领域——从医疗诊断成像，到食品与农业领域中关于成熟度、品质甚至植物生长状态的评估。 

图1展示了使用海洋光学高速光谱仪对四种不同光源进行测量后得到的色度图示例。Ocean Optics提供Ocean SR2、Ocean HR2及Ocean FX等多种型号光谱仪，适用于高速、高精度的颜色测量。除了能够实时显示颜色属性，系统还可对发射光色进行时间序列分析，从而评估光照强度振荡（即闪烁）对色坐标稳定性的影响。

LED用于从照明到园艺的广泛应用。用于温室照明的LED为农民和种植者提供了控制作物光照的能力，以影响生长特性和产量。使用模块化光谱仪连续监测LED发射光谱，使生长模式与照明相关联。LED制造商使用颜色测量对产品进行分类（按性能和其他标准进行分类），以确保产品的一致性和质量。LED的发射测量还用于生物医学应用和研究，其中LED照明波长的影响被探索用于健康和福祉应用。

LED的标准测量参数还包括峰值波长、相关色温（CCT）和CIE色坐标。此外，显色指数（CRI）作为另一项常用指标，用于量化LED等人造光源对物体颜色真实还原的能力。随着Ocean SR2、Ocean HR2和Ocean FX等小型手持式光谱仪的推出，LED的光学测量变得更为便捷高效。这些光谱仪能够在多种设置和环境下实时测量LED的发射波长、亮度及功率输出等关键参数。

图2展示了使用上述高速光谱仪对LED室内照明多项参数进行测量所获得的示例数据。通过光谱仪可实现包括光谱曲线分析、颜色特性评估以及闪烁检测在内的一系列关键测量。结果显示，该方法能够有效捕捉荧光类光源中存在的闪烁行为，并对其长期色温稳定性与色坐标变化进行持续监测。

当光源的强度随时间发生波动时，便会出现闪烁现象。这种周期性的强度变化不仅影响视觉感知，还可能引发眼睛不适、眼疲劳、头痛，甚至对光敏性癫痫患者构成风险。闪烁的成因多样，包括电压波动、线路问题等。某些类型的光源，如荧光灯、LED以及HID（高强度放电灯），尤其容易出现闪烁问题。为规范闪烁水平，目前已有多个国际与地区标准对此作出规定，包括IEEE 1789-2015、EPA能源之星、加州标题20与标题24，以及IEC/TR 61547-1等。 

与专用闪烁仪不同，Ocean SR2、Ocean HR2和Ocean FX等光谱仪具备高扫描速率，能够在测量闪烁的同时，实时捕捉光的颜色与其他光谱特性，实现一机多能、综合分析。 

图3展示了使用辐射校准后的高速光谱仪，配合1米长、400微米口径的VIS/NIR光纤与余弦校正器，对光源闪烁进行评价的示例。图中可见一系列对应气体发射谱线的离散波长，以及在无气体发射谱线情况下出现的较宽峰值，从而清晰反映出闪烁在不同光谱段的表现。

除照明与显示行业外，高速光谱仪还在众多依赖光发射测量的领域中发挥着关键作用。以下为部分典型应用行业示例： 

? 汽车工业：LED前灯与尾灯已广泛应用于现代车辆，其光学性能需通过光谱技术进行精确评估。 

? 医疗健康：荧光显微镜与医学成像设备依赖精准的光发射特性，以确保诊断的准确性与可靠性。 

? 工业检测：在产品质量控制过程中，光学手段被用于识别材料内部缺陷或结构异常。 

? 现代农业：种植系统通过人工光源实现精准光环境调控，以提升作物生长效率与品质。 

? 环境监测：持续测量人工照明对人体健康的影响，为光环境优化提供科学依据。 

? 半导体制造：等离子体工艺过程中的光学监测，为蚀刻与沉积等关键工序提供实时控制依据。 

上述行业仅为模块化光谱技术赋能的部分代表。在产品的设计、制造与质量保障流程中引入光谱分析手段，企业不仅能为消费者提供准确可靠的产品规格，辅助其做出明智的购买决策，还能推动新型照明技术的研发，实现对光环境的持续监测与智能调控。 

Ocean Optics所提供的高精度、高灵活性光谱解决方案，正日益广泛应用于日常生产与生活中：从保障视觉体验的显示设备，到优化健康的光环境设计，再到提升作物产量的农业照明，光谱技术持续为人类福祉提供支持。

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