Kompaktes (USB?) Spektrometer gesucht

[Masterdark]

Hallo Rolf,

ja, die X-Achse mit der Wellenlänge passt recht gut.
Wie es mit der Y-Achse (Intensität) ist, kann ich aber noch nicht einschätzen.

Habe das Spektrum von zwei LED's aufgenommen. Einmal das der Cree XM-L2 und
das der Cree CMT1420 (4000K genaue Bezeichnung: CMT1420-0000-000N0Z0AL5A).

Im Spektrum ist klar zu erkennen, dass die Cree CMT1420 dichter an einem "Tageslicht-Spektrum"
ist, als die Cree XM-L2. Ein visueller Test beider LED's als Mikroskopbeleuchtung bestätigt es
ebenfalls sehr deutlich.

Die gemessenen Spektren zeigen aber deutliche Abweichungen zu den Spektren aus den Datenblättern.
Ob das daran liegt, dass die Spektren in den Datenblättern reichlich idealisiert sind, oder nur
dann passen, wenn die LED's bei einer bestimmten Leistung betrieben werden, oder die Intensität bei
meinem Spektrometer nicht gut passt, kann ich nicht sagen.

Um bei Aufnahme der Spektren den Sensor nicht in die Sättigung zu bringen (wird innerhalb der
Software ggf. angezeigt), konnte ich die LED's bei nur etwa 0,5W betreiben. Kann von daher
auch nicht sagen, wie sich das Spektrum evtl. ändert, wenn die LED's im Bereich ihrer max. möglichen
Leistung betrieben werden. Einen linear dimmenden Filter hatte ich leider nicht zur Hand.

Anbei das Bild mit den beiden selbst aufgenommenen Spektren, sowie die Spektren aus den Datenblättern.


Grüße,
Dirk

[Peter V.]

Hallo,

ich könnte mir vorstellen, dass es hier Foristen gibt, die auf ihrer Arbeitsstelle über "professionelle" Sppektrometer verfügen. Es wäre doch interessant, eine identische LED einmal von Dir und einmal dort spektroskopieren zu lassen. Dann wüsste man doch, wie gut das Spektrometer arbeitet.

Die Spektren der Hersteller sind sicherlich idealisiert dargestellt, einen derart harmonischen Spektralkurvenverlauf wird es wohl in der Realität nicht geben - enke ich.

Herzliche Grüße
Peter

[Lupus]

Hallo,

meiner Meinung nach kann man an den Spektren das Problem von Farbsensoren bei der Verwendung mit spektral engbandigen Licht (was bei einem Spektrometer zwangsläufig der Fall ist) gut erkennen. Das Intensitätsminimum im gelben Bereich liegt im Übergangsbereich der Empfindlichkeitskurven des grünen und roten Sensors. Das wurde an anderer Stelle bereits einmal diskutiert.

Solche Intensitätseinbrüche sind mit Sicherheit nicht vom Hersteller idealisiert versteckt.

Hubert

[Peter V.]

Hallo Hubert,

also ist das Spektrum, das dieses Spektroskop zeigt, schlicht "falsch"? Hmm... das wäre ja so, als wenn ein Voltmeter mit Meßbereich von 0 - 1000 V im Bereich von 300 - 400 V völlig falsche Werte zeigt. Das würd eman doch schlicht als unbrauchbar bezeichnen. Oder interpretiere ich jetzt Deine Aussage nicht richtig?

Hezliche Grüße
Peter

[Lupus]

Hallo Peter,

das ist eine Vermutung von mir, bei der ich mir aber sehr sicher bin. Der Vergleich mit dem Voltmeter passt nicht ganz, da man damit nur die Spannung misst und die muss natürlich stimmen. Beim Spektrometer hat man zwei Informationen, die Wellenlänge und die Intensität. In vielen Fällen reicht für die Aufgabe die Bestimmung der Wellenlänge und es ist nur ein grober Intensitätsverlauf erforderlich.

Die intensitätsmäßige Kalibrierung eines Spektrometers ist anspruchvoll und nicht zum Nulltarif zu bekommen.

Hubert

[Masterdark]

ich könnte mir vorstellen, dass es hier Foristen gibt, die auf ihrer Arbeitsstelle über "professionelle" Sppektrometer verfügen. Es wäre doch interessant, eine identische LED einmal von Dir und einmal dort spektroskopieren zu lassen. Dann wüsste man doch, wie gut das Spektrometer arbeitet.

Hallo Peter,

das ist eine gute Idee. Evtl. liest hier jemand mit und meldet sich. Die Cree XM-L2 könnte ich auch für eine
Testmessung zur Verfügung stellen.


Grüße,
Dirk

[Lupus]

Hallo Dirk,

ich würde eine Glühlampe bzw. Halogenlampe messen, deren Verlauf ist eine klassische Referenz (idealisierter schwarzer Strahler). Bei Halogen muss man allerdings beachten dass man keine mit UV-Schutz verwendet.

Hubert

[Masterdark]

Hallo,

meiner Meinung nach kann man an den Spektren das Problem von Farbsensoren bei der Verwendung mit spektral engbandigen Licht (was bei einem Spektrometer zwangsläufig der Fall ist) gut erkennen. Das Intensitätsminimum im gelben Bereich liegt im Übergangsbereich der Empfindlichkeitskurven des grünen und roten Sensors. Das wurde an anderer Stelle bereits einmal diskutiert.

Solche Intensitätseinbrüche sind mit Sicherheit nicht vom Hersteller idealisiert versteckt.

Hubert

Hallo Hubert,

habe auch schon vermutet, dass die "Zwischenbereiche" bei der Intensität Probleme bereiten. Im Bereich um 480nm zeigen
beide Spektren der Hersteller einen deutlichen Einbruch. Beim selbst erstellten Spektrum gibt es diesen massiven Einbruch
aber nur bei der Cree XM L2. Um 560nm zeigen beide selbst erstellten Spektren einen Einbruch gegenüber den Spektren der
Hersteller. Hier könnte es tatsächlich am "Zwischenbereich" liegen.

Es scheint so zu sein, dass man mit der Software auch die Y-Achse (Intensität) kalibrieren kann, dazu ist natürlich eine Lichtquelle mit
bekanntem Spektrum erforderlich.



Grüße,
Dirk

[Masterdark]

Hallo Dirk,

ich würde eine Glühlampe bzw. Halogenlampe messen, deren Verlauf ist eine klassische Referenz (idealisierter schwarzer Strahler). Bei Halogen muss man allerdings beachten dass man keine mit UV-Schutz verwendet.

Hubert

Hallo Hubert,

das werde ich so bald wie möglich machen.


Grüße,
Dirk

[Lupus]

Hallo Dirk,

wie schon gesagt: Mit einem näherungsweisen schwarzen Strahler kann man zumindest die Einbrüche "wegkalibrieren". Ein Problem konnten aber Sättigungseffekte bei den Sensoren sein, bei unterschiedlicher Intensität können sich dann der Kurvenverlauf und insbesondere die beiden Intensitätseinbrüche verändern.

Hubert

[hugojun]

Hallo Dirk ,
da der blaue Peak der CMT1420 etwas rechts von dem der XM L2 U4 entspricht dies dem der Hersteller.
Das Höhenverhältnis von blauem Peak zum Rest der CMT entspricht einer Temperatur Farbe von ca. 3500K. Bei der XM von 5000 K.
Den Einbruch um 570nm halte ich für einen Artefakt der Messanordnung.
Zum Vergleich würde ich mal mit / ohne Glasfiber Leitung messen und alle sich im Strahlengang befindlichen
Gläser/ Filter entfernen.

LG
Jürgen

[Masterdark]

Hallo Jürgen,

bei der Cree XM-L2 habe ich die Glasfaser in ca. 8cm Entfernung direkt auf die LED gerichtet.

Die Cree CMT1420 befand sich bei der Messung im Lampenhaus einer Zeiss Leuchte 60, es war somit
die Linse des Lampenhauses im Strahlengang.

Werde die CMT1420 aus dem Lampenhaus nehmen und beide Messungen mal ohne Glasfaser wiederholen.

Grüße,
Dirk

[Stuessi]

Hallo Dirk,

die eingestellte Leistung hat auf den Kurvenverlauf offenbar kaum Einfluss.
Dies habe ich mit einer Motorrad LED untersucht im Bereich 90 mW bis 5W.

Foto des Spektrums:



in s/w mit ACDSee umgewandelt:



mit ImageJ ausgewertet und mit Exel bearbeitet:




Viele Grüße,
Rolf

[Lupus]

Hallo Rolf,

falls ich mich nicht irre hast Du jeweils die Belichtungszeit ziemlich nahe an die LED Helligkeit angepasst. Mit unterschiedlicher Intensität war gemeint dass die Kamera dabei die gleiche Einstellung verwendet, also farbpixelabhängig teilweise in den Bereich der Unter- oder Überbelichtung kommt. Möglicherweise ist der Effekt bei guten Kameras gering.

Hubert

[Masterdark]

Hallo zusammen,

danke für die vielen Anregungen und Infos.

Um evtl. negative Einflüssse der Glasfaser auf das Spektrum auszuschließen, habe ich das Spektrum der Cree XM-L2
als auch der CMT1420 erneut mit und ohne Glasfaser aufgenommen. Am Spektrum hat sich dabei nichts geändert. Die
Glasfaser hat somit keinen Einfluss auf das Spektrum.

Als nächstes habe ich das Spektrum einer 12V 100W Halogenlampe aus einem Zeiss Lampenhaus aufgenommen.
Auch dieses Spektrum zeigt um den Wellenlängenbereich von ca. 560nm herum, einen erheblichen Abfall der
Intensität. Im beigefügten Screenshot habe ich den betreffenden Bereich mit rot so eingezeichnet, wie
ich ihn in etwa erwarten würde.

Die vom Spektrometer ausgegebene Intensität ist daher nur für den qualitativen Vergleich verschiedener
Lichtquellen zu gebrauchen.


Im der Software SpectraGryph gibt es eine Funktion mit der man die Empfindlichkeit des Sensors (Y-Achse) anpassen
kann. Hierzu ist ein "Korrektur-Spektrum" erforderlich. Bisher konnte ich aber nicht herausfinden, wie
man ein solches Korrektur Spektrum mit der Software erstellt.

Grüße,
Dirk