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¿Cuál es la diferencia entre un colorímetro y un espectrómetro?

de Sam Nada | 2021/11/18

Introducción

¿Cuál es la diferencia entre un colorímetro y un espectrómetro? Ambos dispositivos capturan la luz para analizar sus propiedades para muchas aplicaciones diferentes. Sin embargo, existen algunas diferencias importantes que las distinguen. En este artículo, explicaremos las diferencias contrastando:

  • diseño estructural
  • funcionalidad
  • aplicaciones
  • precisión
  • ventajas y desventajas

 

Colorímetro de fuente de luz

Colorímetros, espectrómetros de «fuente de luz»

Como mencionamos, los colorímetros y espectrómetros se utilizan en muchas aplicaciones e industrias. Esto significa que hay diferentes tipos, clasificaciones de estos instrumentos.

En este artículo nos centraremos en los colorímetros y espectrómetros de fuente de luz, que son instrumentos que miden la luz de las «luces» (por ejemplo, LED, lámparas fluorescentes, bombillas incandescentes).

Espectrómetro premium UPRtek MK350N

Diferencias de diseño estructural.

Como mencionamos, los colorímetros capturan y analizan las propiedades de la luz, pero principalmente para identificar las características de color de la luz.

La mayoría Colorímetros utilice un sistema de filtrado RGB de 3 colores. Esto significa que recibe la luz de una fuente de luz, separa las longitudes de onda azul, roja y verde mediante placas de filtro. Luego analiza las intensidades de las 3 longitudes de onda y usa los datos para mapearlo en un punto en un mapa de color (por ejemplo, CIE 1931 Color Chromaticity Diagram).

Colorímetro que utiliza filtros RGB para separar las longitudes de onda azul, roja y verde antes de mapear el color de la luz en un mapa de colores.

Entonces, ¿por qué usamos rojo, azul y verde? Debido a que mezclando proporciones de esos 3 colores, puede derivar una «luz blanca» o algo parecido. Además, y de manera coincidente, los 3 colores son similares en la forma en que los humanos procesamos la luz y el color. Eso significa que tenemos células fotorreceptoras visuales llamadas bastones que de manera similar reciben rojos, azules y verdes por separado. Luego, esos colores se procesan para formar una imagen de color en nuestros cerebros; lo llamamos sistema triestímulo, y llamamos a estos instrumentos colorímetros triestímulos.

También relacionado, hay un conjunto completo de algoritmos (desarrollados por CIE) que permiten que los colorímetros y espectrómetros intenten ver las cosas de la forma en que lo hacemos los humanos: se llama coincidencia de colores CIE.

 

Nuestros ojos contienen conos que procesan los colores rojo, azul y verde por separado. Esto se conoce como sistema triestímulo. (Tenga en cuenta que las varillas son principalmente para visión nocturna).

Espectrómetros no use filtrado. En su lugar, utilizan una rejilla de difracción que divide la luz en muchas longitudes de onda precisas; esto también incluye rojo, verde, azul, pero muchos otros colores intermedios. Esta gradación o diferenciación más fina de colores tiene ramificaciones importantes para la precisión del mapeo en un mapa de colores CIE. Esto también permite que el espectrómetro realice muchas otras funciones importantes del color de la luz que un colorímetro no puede realizar.

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Exactitud y precisión del MK350S

Espectrómetro que usa rejilla de difracción para separar muchas longitudes de onda para mapear en un mapa de color

Portabilidad y velocidad

Los colorímetros son en su mayoría dispositivos portátiles o de mano que capturan y analizan la luz muy rápido. Por el contrario, la instrumentación especializada que produce datos espectrales tiene la reputación de ser voluminosa, generalmente conectada a monitores externos y computadoras portátiles. Además, tenían tiempos de captura notoriamente lentos. Sin embargo, en estos días, ahora puede encontrar espectrómetros de mano (UPRtek), también con tiempos de captura rápidos.

Precio

El colorímetro, en comparación con un espectrómetro, es un dispositivo relativamente básico con menos funcionalidad. Y, por tanto, es comprensiblemente menos costoso.

El espectrómetro es un dispositivo más sofisticado, con una óptica de precisión, capaz de una precisión más fina, más funcionalidad y, por lo tanto, comprensiblemente más caro.

La integración de Sphere es voluminosa y lenta

Hasta hace poco, los equipos tradicionales de medición de luz eran voluminosos, lentos y debían conectarse a computadoras.

¿Quién usa colorímetros y quién usa espectrómetros?

Colorímetros se utilizan para la inspección de productos, comparando muestras de LED entre sí o comparando muestras con un LED de prueba conocido. En otras palabras, si solo le preocupa hacer coincidir, comparar muestras y menos preocuparse por la precisión del color, los colorímetros pueden ser una solución práctica.

Espectrómetros se utilizan para una evaluación de la luz más meticulosa y precisa.

  • Se utilizan en I + D LED y fabricación de LED para medir y mejorar la fidelidad del color y también se utilizan para ayudar a calibrar los productos LED para la consistencia del producto. Los espectrómetros como los productos UPRtek tienen SDK (kits de desarrollo de sistemas) avanzados que permiten a los fabricantes integrar los datos con sus propias instalaciones de hardware y software de control de calidad.
  • Los espectrómetros también se utilizan en el comercio de LED, donde los compradores y vendedores participan en transacciones masivas de alto riesgo y deben utilizar medidas certificables y precisas para validar las especificaciones.
  • También se utilizan en universidades académicas para muchos tipos de investigación que requieren una medición de luz constante y precisa (agricultura, biología marina, exploración espacial).
  • Los directores de iluminación de cine utilizarán espectrómetros para configurar cuidadosamente la iluminación de las cámaras que deben capturar la luz con verdadera fidelidad de color para reproducirlos con precisión en las pantallas grandes.

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Diferencias funcionales

Un espectrómetro puede hacer casi todo lo que puede hacer un colorímetro. Dicho esto, enumeramos algunas de las funciones notables que los colorímetros NO PUEDEN hacer.

Los colorímetros no pueden:

  • producir diagrama espectral (SPD), una herramienta muy útil para observar la distribución general del color de la luz y evaluar rápidamente el comportamiento errático del color de la luz.
  • mida su luz para CRI u otros índices de reproducción (TM-30-15, TLCI, CQS, SSI) porque solo obtiene 3 colores básicos de longitud de onda (RGB). (ver «¿Qué es CRI – índice de reproducción cromática?«).
  • evaluar el metamerismo porque, nuevamente, no tiene acceso a la información de color espectral completa representada por los valores de Spectrum (SPD) o CRI R1-R14.
  • normalmente evalúa los problemas de iluminación con respecto al parpadeo, el peligro de la luz azul y la iluminación centrada en el ser humano.
  • Los colorímetros están limitados por su construcción. Por el contrario, los espectrómetros con capacidades espectrales se pueden utilizar para integrarse y adaptarse a muchas situaciones. Esto se ve en los productos UPRtek, que utilizan SDK para ayudar a los fabricantes de LED a solucionar problemas, mejorar el control de calidad e incluso calibrar sus productos. Además, las actualizaciones de firmware y las nuevas versiones de productos siempre se utilizan para agregar nuevas funciones y estándares de la industria (por ejemplo, capacidades del medidor PAR, evaluación HEV).

Tanto los espectrómetros como los colorímetros capturan y analizan las propiedades de la luz. Pero el espectrómetro abre la puerta a mucha más funcionalidad y una amplia gama de aplicaciones.

Los colorímetros no pueden producir SPD (diagrama de distribución de energía espectral)

Los colorímetros no pueden medir los índices de reproducción y muchas otras métricas de iluminación importantes.

Precisión

Si toma una medida de una luz de un colorímetro y un espectrómetro, puede encontrar que aterrizan en 2 puntos diferentes en un Diagrama de cromaticidad CIE. En tal caso, el espectrómetro, sin duda, tendrá más credibilidad. Además, ya está bien documentado que los espectrómetros son más precisos que los colorímetros. Además, la principal organización de iluminación CIE (Commission Internationale de l’Eclairage) solo respalda los espectrómetros para la fabricación y la investigación ligeras.

CV600 Métricas de reproducción del color

Los espectrómetros y los colorímetros no siempre coinciden.

Precisión del colorímetro

Un colorímetro y su sistema de filtrado de 3 colores tienen limitaciones inherentes. En resumen, no es fácil para los detectores de filtrado realizar la igualación de colores CIE. En efecto, está tomando una luz y separando tres longitudes de onda de color (banda ancha) usando filtros separados. Además, los 3 filtros suelen ser piezas que se cortan de un solo filtro multicolor. Este filtro multicolor normalmente se recubre antes de cortarlo. Pero la capa no siempre se extiende uniformemente por la superficie y puede causar aún más inconsistencias en las piezas individuales.

Después de todo eso, debe tomar los datos de los 3 colores y volver a unirlos para llegar a un punto en un mapa de colores.

«Filtrar la respuesta del detector para que coincida con las funciones de concordancia de color CIE es difícil» – Corrección de errores de colorimetría triestímulo

 

 

CV600 Métricas de reproducción del color

Algoritmos de coincidencia de colores CIE

Precisión del espectrómetro

Un espectrómetro no usa filtrado. Esto significa que no hay un procesamiento de colores por separado. Corta las muchas longitudes de onda en su lugar para parecerse a un espectro completo que encaja perfectamente en los algoritmos de coincidencia de colores CIE. En resumen, es un sistema sencillo y limpio.

Para una mirada más cuantitativa a las diferencias, la industria utiliza una métrica f1 ‘para medir las diferencias de precisión. f1 ‘es el porcentaje de desajuste con las funciones CIE.

Espectrómetros: f1 ‘< 1%

Colorímetros: f1 ‘< 4-5%

Los espectrómetros son intrínsecamente más precisos y son primordiales para muchas industrias. Sin embargo, en deferencia a los colorímetros, han evolucionado a lo largo de los años con una mejor tecnología (matriz de cuatro colores, mejores filtros de precisión y tecnología CCD mejorada). Con todo, la precisión es bastante buena para fines de inspección. La simplicidad y el bajo precio demuestran que sigue siendo una opción prudente y práctica para muchas personas.

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CV600 Métricas de reproducción del color

Los espectrómetros obtienen muchas longitudes de onda de colores que encajan perfectamente en los algoritmos espectrales de coincidencia de colores CIE.

Entonces, ¿cuál es la diferencia entre un colorímetro y un espectrómetro?

Tanto los colorímetros como los espectrómetros de fuente de luz capturan la luz y miden las propiedades de la luz.

Los colorímetros son:

  • dispositivos básicos de medición de luz con menos funcionalidad.
  • portátil y rápido de capturar.
  • menos precisos que los espectrómetros.
  • mucho menos costosos que los espectrómetros.
  • Se utiliza principalmente para la inspección de muestras ligeras y puede ser una opción práctica para muchos que solo necesitan lo básico.

Espectrómetros:

  • están diseñados con ópticas más sofisticadas.
  • tener más funcionalidad.
  • son adaptables a más industrias y aplicaciones.
  • se puede actualizar fácilmente a nuevos estándares (evaluación .eg HEV).
  • son mas precisos
  • son mas caras
  • se puede utilizar en la fabricación de LED, el comercio de LED, la investigación científica de iluminación, el diseño de iluminación y está respaldado por la CIE

Los colorímetros son dispositivos importantes para la industria. Pero los espectrómetros se han vuelto portátiles, rápidos y relativamente prácticos también (en comparación con los costosos instrumentos espectrales tradicionales). Esto significa que los fabricantes, compradores y vendedores ahora tienen la oportunidad de acceder a la misma tecnología de precisión para realizar la fabricación y el comercio de LED con total integridad y confianza.

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Acerca de UPRtek

United Power Research and Technology

UPRtek (est. 2010) es un fabricante de instrumentos portátiles de medición de luz de alta precisión; Espectrómetros de mano, medidores de PAR, Espectrorradiómetros, Soluciones de Calibración de Luz.

La sede central de UPRtek, el departamento de I+D y la fabricación se encuentran en Taiwán, con representación mundial a través de nuestros distribuidores globales certificados .

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