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Quelle est la différence entre un colorimètre et un spectromètre ?

par Sam Nada | 2021/11/18

Introduction

Quelle est la différence entre un colorimètre et un spectromètre ? Les deux appareils captent la lumière afin d’analyser ses propriétés pour de nombreuses applications différentes. Cependant, il existe des différences majeures qui les distinguent. Dans cet article, nous expliquerons les différences en mettant en contraste:

  • design structurel
  • Fonctionnalité
  • applications
  • précision
  • avantages et inconvénients

 

Source lumineuse Colorimètre

Colorimètres, spectromètres «source lumineuse»

Comme nous l’avons mentionné, les colorimètres et les spectromètres sont utilisés dans de nombreuses applications et industries. Cela signifie qu’il existe différents types, classifications de ces instruments

Dans cet article, nous nous concentrerons sur les colorimètres et spectromètres de source lumineuse, qui sont des instruments qui mesurent la lumière des «lumières» (par exemple, les LED, les lampes fluorescentes, les ampoules à incandescence).

Spectromètre haut de gamme UPRtek MK350N

Différences de conception structurelle.

Comme nous l’avons mentionné, les colorimètres capturent et analysent les propriétés de la lumière, mais principalement pour identifier les caractéristiques de couleur de la lumière.

Plus Colorimètres utiliser un système de filtrage RVB à 3 couleurs. Cela signifie qu’il reçoit la lumière d’une source lumineuse, sépare les longueurs d’onde bleue, rouge et verte à l’aide de plaques filtrantes. Il analyse ensuite les intensités des 3 longueurs d’onde et utilise les données pour les mapper sur un point sur une carte de couleurs (par exemple, CIE 1931 Color Chromaticity Diagram).

Colorimètre utilisant des filtres RVB pour séparer les longueurs d’onde du bleu, du rouge et du vert avant de mapper la couleur de la lumière sur une carte de couleurs

Alors, pourquoi utilisons-nous le rouge, le bleu et le vert ? Parce qu’en mélangeant les proportions de ces 3 couleurs, vous pouvez obtenir une « lumière blanche » ou quelque chose de proche. De plus et par coïncidence, les 3 couleurs sont similaires dans la façon dont nous, les humains, traitons la lumière et la couleur. Cela signifie que nous avons des cellules photoréceptrices visuelles appelées bâtonnets qui reçoivent de la même manière les rouges, les bleus et les verts séparément. Ces couleurs sont ensuite traitées pour former une image couleur dans notre cerveau – nous l’appelons un système tristimulus, et nous appelons ces instruments des colorimètres tristimulus.

Également lié, est un ensemble complet d’algorithmes (développés par CIE) qui permettent aux colorimètres et aux spectromètres d’essayer de voir les choses comme nous le faisons, c’est ce qu’on appelle la correspondance des couleurs CIE.

 

Nos yeux contiennent des cônes qui traitent séparément les couleurs rouge, bleu et vert. C’est ce qu’on appelle un système tristimulus. (notez que les tiges sont principalement destinées à la vision nocturne).

Spectromètres n’utilisez pas de filtrage. Au lieu de cela, ils utilisent un réseau de diffraction qui découpe la lumière en plusieurs longueurs d’onde précises – cela inclut également le rouge, le vert, le bleu, mais de nombreuses autres couleurs intermédiaires. Cette gradation ou différenciation plus fine des couleurs a des ramifications importantes pour la précision de la cartographie sur une carte de couleurs CIE. Cela permet également au spectromètre d’effectuer de nombreuses autres fonctions importantes de couleur claire qu’un colorimètre ne peut pas.

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Précision et exactitude de la MK350S

Spectromètre utilisant un réseau de diffraction pour séparer de nombreuses longueurs d’onde à mapper sur une carte de couleurs

Portabilité et vitesse

Les colorimètres sont pour la plupart des appareils portables ou portables qui capturent et analysent la lumière très rapidement. En revanche, les instruments spécialisés qui produisent des données spectrales ont la réputation d’être encombrants, généralement connectés à des moniteurs externes et à des ordinateurs portables. De plus, ils avaient des temps de capture notoirement lents. Cependant, de nos jours, vous pouvez désormais trouver des spectromètres portables (UPRtek), également avec des temps de capture rapides.

Prix

Le colorimètre, comparé à un spectromètre, est un appareil relativement basique avec moins de fonctionnalités. Et donc, il est naturellement moins cher.

Le spectromètre est un appareil plus sophistiqué, avec une optique de précision, capable d’une précision plus fine, plus de fonctionnalités et donc naturellement plus cher.

L'intégration de Sphere est volumineuse et lente

Jusqu’à récemment, les équipements de mesure de la lumière traditionnels étaient encombrants, lents et devaient être connectés à des ordinateurs.

Qui utilise les colorimètres et qui utilise les spectromètres ?

Colorimètres sont utilisés pour l’inspection de produits, la comparaison d’échantillons de LED entre eux ou la comparaison d’échantillons avec une LED de test connue. En d’autres termes, si vous ne vous souciez que de l’appariement, de la comparaison des échantillons et que vous vous souciez moins de la précision des couleurs, les colorimètres peuvent être une solution pratique.

Spectromètres sont utilisés pour une évaluation de la lumière plus méticuleuse et précise.

  • Ils sont utilisés dans la RD LED et la fabrication de LED pour mesurer et améliorer la fidélité des couleurs et sont également utilisés pour aider à calibrer les produits LED pour la cohérence du produit. Les spectromètres tels que les produits UPRtek disposent de SDK avancés (kits de développement de systèmes) qui permettent aux fabricants d’intégrer les données à leurs propres installations logicielles et matérielles de CQ.
  • Les spectromètres sont également utilisés dans le commerce des LED, où les acheteurs et les vendeurs sont engagés dans des transactions en gros à enjeux élevés et doivent utiliser des mesures certifiables et précises pour valider par rapport aux spécifications.
  • Ils sont également utilisés dans les universités universitaires pour de nombreux types de recherche nécessitant une mesure de la lumière cohérente et précise (agriculture, biologie marine, exploration spatiale).
  • Les directeurs d’éclairage de cinéma utiliseront des spectromètres pour configurer soigneusement l’éclairage des caméras qui doivent capturer la lumière avec une vraie fidélité des couleurs afin de les reproduire avec précision sur les grands écrans.

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Ampoule LED A allumée

Différences fonctionnelles

Un spectromètre peut faire presque tout ce qu’un colorimètre peut faire. Cela étant dit, nous avons répertorié certaines des fonctionnalités notables que les colorimètres NE PEUVENT PAS faire.

Les colorimètres ne peuvent pas:

  • produire un diagramme spectral (SPD), un outil très utile pour observer la distribution globale des couleurs de la lumière et évaluer rapidement le comportement erratique des couleurs de la lumière.
  • mesurez votre lumière pour le CRI ou d’autres indices de rendu (TM-30-15, TLCI, CQS, SSI) car il n’obtient que 3 couleurs de longueur d’onde de base (RVB). (voir « Qu’est-ce que l’IRC – indice de rendu des couleurs»).
  • évaluer le métamérisme car, encore une fois, il n’a pas accès à toutes les informations de couleur spectrale représentées par les valeurs Spectrum (SPD) ou CRI R1-R14.
  • évaluent normalement les problèmes d’éclairage en ce qui concerne le scintillement, le risque de lumière bleue et l’éclairage centré sur l’humain.
  • Les colorimètres sont limités par leur construction. Inversement, les spectromètres dotés de capacités spectrales peuvent être utilisés pour s’intégrer et s’adapter à de nombreuses situations. Cela se voit dans les produits UPRtek, qui utilisent des SDK pour aider les fabricants de LED à résoudre les problèmes, à améliorer le contrôle qualité et même à calibrer leurs produits. De plus, les mises à jour du micrologiciel et les nouvelles versions du produit sont toujours utilisées pour ajouter de nouvelles fonctionnalités et normes industrielles (par exemple, capacités de compteur PAR, évaluation HEV).

Les spectromètres et les colorimètres capturent et analysent les propriétés de la lumière. Mais le spectromètre ouvre la porte à beaucoup plus de fonctionnalités et à un large éventail d’applications.

Les colorimètres ne peuvent pas produire de SPD (Schéma Spectral Power Distribution)

Les colorimètres ne peuvent pas mesurer les indices de rendu et de nombreuses autres mesures d’éclairage importantes.

Précision

Si vous prenez une mesure d’une lumière à partir d’un colorimètre et d’un spectromètre, vous constaterez peut-être qu’ils atterrissent sur 2 points différents sur un diagramme de chromaticité CIE. Dans un tel cas, le spectromètre sera, de loin, plus crédible. De plus, il est déjà bien documenté que les spectromètres sont plus précis que les colorimètres. De plus, la principale organisation d’éclairage CIE (Commission Internationale de l’Eclairage) n’approuve que les spectromètres pour la fabrication et la recherche d’éclairage.

CV600 Métriques de rendu des couleurs

Les spectromètres et les colorimètres ne correspondent pas toujours.

Précision du colorimètre

Un colorimètre et son système de filtrage à 3 couleurs ont des limites inhérentes. En bref, il n’est pas facile pour les détecteurs de filtrage d’effectuer la correspondance des couleurs CIE. En effet, vous prenez une lumière et vous séparez trois longueurs d’onde de couleur (large bande) à l’aide de filtres séparés. De plus, les 3 filtres sont généralement des pièces découpées dans un seul filtre multicolore. Ce filtre multicolore est normalement enduit avant d’être découpé. Mais la couche n’est pas toujours uniformément répartie sur la surface et peut provoquer encore plus d’incohérences dans les pièces individuelles.

Après tout cela, vous devez prendre les données des 3 couleurs et les reconstituer pour arriver à un point sur une carte des couleurs.

«Il est difficile de filtrer la réponse du détecteur pour qu’elle corresponde aux fonctions de correspondance des couleurs CIE»- Correction des erreurs de colorimétrie tristimulus

 

 

CV600 Métriques de rendu des couleurs

Algorithmes de correspondance des couleurs CIE

Précision du spectromètre

Un spectromètre n’utilise pas de filtrage. Cela signifie qu’il n’y a pas de traitement séparé des couleurs. Il découpe les nombreuses longueurs d’onde en place pour ressembler à un spectre complet qui s’intègre parfaitement dans les algorithmes de correspondance des couleurs CIE. En bref, c’est un système simple et propre.

Pour un regard plus quantitatif sur les différences, l’industrie utilise une métrique f1′ pour évaluer les différences de précision. f1′ est le pourcentage de non-concordance avec les fonctions CIE.

Spectromètres : f1′< 1%

Colorimètres : f1′< 4-5%

Les spectromètres sont intrinsèquement plus précis et sont primordiaux pour de nombreuses industries. Cependant, par respect pour les colorimètres, ils ont évolué au fil des ans avec une meilleure technologie (Matrice à quatre couleurs, filtres de meilleure précision et technologie CCD améliorée). Dans l’ensemble, la précision est en fait assez bonne à des fins d’inspection. La simplicité et le prix bas prouvent que c’est toujours un choix prudent et pratique pour de nombreuses personnes.

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CV600 Métriques de rendu des couleurs

Les spectromètres obtiennent de nombreuses longueurs d’onde de couleurs qui s’intègrent bien dans les algorithmes de correspondance des couleurs spectrales CIE.

Alors, quelle est la différence entre un colorimètre et un spectromètre ?

Les colorimètres et spectromètres à source lumineuse capturent la lumière et mesurent les propriétés de la lumière.

Les colorimètres sont :

  • appareils de mesure de la lumière de base avec moins de fonctionnalités.
  • portable et rapide à capturer.
  • moins précis que les spectromètres.
  • beaucoup moins cher que les spectromètres.
  • principalement utilisé pour l’inspection d’échantillons légers et peut être un choix pratique pour beaucoup qui n’ont besoin que des bases.

Spectromètres:

  • sont conçus avec des optiques plus sophistiquées.
  • avoir plus de fonctionnalités.
  • sont adaptables à plus d’industries et d’applications.
  • peut être facilement mis à niveau vers de nouvelles normes (par exemple, évaluation HEV).
  • sont plus précis
  • sont plus chers
  • peut être utilisé dans la fabrication de LED, le commerce de LED, la recherche scientifique sur l’éclairage, la conception d’éclairage et approuvé par la CIE

Les colorimètres sont des appareils importants pour l’industrie. Mais les spectromètres sont également devenus portables, rapides et relativement pratiques (par rapport aux instruments spectraux traditionnels coûteux). Cela signifie que les fabricants, acheteurs et vendeurs ont désormais tous la possibilité d’accéder à la même technologie de précision pour mener à bien la fabrication et le commerce des LED en toute intégrité et confiance.

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A propos de l'UPRtek

United Power Research and Technology

UPRtek (est. 2010) est un fabricant d'instruments de mesure de la lumière portables et de haute précision ; spectromètres portatifs, appareils de mesure de la PAR, spectroradiomètres, solutions de calibrage de la lumière.

Le siège d'UPRtek, la R&D et la fabrication sont tous basés à Taiwan, avec une représentation mondiale par le biais de nos revendeurs certifiés.

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