圣诞彩灯的辐照度光谱测量
1. 实验背景
彩灯可以很好地烘托节日氛围，每年圣诞节各家都会在屋外挂上彩色灯串。
最初，圣诞彩灯是由廉价的白炽灯串联而成。只要其中一个灯泡出现故障，就很难识别和修复，导致整个灯串都无法使用。现在的圣诞彩灯常采用产生热量更少的LED灯，它比白炽灯更节能省电。
本次实验，我们将就地取材，使用经校准的辐照度光谱测量系统测量当地社区9家房屋外的圣诞节彩灯，目的是通过对比光谱图来区分白炽灯和LED灯。
2. 实验系统 图1：实验中测量的圣诞彩灯示例 (左)白炽灯 (右)LED灯 实验中使用了全新NEXOS™系列迷你光谱仪AvaSpec-NXS2048CL，它性能优异，采用CMOS探测器，专为系统集成而设计。NEXOS™有多种通信协议可供选择：包括USB，RS232和SPl。本实验中使用的NEXOS™光谱仪波长范围为300-800 nm。 图2：圣诞彩灯测量系统 如图2，余弦校正器连接在光纤的一端，光纤另一端连接光谱仪，光谱仪通过USB2.0连接电脑。 实验时，我们保持相同的距离测量房屋的圣诞节彩灯装饰。 使用的软件为AvaSoft中的绝对辐照度模式（即AI模式）。我们将积分时间设置为800ms，平均次数设置为10。 3. 实验结果 图3：归类为LED灯的5个圣诞彩灯样品的辐照度光谱 图4：归类为白炽灯的5个圣诞彩灯样品的辐照度光谱 白炽灯样品在近红外区域呈指数增长，而LED灯样品在该区域的斜率接近零。此外，LED灯样品在可见光范围内显示出一些特定波长峰，这归因于LED灯的特定颜色波长。 根据以上特征指标，数据被分为LED圣灯诞彩灯样品(图3)和白炽灯圣诞彩灯样品(图4)。 图5：9个圣诞彩灯样品的辐照度光谱 实验结果中，有两个数据十分有趣。样品1，深蓝色谱线，不仅在近红外区域呈指数上升，而且在540-660 nm区域出现峰，表明这个圣诞彩灯样品中既有LED灯，也有白炽灯。因此，样品1被归类为LED灯和白炽灯，它的谱图同时出现在图3和图4中。样品3，粉红色谱线，在560-620 nm区域出现许多有别于其他样品的峰。 图6：样品3的照片 显示了可能被测量到的路灯 经过我们的进一步分析，这些峰值似乎与路灯中的金属卤化物灯泡有关。如图6所示，从样品3的照片中可以看出，附近的路灯可能对光谱测量存在一些影响。 4. 结论 实验通过比较光谱在近红外范围内的指数上升趋势和可见光范围内出现的峰，确定了LED灯和白炽灯之间的差异。AvaSpec-NXS2048CL体积小巧，支持多种通信协议，易于系统集成，是OEM应用的理想解决方案。
