[發明專利]光譜儀和用于校準光譜儀的方法

在審

• 申請號: 201980053625.5
• 申請日: 2019-07-23
• 公開（公告）號: CN112534224A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: M·胡斯尼克;M·丁澤爾;M·施密特;D·烏利希
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02;G01J3/10;G01J3/28;H01L33/50
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉安東;司昆明

本發明涉及一種光譜儀（1000），其包括：照明裝置（100），用于照明光譜儀測量區域（104）；探測單元（106），用于探測來自于光譜儀測量區域的電磁射束（1004）；和光譜元件（105），光譜元件布置在照明裝置（100）和探測單元（106）之間的光路中，其中照明裝置（100）包括具有第一中心波長的發光二極管，其設置用于發射具有第一光譜的第一電磁射束；以及包括發光元件，用于將具有第一光譜的第一電磁射束的第一部分轉換為具有第二光譜的第二電磁射束，其中第一中心波長具有550nm、3000nm，或在550nm和3000nm之間的值，并且第一光譜和第二光譜具有重疊。

技術領域和背景技術

在US 2016/0091367 A1中描述了一種用于光譜學應用的寬帶NIR（NIR=近紅外）光源，其包括藍色的LED和發光元件，其中由LED發射的射束在穿過發光元件之后對要進行光譜檢查的樣品進行照明。

如今，與照明器件（磷光體）結合的“發光二極管”（LED）越來越多地用于常規的照明技術。通常，LED作為有源部件發射在大約450納米（nm）至470nm的波長范圍內的具有大約30nm至40nm的半值寬度的藍光。為了產生期望的白光，例如將無源的發射黃光的照明材料（經常也被稱為磷光體）施涂到LED的表面上，照明材料例如由摻鈰的釔鋁石榴石構成（J.Li等人：A new rare-earth-free hybrid phosphor for efficient solid-statelighting, ACS年會，波士頓, 2015年）。照明器件將LED的入射的藍光部分轉換為寬的黃光光譜。藍光和寬的黃光光譜的混合最后被感知為白光。作為高能量光的供應方，發射藍光的LED在照明器件中為光朝更低的能量的所謂的“向下轉換”提供了基礎。

對于白光LED或相應的照明器件來說，在照明技術中，除了能效之外，諸如色彩質量（由相關的色溫和顯色指數表示）和色溫之類的當前標準是重點。色彩質量和色溫可以靈活地特定于應用地被調整，并且此外由未轉換的藍光和已轉換的磷光體光譜的比確定。

現代的藍色的LED的效率通常在大約70%，并且僅受到熱形成的限制。由于施加磷光體而造成的附加的損耗主要可以歸因于磷光體中的熱損耗和所謂的斯托克斯損耗。

針對照明目的，LED的未轉換的藍光有助于照明器件的色彩效果。在光譜學應用中僅使用由照明器件轉換的光部分。

發明內容

在光譜學中，利用來自寬的波長光譜的電磁射束來輻射待分析的樣品、即待檢查的光譜儀測量區域。待檢查的波長范圍越大，那么結果通常更好，并且應用區域越大。來自于光譜儀測量區域的光譜被記錄并且評估。通常，利用光譜儀在大約600nm至1100nm的波長間隔中實施測量。

寬帶的光源用于光譜分析，所述光源覆蓋整個相關的在測量時應該考慮到的具有盡可能恒定的強度或盡可能恒定的功率的光譜范圍。尤其對于便攜式的裝置、所謂的微型光譜儀來說，此外，光源的高的效率是很重要的。

本發明涉及光譜儀和用于校準光譜儀的方法。

具有獨立權利要求的特征的本發明的優點是，可用于光譜測量的波長間隔可以擴大，并且可以以簡單的方式實現波長校準和/或功率校準。

這利用根據權利要求1的光譜儀實現，該光譜儀包括用于照明光譜儀測量區域的照明裝置、用于探測來自于光譜儀測量區域的電磁射束的探測單元和光譜元件，光譜元件布置在照明裝置和探測單元之間的光路中。照明裝置在此包括具有第一中心波長的發光二極管，其設置用于發射具有第一光譜的第一電磁射束。此外，照明裝置包括發光元件，用于將具有第一光譜的第一電磁射束的第一部分轉換為具有第二光譜的第二電磁射束。光譜儀的特征在于，發光二極管的第一中心波長是550納米（nm）或3000nm，或在550nm和3000nm之間的值，并且第一光譜和第二光譜具有重疊。