色差計介紹

色差計，又稱色差儀或色彩分析儀，是一種用於客觀測量和比較顏色差異的精密儀器。它能將人眼對顏色的主觀判斷轉化為可量化的數據，從而實現精確的色彩管理和品質控制。色差計廣泛應用於多個行業，如印刷、塗料、塑膠、紡織、食品等。

    有趣比喻說明

核心原理

色差計基於分光光度計的原理或光電轉換原理設計。它通過測量物體表面反射或透射的光譜，或者測量樣品在不同角度（如 15°、45°、110°）的色彩數據，並分析其在不同顏色空間的數值。

測量依據與色差值

色差計主要依據 CIE Lab 色彩空間。

  • L*: 表示明度 (Lightness)，數值越大越亮。
  • a*: 表示紅/綠值，正值表示偏紅，負值表示偏綠。
  • b*: 表示黃/藍值，正值表示偏黃，負值表示偏藍。
  • C*: 表示彩度 (Chroma)，數值越大顏色越鮮豔。
  • h: 表示色相角 (Hue Angle)，表示顏色的基本色調。

儀器通過將待測樣品的色彩數據與標準樣品數據比較，計算出色差值 (ΔE)，以及各分量 (ΔL*、Δa*、Δb*、ΔC*、Δh) 的差異值。ΔE 代表總體顏色差異，這些差異值幫助用戶判斷顏色偏差的方向和程度。儀器也支援多種色差計算公式（如 ΔEab、ΔE00等）以滿足不同標準需求。

色差計類型

根據功能、精度和應用場景，色差計主要可以分為以下幾種類型：

  • 便攜式色差計/色彩色度計 (Portable Colorimeter)：
    • 特點：體積小巧，易於攜帶，操作簡單。適合現場快速檢測。通常採用三刺激值法（模擬人眼感色原理）。
    • 應用：生產線的快速顏色檢查和現場品質控制。適合一般色彩測量或色彩管理。
    • 精度與價格：精度相對分光測色儀較低，但性價比較高。價格通常在數千到一萬多元新台幣不等，或數千至數萬元新台幣不等。
  • 便攜式分光測色儀 (Portable Spectrophotometer)：
    • 特點：結合便攜與高精度。測量精度高，可以測量物體在不同波長下的反射率或透射率，並模擬多種光源條件。功能較多，可進行更深入的色彩分析。通常帶有電腦連接及專用軟體。
    • 應用：研發、實驗室，或需要較高精度的場合。
    • 精度與價格：具備較高精度。價格通常在數萬到十幾萬元新台幣，或約數萬元至十萬元以上新台幣。
  • 桌上型分光測色儀 (Benchtop Spectrophotometer) 或 台式色差儀：
    • 特點：通常具有更高的精度和更全面的功能。體積較大。部分型號還可以測量透明或半透明樣品的透射率和霧度。通常用於實驗室環境，配合軟體進行配色及分析。
    • 應用：實驗室、研發機構，或需要進行精確色彩分析、配色及分析的場合。
    • 精度與價格：精度最高。價格較高，通常在十幾萬到數十萬元新台幣，甚至更高，或數十萬元以上新台幣。
  • 分光色差計：
    • 特點：基於分光光度計原理，通過分光原理進行測量，提供更精確的顏色數據，支持多種光源模擬。適合複雜的顏色分析。
    • 這是分光測色儀的另一種稱呼，強調其原理。
  • 三刺激值色差計：
    • 特點：依據三刺激值原理設計。
    • 應用：適合一般色彩測量。
    • 這通常指代精度相對較低的便攜式色差計。
  • 在線色差計：
    • 特點：集成於生產線，實時監控顏色一致性。
    • 應用：如印刷或塗裝流程中的即時監控。

選擇色差計時，應根據自身的應用需求、預算和對顏色精度的要求（例如 ΔE<0.5 為高精度）綜合考量，並關注品牌的信譽、售後服務和技術支持。

主要功能

色差計的主要功能包括：

  • 測量樣品的色彩值：輸出樣品在不同色彩空間中的數值，如 CIE Lab (L*a*b*), CIE LCh (L*C*h), XYZ, RGB 等。
  • 測量色差值：計算樣品與標準樣品之間的顏色差異 (ΔE)，以及各分量 (ΔL*、Δa*、Δb*、ΔC*、Δh) 的差異值，幫助用戶判斷顏色偏差的方向和程度。提供多種色差計算公式。
  • 合格/不合格判定：用戶可以設定色差容許範圍，儀器會自動判斷測量結果是否合格。
  • 儲存和輸出數據：儲存測量數據，並可連接電腦進行數據分析、生成報告或進行色彩管理。
  • 多種光源模擬：部分儀器可以模擬不同的標準照明光源 (如 D65, A, C, F 系列等)，以評估樣品在不同光照條件下的顏色表現。
  • 多種測量模式：提供單次測量、多次平均測量等模式，以適應不同的測量需求。
  • 色彩空間轉換：部分儀器可以在不同的色彩空間之間進行轉換。
  • 色彩品質控制與配色分析。

使用方式

色差計的基本使用步驟如下：

  1. 開機與校正：開啟色差計電源。在測量前通常需要進行黑白板校正，使用白板或標準黑筒進行校準，以確保測量的準確性。按照儀器說明書的步驟進行校正。定期校準以確保精度。
  2. 設定標準樣品：測量標準樣品的色彩值，並將其設定為儀器的參考標準。部分儀器允許儲存多個標準樣品。
  3. 測量待測樣品：將色差計的測量口（探頭）緊貼或對準待測樣品的表面，確保測量過程中沒有晃動或外部光線干擾。按下測量按鈕，儀器將測量並顯示樣品的色彩值。
  4. 比較與分析：儀器會自動採集色彩數據，並計算待測樣品與標準樣品之間的色差值 (ΔE 及 ΔL*、Δa*、Δb* 等分量)。讀取顯示屏上的 Lab 值及色差數據。根據預設的容許範圍判斷顏色是否合格，並分析色差的方向。螢幕顯示色差值及通過/失敗提示。
  5. 數據儲存與輸出 (可選)：將測量數據儲存到儀器中，或連接電腦，使用專業軟體進行進一步的分析、報告生成或色彩管理。通過軟體生成色差報告或趨勢圖。

注意事項：

  • 保持測量表面平整、清潔。
  • 定期校準以確保精度。
  • 避免高溫、高濕環境。

應用樣品

色差計廣泛應用於各種需要進行顏色控制和管理的樣品：

  • 固體表面/材料：塗料、油漆、塑膠、金屬、陶瓷、紡織品、皮革、印刷品、紙張、建材 等。
  • 粉末：顏料、染料、化妝品粉末、食品粉末等 (通常需要使用粉末測試盒等配件)。
  • 液體/半透明體：油墨、染料、化學溶液、食品液體、飲料、化妝品、藥品等 (通常需要使用液體測試組件等配件)。
  • 顆粒狀樣品：塑膠顆粒、食品顆粒等。
  • 不規則表面：具有紋理或曲面的產品。
  • 特殊表面：高光澤塗層、啞光材質。

應用行業

色差計在眾多行業中發揮著重要的作用：

  • 製造業 (塑膠、金屬、陶瓷等)：原料配色、生產過程中的顏色一致性控制、產品色差檢測。
  • 塗料油漆：顏色調配、品質檢測、耐候性評估。
  • 印刷與包裝：印刷品顏色與原稿的比對、色彩管理，確保商標、包裝色彩一致性。
  • 紡織印染/服裝：染料配色、布料色差檢測、服裝品質控制，避免批次色差。
  • 汽車工業：車身塗料、內飾件的顏色一致性控制。
  • 電子產品：外殼顏色、顯示器色彩校正。
  • 食品：食品顏色分析、品質控制，如肉類的新鮮度、果蔬的糖分含量。
  • 化妝品：顏色調配、批次間顏色一致性控制，化妝品色號開發。
  • 陶瓷：釉料顏色控制、產品色差檢測。
  • 建材：瓷磚、地板、牆面材料的顏色一致性控制。
  • 化工：化工產品的顏色控制。
  • 攝影：色彩校正、色彩管理。
  • 科研實驗：顏色分析、材料研究。
  • LED研發與製造 (需注意與光譜儀的區別，光譜儀適用於更高精度需求)。

總結來說，色差計是實現顏色標準化的關鍵工具，依據測量精度和功能分為多種類型，主要用於各行業的顏色品質控制，通過 Lab 色彩空間數據及色差值判斷產品色彩是否符合標準。