Colorimeter

Color is in het Latijn een zelfstandig naamwoord voor kleur en is met deze betekenis overgenomen in veel andere talen. Een colorimeter is dus een meetinstrument voor het bepalen van kleuren. Deze digitale apparaten zijn over het algemeen eenvoudig te bedienen en leveren snelle resultaten, ongeacht het kleurenzicht van de gebruiker. Veel colorimeters zijn compacte handapparaten die eenvoudig op het te testen monster kunnen worden geplaatst. Grotere tafelmodellen zijn meestal uitgerust met voorzieningen voor het positioneren van het monster.

Om de kleur van objecten te meten, wordt licht van een interne lichtbron door de meetopening op het oppervlak gestraald en het gereflecteerde licht wordt na filtering door golflengte gedetecteerd. De omgevingsverlichting en de kleur van aangrenzende objecten hebben dus geen invloed op het resultaat van de kleurmeting met een colorimeter. Onder professionals worden alleen die kleurmeetinstrumenten als colorimeters beschouwd die werken met slechts één standaardlichtsoort en een standaardhoek, en die alleen de hoeveelheden rood, groen en blauw in het door het monster gereflecteerde licht meten. De meetwaarden worden weergegeven als normwaarden X, Y en Z. Deze driegebiedenmeting is voldoende voor veel toepassingen. Het kan echter geen duidelijke resultaten opleveren bij gestructureerde oppervlakken, glanzende onderdelen en bij kleuren die er onder verschillende lichtbronnen anders uitzien.

Kleurmeetinstrumenten die meer filters en functies bieden dan deze tristimulus-colorimeters, worden door professionals spectrometers of spectrofotometers genoemd. We wijken hier van af en maken deze grens niet. In de volgende tekst noemen we ook spectrometers die worden gebruikt voor kleurmetingen colorimeters. In de volgende sectie gaan we in op belangrijke kenmerken waarmee rekening moet worden gehouden bij het selecteren.

Voordat verschillende colorimeters worden vergeleken, moet worden vastgesteld welke functies en eigenschappen nodig zijn voor de beoogde toepassing en welke kenmerken extra voordelen bieden. De volgende vragen kunnen helpen bij het bepalen.

Welke kleurfilters moet de colorimeter hebben?
Is filtering in rood, groen en blauw voldoende voor kleurbepaling, of moet er gedetailleerder of volgens andere criteria worden gefilterd?

Welke lichtbron moet worden gebruikt?
Veel colorimeters werken met een standaardlichtbron, sommige bieden de mogelijkheid om de kleur van objecten onder verschillende lichtbronnen te bepalen.

Hoe groot moet de meetopening zijn?
Als de monsters erg klein of gebogen zijn, moet de meetopening zo klein mogelijk zijn, zodat alleen het door het monster gereflecteerde licht de lichtsensor bereikt.

In welk formaat moet het resultaat worden weergegeven?
Om kleuren voor objecten bij bestellingen correct vast te leggen, moeten aanbieder en klant overeenkomen over hetzelfde kleurbepalingssysteem. Voor kleuren, de witheidsgraad en voor lichtkleuren zijn er verschillende definities. Omdat deze niet eenvoudig kunnen worden omgerekend, is het belangrijk om ervoor te zorgen dat de colorimeter de meetresultaten kan weergeven voor de gewenste kleurmodellen.

Moeten gegevensopslag en interfaces worden gebruikt?
Vooral bij frequente metingen en de veilige documentatie van de meetresultaten in het kader van kwaliteitsborging is het voordelig als de meetgegevens direct kunnen worden overgenomen in computerprogramma's.

Is speciale software gewenst?
Sommige colorimeters worden geleverd met speciale software om de evaluatie en documentatie van kleurbepalingen te vergemakkelijken.

Kan de colorimeter worden gekalibreerd?
Om er zeker van te zijn dat de metingen correct en vergelijkbaar zijn, moeten colorimeters kunnen worden gekalibreerd. Er zijn modellen die ook door de gebruiker met kleurstandaarden kunnen worden gekalibreerd en apparaten die regelmatig automatisch worden gekalibreerd.

Moeten directe kleurvergelijkingen worden gemaakt?
Als het de bedoeling is om kleuren van monsters te vergelijken met een kleurstaal, is het raadzaam een colorimeter te gebruiken die de functies referentiewaardenbepaling en kleurverschilmeting heeft. De kleurstaal levert dan de referentiewaarde waaraan de kleurverschillen van de monsters worden gerelateerd.

Colorimeters voor het meten van lichtkleuren
De kleur van licht beïnvloedt niet alleen hoe de kleuren van verlichte objecten op ons overkomen. De lichtkleur kan in combinatie met de lichtintensiteit en de verlichte omgeving ook stimulerend of rustgevend werken. Of het nu thuis is, op de werkplek, in scholen, ziekenhuizen of verpleeghuizen, door gerichte planning van kunstmatige verlichting kunnen vaak verbeteringen in de verblijfskwaliteit worden bereikt. Ook planten en dieren worden beïnvloed door de soort kunstmatige verlichting. Bij sommige planten kan de lichtkleur zelfs specifiek worden gebruikt om ofwel de bladgroei of de bloei te stimuleren. Met een colorimeter voor lichtkleuren kunnen naast de tristimuluswaarden X, Y en Z vaak ook de verlichtingssterkte, de kleurtemperatuur, de luminantie en de golflengte van het licht worden gemeten.

Colorimeters voor het bepalen van de witheidsgraad
Er zijn colorimeters die uitsluitend of ook de witheidsgraad naast de kleur kunnen meten. De witheidsgraad speelt een grote rol bij materialen die gecoat moeten worden, vooral in de druk-, verpakkings- en papierindustrie. Maar ook bij consumptiegoederen en serviesgoed, sanitair keramiek, schakelaars en stopcontactafdekkingen moeten de wittinten van een productlijn overeenkomen om klachten te voorkomen. De volgens ISO-norm en volgens CIE-norm vastgestelde witheidsgraden kunnen niet direct worden vergeleken of in elkaar worden omgerekend. Daarom is het belangrijk om bij de keuze van het apparaat ervoor te zorgen dat de colorimeter de witheidsgraad volgens de vereiste norm kan weergeven.

Kleuren kunnen worden bepaald door vergelijkingskleuren in een kleurenwaaier of door een kleuruimtesysteem. Er zijn verschillende systemen voor zowel de kleurenwaaiers als de kleurmodellen. Om over een specifieke kleur te kunnen communiceren, moeten beide partijen zich op hetzelfde kleurmeetsysteem baseren. Kleurenwaaiers worden vaak door architecten en schilders gebruikt om de kleuren van gevelelementen of voor interieurinrichting op elkaar af te stemmen. Kleurenwaaiers zijn van nature beperkt in de keuze van kleuren, maar helpen om snel de beschikbare bijpassende lakken en dispersieverven te vinden. De Deutsche Bahn heeft een eigen DB-kleurkaart voor stalen constructies. De kleuren bevatten mica voor een speciaal glanseffect.

In tegenstelling tot kleurkaarten kunnen de voor digitale metingen ontwikkelde kleuruimtesystemen vrijwel oneindig veel kleuren weergeven. Elk van deze kleuren wordt gekarakteriseerd door zijn positie in het respectieve kleuruimtesysteem. Colorimeters geven na het meten van de kleurcomponenten de kleur weer als een positie op de assen van de kleurruimte. Dit meetprincipe maakt het mogelijk dat colorimeters bij vergelijkingen met een kleurstaal ook de grootte van de afwijkingen numeriek kunnen aangeven. Dit maakt het mogelijk om het kleuringsproces veel gerichter te beïnvloeden wanneer correcties nodig zijn.