成像和非成像校准用均匀光源,积分球可以近乎完美的创造均匀光源。辐射度是离开光源或辐射面的每个立体角的通量密度。辐照度是落在表面上的通量密度,在表面的平面上测量。积分球光源的输出孔径在设计正确的情况下,可以产生接近完美的多光谱漫射光源和朗伯光源,与视角无关。积分球内部装置,包括挡板、灯具和灯座,会吸收辐射源的部分能量,降低球体的空间均匀性。通过在所有可能的表面上使用高反射漫反射涂层,可以改善空间均匀性的降低。积分球常用于光度测量,可以通过测量球内的光强来确定光源的亮度。D75 光源辐射定标测试方法
灯具和LED光谱通量测量,积分球较传统的应用是测量灯具的总光通量。这项技术起源于20世纪初,作为对比不同类型灯具输出光通量较简单快速的方法。这里,积分球光谱分析仪常用于测量LED、通用照明、工程照明、便携式灯具产品等的电学和光度性能。这些应用积分球直径可以小至5厘米,大至3米或更大(例如图4)。采用积分球可以更有效地测量任何尺寸或形状的传统和固态光源的总光谱通量和颜色。积分球配合光谱仪,可测试重要的光谱参数例如光谱通量、色度、相关色温、CRI、TM-30、峰值波长和主波长等等(图4b)。太阳光模拟积分球自动驾驶积分球在光电器件测试中,保证了光线的均匀照射。
什么时候选用积分球:通常,当光被发射、反射或透射时,人们想要捕捉到尽可能多的光,就会使用积分球。对于漫反射,透射率和散射测量光谱(如浊度),积分球是非常好的选择。积分球也用于测量总光通量和总光谱辐射。什么时候选用积分球而不是光谱仪或功率计:Labsphere销售和应用工程副总裁Chris Durell解释说,与传统的功率计相比,积分球具有几个主要优势。“头一种是单独于空间和角度信息的均匀响应。球体不关心光源的角度轮廓和空间分布,只关心输入功率。”这对于有角发散的二极管或光纤的测量很有用,因为角发散会影响功率测量的质量。
积分球配置的选择:除了考虑积分球尺寸、内部漫反射涂层以外,积分球配置也是选配积分球系统的关键且*具挑战的参数之一。积分球开口数目和探测器开口数目多少?例如有的积分球设有18个开口端。是否内部配置挡板,如果需要,挡板尺寸多大?挡板防止直接光源的光饱和或损坏探测器,必须尽可能小,以减少阴影。在高发散激光二极管测量中,可以消除挡板,并且探测器移动到靠近入口端口的位置,以消除头一个光热点,并较大限度地减少饱和或损坏光电二极管的可能性。积分球与数值方法结合,如有限元分析,为复杂问题求解提供可能。
积分球看起来很简单,该光学设备包括一个中空的球形腔体,内部涂有特殊的高反射朗伯涂层,用于均匀散射和漫射入射光。积分球设有入口和出口。通过变换积分球的配置,如光源、配件、开口等可实现不同的应用。积分球工作原理:积分球类似于扩散器,保留更多的光线信息,包括光的颜色、强度等,忽略了空间信息(无法告诉我们在球体表面的不同位置上光的强度是如何分布的)。积分球的内表面是高朗伯特性漫反射材料,这种材料能够将入射的光线以相同的强度反射到各个方向,从而使得光线在球内经过多次反射和散射后,能够均匀地分布,减少光线原始方向的影响。积分球与概率论相结合,可以研究随机粒子在球体内的分布规律。太阳光模拟积分球自动驾驶
积分球结构简单,但其在光学测量中的作用却不可小觑。D75 光源辐射定标测试方法
积分球是一个内壁涂有白色漫反射材料的空腔球体,又称光度球,光通球等。 球壁上开一个或几个窗孔,用作进光孔和放置光接收器件的接收孔。积分球的内壁应是良好的球面,通常要求它相对于理想球面的偏差应不大于内径的0.2%。球内壁上涂以理想的漫反射材料,也就是漫反射系数接近于1的材料。常用的材料是氧化镁或硫酸钡,将它和胶质粘合剂混合均匀后,喷涂在内壁上。氧化镁涂层在可见光谱范围内的光谱反射比都在99%以上,这样,进入积分球的光经过内壁涂层多次反射,在内壁上形成均匀照度。D75 光源辐射定标测试方法