积分球的基本工作原理：光线由输入孔入射后，在积分球内部被均匀地反射及漫射，并在球面上形成均匀的光强分布，输出孔所得到的光线为非常均匀的漫射光束。而且入射光的入射角度、空间分布、以及极性都不会对输出的光束强度和均匀度造成影响。同时因为光线经过积分球内部的均匀分布后才射出，因此积分球也可当作一个光强衰减器，输出强度与输入强度比大约为：光输出孔面积/积分球内部的表面积。对于积分球内壁上的辐亮度必须考虑多次反射与开口处通量损失。若以传播距离不同偏轴半径光强度与同距离时轴心点所接收的光强度的比值表示纵坐标，以光积分球出口的垂直距离为横坐标。可以看出积分球出射的光斑随着距离的增加而均匀，首先是偏轴半径的光强与中心光强相差的增大，然后随着距离越来越大，光斑又趋于均匀。积分球是一种内壁涂有白色漫反射材料的球体，用于光学实验和照明设计。小型积分球光谱测试仪
但是无论是测透射还是测反射，具有各向异性的样品光束在积分球体内进行全方面的漫反射,然后一个被平均化了的光信号被置于积分球底部(或上部)的光电倍增管接收并加以进一步的放大。这就是积分球检测器的简单放大原理。这种积分球检测器的优点是克服了传统的单一使用光电倍增管作为检测器所产生的弊病，对于不同的样品光束的形状则无需再加考虑了，使光电倍增管的光电面接受的光束形状和位置几乎一致，较终使测试精度得以提高了。为获得较高的测量准确度，积分球的开孔比应尽可能小。开孔比定义为积分球开孔处的球面积与整个球内壁面积之比。D75 光源太阳光模拟器校准系统积分球为科学家提供了一个强大的工具，助力人类探索自然界的规律。
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。
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。在光电测试中，积分球确保了光源的稳定性和均匀性。
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）。积分球在光学领域，如光纤通信、激光传输等方面，具有重要意义。小型积分球光谱测试仪
积分球作为光学测量工具，广泛应用于光源均匀性检测。小型积分球光谱测试仪
微光积分球均匀光源，微光积分球均光源系统采用300mm内径主积分球，100mm内附球 (也可以按用户定制)，该微光积分球均匀光源系统采样了高精度稳压电源、全自动电控光阑、大靶面微光照度探头和均匀光源光强度探头、嵌入式光源光路模块、机械结构装置、专门使用软件控制系统。微光积分球光源采用了独有楔形渐变光阑及可变孔径光阑设计，实现在恒定色温下光强可调，同时采用了高精度um级步进电机，可实现双微光积分球均匀光强度的高稳定性、大动态范围、高精度光强分辨测试，可以普遍应用于生物、微光成像及定量测量校准、微光补偿/模拟星空/低亮度的的各项光学实验校准、相机校准、卫星遥感校准测量、辐亮度/辐照度校准测量、夜视系统、安全摄像头及高灵敏度成像仪CMOS/CCD光谱响应测试校准测试等领域小型积分球光谱测试仪
