测量方法:不同于分布光度计的测量方式,积分球采用了相对比较法。在实际测量中,所得到的数据是通过与标准灯的比较计算而来的。因此,在进行实际测量之前,通常需要先用标准灯进行定标。定标的过程,实质上是用已知精确值的灯具来帮助设备建立标准,以便后续与实际测量值进行对比。值得注意的是,即便是经过定标的设备,在使用不同的标准灯进行查验时,所得出的特性值仍可能存在误差。这些误差大致可分为两种类型:一种是固定数值误差,如图所示,图中y轴表示误差大小,我们可以观察到每个测试点所呈现的误差均为10,这便是一种固定数值误差的理想展示方式。此外,还存在另一种误差类型——百分比误差。这种误差以X±2%的形式表示,其数学含义可以简化为y=ax+b的直线方程。在理解上,我们可以将其视为一个变化量与固定值的比例关系,从而更直观地反映测量结果的偏差。通过使用1、2、3、4这四个标灯对已定标的设备进行检验,我们可以大致描绘出误差的变化趋势。这意味着在1至4标灯的光通量范围内,我们能够有效地控制误差的范围。积分球在光学教育领域也常被用作演示工具,帮助学生理解光学原理。D50光源均匀光源测试仪

积分球原理和用途:积分球是一种通过内壁高反射材料均匀散射光线,用于测量光通量、色温等光学参数的精密设备。积分球的基本原理:积分球的主要原理基于光的多次漫反射。其结构为密闭空心球体,内壁涂覆氧化镁或硫酸钡等高反射率材料(反射率可达99%以上)。当光线通过入口进入球体后,经过内壁涂层无数次的反射,较终在球内形成均匀的光照分布。均匀化机制:光在球内壁的漫反射遵循朗伯定律(光线向各个方向均匀散射),消除光源形状、入射角度等因素对测量的干扰。挡光板设计:光源与探测器之间设置挡板,防止光线直射到探测器表面,确保测量值只来自均匀散射的光线,提升精度。开孔比限制:进光口和探测器开口面积需尽量小,通常控制在总内壁面积的5%以内,以减少光线逸出导致的误差。D75 光源太阳光模拟器单色光源积分球不仅适用于可见光范围,通过特殊设计还能扩展到紫外、红外波段。

下文将从原理、用途及典型场景三方面展开说明。积分球的工作原理:1. 基本结构与材料特性:积分球通常为空心球体,内壁涂覆高反射率的漫反射材料(如硫酸钡或聚四氟乙烯),反射率可达98%以上。球壁设有多个开口,分别用于放置待测光源、探测器或辅助光源。这种设计使光线在球体内经过多次反射后形成均匀的漫射光场。2. 光场均匀化过程:当光源从输入孔进入积分球后,光线会在内壁反复反射和散射。由于涂层的朗伯体特性(各方向反射光强度一致),光线分布逐渐均匀化,较终在球内形成稳定的均匀光场。3. 消除方向性误差的优势:传统光学测量易受光源方向性影响,而积分球通过漫反射原理消除这一干扰,确保测量结果只反映光源本身的辐射特性。
测量结果与几何结构解耦:由于均匀性,测量结果(探测器读数)主要取决于样品的总反射光通量(或漫反射光通量),而对样品反射光的具体方向分布不敏感(只要所有反射光都进入了球腔)。这正是测量总反射率(8°/d或 d/8° 几何) 和 漫反射率(去镜面) 的基础。作为均匀光源:在球壁上开一个输出端口,该端口发出的光在空间角度上是高度均匀的(朗伯体特性),且光谱稳定(涂层光谱中性好时)。这种均匀光源是光学传感器(如相机、光谱仪)辐射定标的理想工具。积分球的设计考虑了热管理,确保长时间测试时光源不会过热损坏。

测试步骤:测试前准备:(1)根据灯具的实际尺寸,挑选适合的积分球;(2)依据灯具光源的光通量,选取相近的标准灯进行校验和定标;(3)确保环境温度维持在25±1℃,且在测试过程中,应避免空调风直接吹向积分球。这是因为风吹拂积分球会导致球体表面温度波动,同时,标准灯点亮时灯丝温度较高,若冷风直接吹到灯上,会影响灯的使用寿命。总之,积分球的典型应用涵盖了光度测量、颜色测量、环境光学测量、光学材料测试、医学光学测试等领域,为科学研究、工业生产和医学诊断提供了有力的支持。积分球可用于测量荧光粉激发光源,如紫外LED激发荧光材料。辐亮度均匀光源厂家
积分球测试数据可用于产品认证,如能源之星(Energy Star)等标准。D50光源均匀光源测试仪
当一束辐通量为Φ(λ)的光源经光孔进入内球半径为R的积分球内,经涂层多次漫反射后,形成均匀照明。设除投射面外,其余内壁任一点M处的总照度E(λ)可用下表示:式中:E(λ)为M点的总光谱幅照度;ρw(λ)为积分球内壁的光谱反射比;Φ(λ)为进入进入积分球的光谱辐通量;R为积分球内球半径;f为积分球开口球面面积与积分球总的内反射表面积之比。式中,当一束辐通量进入理想积分球后,除投射面外,球内表面任意点的照度(包括球壁开口处球面上的照度)只是球的几何尺寸、涂层的漫反射比、进入球的辐通量的函数,而与位置无关。D50光源均匀光源测试仪