积分球的典型应用,积分球的典型应用主要包括以下几个方面:1.光度测量:积分球可以用来测量各种光源的光度,如LED灯、荧光灯、白炽灯等。通过积分球内部的测量设备,可以准确地测量这些光源的光通量、光强度、色温等光度参数。2.颜色测量:积分球可用于测量物体的颜色,包括反射光和透射光的测量。通过测量物体在不同波长下的反射率和透射率,可以确定物体的颜色特性,如色差、色温等。3.均匀光源:积分球可以产生均匀的光源,被普遍应用于照明工程、光学仪器测试等领域。利用积分球,可以求解球体表面的光照强度分布,为照明设计提供依据。D55光源Helios标准光源
激光功率测量,积分球很容易捕获或者集成近准直光源例如激光光束或者高度分散的光源(例如激光二极管或VCSEL)。由于积分球独特几何结构,激光束功率测量不受激光束偏振及校准的影响。在不影响探测器信号的情况下,该系统可使用开放端口,或可安装激光二极管模块或缩孔器的光纤适配器。 (图5)。可以添加额外的端口来执行并行光谱表征,使其成为可靠的激光二极管寿命测试的理想设备。成像和非成像校准用均匀光源,积分球是一种近乎完美的创造均匀光源的方法。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(图6)。Spectra-CT 色温可调太阳光模拟器单色光源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。
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)。
积分球辐射度,入射到漫射表面上的光通过反射产生一个虚拟光源。从表面发出的光较好用它的辐射度来描述,即每单位立体角的通量密度。辐射度是一个重要的工程量,因为它可以预测光学系统在观察被照射表面时所能收集到的光通量的数量。对于积分球,辐射度推导考虑了入射到积分球内的光、积分球壁反射率、积分球表面积、光进行的多次表面反射以及通过开口端口的损失。进入积分球体的光通过初始反射几乎完全漫射。离开表面的一小部分光到达另一个表面区域并被漫反射,依此类推。这种辐射度交换一次又一次地发生,直到它在空间上整合。积分球内壁涂层反射率ρ(λ)和积分球等效透过率τ(λ)是积分球较重要的质量指标。
“另一方面,”Durell说,“如果你想要光束轮廓和角度信息,那么就使用光束轮廓仪或角度计。根据定义,积分球通常会抹去这些空间信息。”积分球的第二个主要优点是它的衰减特性。具体来说,积分球可以被视为一个均匀衰减器,这意味着它能够将入射的光线以相同的比例进行衰减或减弱。这种特性使得积分球在功率测量方面具有一些优势。首先,传统的功率计可能会被光源的功率水平损坏,而积分球则可以避免这种情况,因为它对所有光线进行均匀衰减,不会对任何特定光线产生过大的压力。在光学仪器中,积分球作为光源积分器,提高了光测量的准确性。氙灯太阳光模拟器作用
积分球的形状和尺寸可以根据具体需求进行定制。D55光源Helios标准光源
积分球的理想状态:积分球内表面是一个完整的几何球面,半径处处相等;球体的内壁是中性均匀漫射面,对于各种波长的入射光,具有相同的漫反射比;球体中不存在物体,光源也被视为只发光而无实物的抽象光源。积分球测量的影响因素:球的内壁是均匀的理想扩散层,服从朗伯定则;球体内壁面各点反射率相等;球体内壁的白色涂层漫射为中性;球的半径处处相等,球体内除灯外无其它物体存在;因此,积分球内壁起球、剥落、黄变等都会影响其测量精度。D55光源Helios标准光源