积分球的基本性能很容易理解,并构成了其多功能性的基础。简单地说,积分球作为光收集器,收集的光可成为照明的光源,或者被采样用于光测量。作为辐射计或光度计的一部分,积分球可以直接测量来自灯、led或激光的辐射通量密度。积分球性能不断完善,其性能与组件和设计规格质量息息相关。一般而言,光学扩散片在小心使用下,可降低测量时因探测器上的入射光源不均匀分布或光束偏移所造成的微小误差,因此可以提高测量的准确性。但是在精密的测量时,就必须使用积分球作为光学扩散器使得上述的误差较小。积分球还可以用于光学实验中的光传输研究,通过观察球内的光分布,可以研究光的传播规律。智能手机红外传感器均匀光源量子效率
积分球的基本原理是光通过采样口被积分球收集,如图1,在积分球内部经过多次反射后非常均匀地散射在积分球内部。使用积分球来测量光通量时,可使得测量结果更为可靠,积分球可降低并除去由光线的形状、发散角度、及探测器上不同位置的响应度差异所造成的测量误差。积分球(Integrating sphere)又称为光通球、光度球,是一个中空的完整球壳。积分球多由金属资料制成,内壁涂白色高漫反射层(通常是氧化镁或硫酸钡),且球内壁各点漫射均匀。也有积分球采用高反射高分子资料制成,例如Spectralon资料。辐亮度均匀光源批发积分球结构简单,但其在光学测量中的作用却不可小觑。
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。
“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。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。
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PTFE或硫酸钡,将它和胶质粘合剂混合均匀后,喷涂在内壁上。光线由输入孔入射后,光线在此球内部被均匀的反射及漫射,因此输出孔所得到的光线为相当均匀的漫射光束。而且入射光的入射角度、空间分布、及极化皆不会对输出的光束强度及均匀度造成影响。也因为光线经过积分球内部的积分后才射出,因此积分球亦可当作一光强度衰减器。其输出强度与输入强度比约为:光输出孔的面积/积分球内部的表面积。积分球可以用于照明设计中的光线模拟,通过放置光源在球内,可以模拟不同方向的光照效果。色温可调均匀光源模块化设计
利用积分球,可以求解球体在受到外力时的应力分布,为工程设计提供参考。智能手机红外传感器均匀光源量子效率
如果积分球被用作光源以提供大而均匀的出光面,那么也可能需要大直径的积分球。这是因为在这种情况下,积分球的尺寸将直接影响到光的散射和反射效果,以及光场的均匀性。为了达到理想的测量效果,需要根据实际应用场景选择合适的积分球直径。Greg McKee是美国***制造积分球的Labsphere公司的系统业务部门主管,回复道:决定积分球较小尺寸的几个主要因素:要测量的灯的物理尺寸(为挡板留出空间)、灯的自吸收性和积分球内部温度。灯具安装硬件也必须能足够安装在里面。另一方面,积分球不能太大,否则它的响应性是有限的:理想的直径是小灯较大尺寸的十倍,或者是被测量的长灯长度的两倍。实际上,1到3米的积分球用于较常见的白炽灯和紧凑型荧光灯的光通量测量。2米或更大的球体通常用于测量500瓦或更大的光源。智能手机红外传感器均匀光源量子效率