典型應用場景:1. 均勻光源系統?:積分球可搭配高穩定光源,生成動態范圍可調的均勻光場,用于相機焦平面陣列的像素增益歸一化測試。例如,在智能手機攝像頭生產線上,積分球可快速檢測鏡頭模組的成像均勻性。2. 高精度輻射測量?:在科研領域,積分球用于標定輻亮度計和光譜輻射計。例如,在環境監測中,衛星搭載的光學儀器需定期通過積分球校準,以確保大氣成分數據的可靠性。3. 多波段光譜分析?:積分球支持紫外至紅外波段的光譜測試。在光伏產業中,太陽能電池的光譜響應特性可通過積分球結合單色儀進行精確測量。積分球在光生物安全測試中也有應用,評估光源對生物組織的潛在影響。Helios均勻光源測試儀

積分球的主要用途:?1. 光學參數測量?:光通量與色溫測試?:積分球可配合光譜儀或光度探頭,依據國際標準(如LM 79、IEC 62717)測量LED、燈具等光源的總光通量、色坐標及色溫。?反射率與透射率分析?:將待測材料置于積分球內,通過對比入射光與反射/透射光強度,計算材料的反射率或透射率。2. 校準與標定?:傳感器校準?:用于相機CMOS/CCD的平場校正和線性度標定,消除像素響應差異。遙感設備標定?:衛星遙感系統需通過積分球校準光譜響應曲線,確保地面觀測數據的準確性。?3. 工業與科研應用?:LED與激光測試?:評估LED光源的均勻性和光衰特性,或分析激光束的能量分布。質量控制?:在燈具制造中,通過積分球驗證產品是否符合國家標準(如GB/T 24824)。弱光輻射定標高光譜成像積分球適用于測量可調光光源,分析不同亮度下的光通量變化。

朗伯體入口的等效性:無論入射光以何種角度、形狀或位置射入球體(只要在端口內),初次撞擊球壁后都會被漫射。經過初次漫反射后,其對球內光場的貢獻等效于一個位于入口處的朗伯光源。這較大程度上降低了對入射光束本身的均勻性和準直性的要求。空間均勻性的重要意義:反射率測量的準確性:樣品均勻照明: 樣品表面被球內均勻輻照的光場照明。無論樣品表面的微觀結構如何(光滑、粗糙、有紋理、輕微彎曲),只要其尺寸相對于球體足夠小,它接收到的照明條件是相同且均勻的。這消除了因照明不均帶來的測量誤差,使得測量結果更能表示材料的整體反射特性。
積分球的內壁應是良好的球兒面。通常要求它相對于理想球面的偏差應不大于內徑的0.2%。球內壁上涂以理想的漫反射材料。以便球內壁各點漫反射均勻。這種漫反射系數接近于1的材料常用是氧化鎂或者是硫酸鋇。并將它們和膠質粘合劑混合均勻以后。噴涂在積分球的內壁上面。其中氧化鎂涂層在可見光譜范圍內的光譜反射比都在99%以上。這樣進入積分球的光經過內壁涂層多次反射。從而在積分球內壁上形成均勻照度。在實驗研究過程當中為獲得較高的測量準確度。積分球的開孔比應盡可能小。開孔比定義為積分球開孔處的球面積與整個球內壁面積之比。積分球的基本原理是光通過采樣口被積分球收集。在積分球內部經過多次反射后非常均勻地散射在積分球內部。積分球對于確保照明產品的質量符合國際標準具有重要意義。

影響空間均勻性的關鍵因素及優化:理想情況下的均勻性近乎完美,但實際應用中會受到多種因素干擾:端口開孔:較小化總面積: 所有端口面積總和應盡可能小(通常要求 < 5% 球體內表面積)。這是較重要的設計原則。優化端口位置: 避免端口直對(如光源口不直對探測口或樣品口),利用擋板阻擋直接光路。端口內壁處理: 端口內壁應延伸一定深度并涂覆與主球相同的涂層,使其也具備朗伯反射特性,減少“黑洞”效應。問題: 端口(光源口、樣品口、探測口、觀察口、擋板支撐口等)破壞了球壁的連續性和反射特性,是吸收光的“黑洞”,也是光可能直接逸出的地方。積分球的開口比例需精心設計,以平衡光線進出與內部均勻性的需求。Helios均勻光源測試儀
積分球適用于測量不同色溫的光源,如暖白光、冷白光等。Helios均勻光源測試儀
色差儀中有一個重要的組件就是積分球,一般而言,光學擴散片在小心使用下,可降低測量時因探測器上的入射光源不均勻分布或光束偏移所造成的微小誤差,因此可以提高測量的準確性。但是在精密的測量時,就必須使用積分球作為光學擴散器使得上述的誤差較小。積分球的基本原理是光通過采樣口被積分球收集,如圖1,在積分球內部經過多次反射后非常均勻地散射在積分球內部。使用積分球來測量光通量時,可使得測量結果更為可靠,積分球可降低并除去由光線的形狀、發散角度、及探測器上不同位置的響應度差異所造成的測量誤差。Helios均勻光源測試儀