測(cè)試光源光通量的積分球測(cè)試系統(tǒng)

積分球測(cè)試系統(tǒng)可以方便地測(cè)量光源光通量和輻射功率，進(jìn)而用于測(cè)試各種照明產(chǎn)品。

什么是積分球：
積分球又稱光通球，是具有高反射性內(nèi)表面的空心球體，用來(lái)對(duì)處于球內(nèi)或放在球外并靠近窗口處的試樣對(duì)光的散射或發(fā)射進(jìn)行收集的一種高效率器件。積分球內(nèi)壁涂有白色漫反射材料，也就是漫反射系數(shù)接近于1的材料，常用的材料是氧化鎂或者硫酸鋇，一般與膠質(zhì)粘結(jié)劑混合均勻后噴涂在內(nèi)表面。積分球的基本原理是光通過(guò)采樣口被積分球收集，在積分球內(nèi)部經(jīng)過(guò)多次反射后非常均勻地散射在積分球內(nèi)部。使用積分球來(lái)測(cè)量光通量時(shí)，可使得測(cè)量結(jié)果更為可靠，積分球可降低并除去由光線地形狀、發(fā)散角度、及探測(cè)器上不同位置地響應(yīng)度差異所造成地測(cè)量誤差。

球體在光度學(xué)中有廣泛的應(yīng)用，在大多數(shù)應(yīng)用中，這些通用的光學(xué)元件與其他光電設(shè)備如光度計(jì)和輻射計(jì)一起使用。在研究實(shí)驗(yàn)室里，積分球可用于測(cè)量材料的透射率或反射率。球體也通常用于電子成像設(shè)備的校準(zhǔn)和光測(cè)量。

積分球反射率測(cè)量方法:
將樣品保持在0度端口中，并用入射光束照射，以確定通過(guò)180度端口的反射率。球體在空間上整合總反射輻射，并用擋板檢測(cè)器進(jìn)行測(cè)量。反射的鏡面輻射可以通過(guò)利用樣本保持器來(lái)清理，該樣本保持器使用垂直入射來(lái)反射任何入射的鏡面輻射。
“鏡面加漫反射”反射率可以使用8入射樣品架來(lái)測(cè)量。通過(guò)測(cè)量?jī)烧卟⑷∑浔戎?，可以?jì)算出已知標(biāo)準(zhǔn)樣品的反射率。為了避免樣品反射率引起的錯(cuò)誤，樣品和標(biāo)準(zhǔn)品應(yīng)具有相同的反射率。雙光束系統(tǒng)可以用來(lái)消除這種潛在的測(cè)量誤差源。探測(cè)器安裝在一個(gè)90度的端口上。

總流量的測(cè)量：
光源(如燈)產(chǎn)生的總光通量是通過(guò)將光源置于光學(xué)元件內(nèi)部來(lái)測(cè)量的，光線被球壁多次反射，直到被光電探測(cè)器探測(cè)到。這種光度概念在工業(yè)中廣泛用于比較光源的流明輸出，以進(jìn)行制造質(zhì)量控制。這種配置所需的其他基本元件包括明視覺(jué)響應(yīng)檢測(cè)器和漫射器。

積分球透射比的測(cè)量：
入射到樣品上并穿過(guò)樣品的光稱為透光率。如果樣品具有低散射性(如干凈的稀釋溶液)，幾乎所有未被吸收的光都將被透射。除了反射率測(cè)量之外，使用積分球時(shí)要考慮的另一個(gè)重要因素是透射率測(cè)量。

光譜輻射通量的測(cè)量：
為了測(cè)量光源產(chǎn)生的光譜輻射通量，積分球與光譜輻射計(jì)一起使用。該配置與測(cè)量總光通量的配置相同，只是用光譜輻射計(jì)代替了光電探測(cè)器。此外，這種設(shè)置適用于測(cè)量顯色指數(shù)、相關(guān)色溫和色度坐標(biāo)。

測(cè)試成像傳感器：
球形端口允許該光學(xué)元件用作均勻的光源漫射體，來(lái)自漫射源的均勻輻照度可用于測(cè)試成像系統(tǒng)，如CCD相機(jī)或陣列探測(cè)器。這種應(yīng)用的設(shè)置是通過(guò)將燈放置在球體內(nèi)部來(lái)實(shí)現(xiàn)的。燈的選擇取決于所需的輻射度。對(duì)于這種配置，不需要檢測(cè)器。

激光功率測(cè)量：
球體廣泛用于實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)中的激光功率測(cè)量，這些光學(xué)元件適用于測(cè)試高功率和低功率工業(yè)激光器。進(jìn)行激光功率測(cè)量時(shí)，正確使用擋板有助于防止直接看到激光熱點(diǎn)?？臻g積分使得積分球成為測(cè)試激光二極管和其他呈現(xiàn)非對(duì)稱和發(fā)散特性的設(shè)備的合適選擇。此外，球體涂層的高反射率有助于保護(hù)表面材料免受極端高溫的影響。

測(cè)試固態(tài)照明產(chǎn)品：
LED燈和其他固態(tài)照明產(chǎn)品的性能特征是通過(guò)測(cè)試和評(píng)估光源產(chǎn)生的光效和總光通量獲得的，使用積分球可以獲得比色數(shù)據(jù)和總光通量的精確測(cè)量。盡管這些光學(xué)元件能夠精確測(cè)量上述參數(shù)，但是它們不能測(cè)量光束的空間分布。為了測(cè)量這些光源的性能特征，球體通常與測(cè)角光度計(jì)一起使用。測(cè)角光度計(jì)可以精確測(cè)量空間分布。

積分球的總的光通量測(cè)試：
積分球包括最少兩部分—一部分用于樣品，另部分用于探測(cè)器。探測(cè)器為輻射通量而校準(zhǔn)，但基本是測(cè)試球內(nèi)表面照度的。使用積分球測(cè)量LED光通量，需要根據(jù)LED的封裝尺寸及類型。

積分球要滿足下面要求以保證所有的曲面都具有相同的照度（測(cè)試區(qū)域的照度值將代表整個(gè)球的照度值）：
探測(cè)接口處與球直徑比值最大1:3；
忽略樣品與樣品接口或者輔助燈的光線自吸收；
內(nèi)涂層具有高的反射與漫射系數(shù)（BaSO4）；
符合CIE 127:2007以及IES LM-79所定義的其他流明測(cè)試條件；

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，存在三種不同的積分球測(cè)試配置：
2π配置：樣品放置在積分球內(nèi)表面—可以用于LEDs這樣沒(méi)有反向光線。經(jīng)常用于單顆LED與LED陣列
4π配置：樣品通過(guò)接口，放置在積分球內(nèi)部中央—常用于固體照明光源，必須使用輔助燈以補(bǔ)償樣品與連接器的光吸收。
部分光通量測(cè)試配置：樣品被安置于樣品接口一定距離處—在接口前一個(gè)精確孔徑定義為一個(gè)立體角。

LPCE-2高精度光譜輻射計(jì)&積分球系統(tǒng)主要測(cè)試節(jié)能燈，熒光燈，HID燈（如高壓鈉燈和高壓汞燈），冷陰極熒光燈和LED燈。LED的質(zhì)量應(yīng)通過(guò)檢查其光色電參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。此系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果滿足CIE177，CIE-13.3,CIE-84,ANSI-C78.377, GB/T 24824,IESNA-LM-63-2,Optical-Engineering-49-3-033602,(EU) 2019/2015,LM-80和LM-79光度和色度測(cè)試要求。LPCE-2系統(tǒng)采用LMS-9000C高精度快速光譜輻射計(jì)或LMS-9500C科學(xué)級(jí)快速光譜輻射計(jì)，一次成型技術(shù)生產(chǎn)的新型帶載臺(tái)積分球，及其它相關(guān)設(shè)備。一次成型積分球的測(cè)試精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)拼接積分球。

LED CCD快速光色電綜合測(cè)試系統(tǒng)

審核編輯 黃宇