测试光源光通量的积分球测试系统-电子发烧友网

积分球测试系统可以方便地测量光源光通量和辐射功率，进而用于测试各种照明产品。

什么是积分球：
积分球又称光通球，是具有高反射性内表面的空心球体，用来对处于球内或放在球外并靠近窗口处的试样对光的散射或发射进行收集的一种高效率器件。积分球内壁涂有白色漫反射材料，也就是漫反射系数接近于1的材料，常用的材料是氧化镁或者硫酸钡，一般与胶质粘结剂混合均匀后喷涂在内表面。积分球的基本原理是光通过采样口被积分球收集，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地形状、发散角度、及探测器上不同位置地响应度差异所造成地测量误差。

球体在光度学中有广泛的应用，在大多数应用中，这些通用的光学元件与其他光电设备如光度计和辐射计一起使用。在研究实验室里，积分球可用于测量材料的透射率或反射率。球体也通常用于电子成像设备的校准和光测量。

积分球反射率测量方法:
将样品保持在0度端口中，并用入射光束照射，以确定通过180度端口的反射率。球体在空间上整合总反射辐射，并用挡板检测器进行测量。反射的镜面辐射可以通过利用样本保持器来清理，该样本保持器使用垂直入射来反射任何入射的镜面辐射。
“镜面加漫反射”反射率可以使用8入射样品架来测量。通过测量两者并取其比值，可以计算出已知标准样品的反射率。为了避免样品反射率引起的错误，样品和标准品应具有相同的反射率。双光束系统可以用来消除这种潜在的测量误差源。探测器安装在一个90度的端口上。

总流量的测量：
光源(如灯)产生的总光通量是通过将光源置于光学元件内部来测量的，光线被球壁多次反射，直到被光电探测器探测到。这种光度概念在工业中广泛用于比较光源的流明输出，以进行制造质量控制。这种配置所需的其他基本元件包括明视觉响应检测器和漫射器。

积分球透射比的测量：
入射到样品上并穿过样品的光称为透光率。如果样品具有低散射性(如干净的稀释溶液)，几乎所有未被吸收的光都将被透射。除了反射率测量之外，使用积分球时要考虑的另一个重要因素是透射率测量。

光谱辐射通量的测量：
为了测量光源产生的光谱辐射通量，积分球与光谱辐射计一起使用。该配置与测量总光通量的配置相同，只是用光谱辐射计代替了光电探测器。此外，这种设置适用于测量显色指数、相关色温和色度坐标。

测试成像传感器：
球形端口允许该光学元件用作均匀的光源漫射体，来自漫射源的均匀辐照度可用于测试成像系统，如CCD相机或阵列探测器。这种应用的设置是通过将灯放置在球体内部来实现的。灯的选择取决于所需的辐射度。对于这种配置，不需要检测器。

激光功率测量：
球体广泛用于实验室和工业中的激光功率测量，这些光学元件适用于测试高功率和低功率工业激光器。进行激光功率测量时，正确使用挡板有助于防止直接看到激光热点。空间积分使得积分球成为测试激光二极管和其他呈现非对称和发散特性的设备的合适选择。此外，球体涂层的高反射率有助于保护表面材料免受极端高温的影响。

测试固态照明产品：
LED灯和其他固态照明产品的性能特征是通过测试和评估光源产生的光效和总光通量获得的，使用积分球可以获得比色数据和总光通量的精确测量。尽管这些光学元件能够精确测量上述参数，但是它们不能测量光束的空间分布。为了测量这些光源的性能特征，球体通常与测角光度计一起使用。测角光度计可以精确测量空间分布。

积分球的总的光通量测试：
积分球包括最少两部分—一部分用于样品，另部分用于探测器。探测器为辐射通量而校准，但基本是测试球内表面照度的。使用积分球测量LED光通量，需要根据LED的封装尺寸及类型。

积分球要满足下面要求以保证所有的曲面都具有相同的照度（测试区域的照度值将代表整个球的照度值）：
探测接口处与球直径比值最大1:3；
忽略样品与样品接口或者辅助灯的光线自吸收；
内涂层具有高的反射与漫射系数（BaSO4）；
符合CIE 127:2007以及IES LM-79所定义的其他流明测试条件；

根据标准，存在三种不同的积分球测试配置：
2π配置：样品放置在积分球内表面—可以用于LEDs这样没有反向光线。经常用于单颗LED与LED阵列
4π配置：样品通过接口，放置在积分球内部中央—常用于固体照明光源，必须使用辅助灯以补偿样品与连接器的光吸收。
部分光通量测试配置：样品被安置于样品接口一定距离处—在接口前一个精确孔径定义为一个立体角。

LPCE-2高精度光谱辐射计&积分球系统主要测试节能灯，荧光灯，HID灯（如高压钠灯和高压汞灯），冷阴极荧光灯和LED灯。LED的质量应通过检查其光色电参数进行测试。此系统测试结果满足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光度和色度测试要求。LPCE-2系统采用LMS-9000C高精度快速光谱辐射计或LMS-9500C科学级快速光谱辐射计，一次成型技术生产的新型带载台积分球，及其它相关设备。一次成型积分球的测试精度远远高于传统拼接积分球。