積分球是一個(gè)內(nèi)壁涂有白色漫反射材料的空腔球體，又稱光度球，光通球等。 球壁上開(kāi)一個(gè)或幾個(gè)窗孔，用作進(jìn)光孔和放置光接收器件的接收孔。積分球的內(nèi)壁應(yīng)是良好的球面，通常要求它相對(duì)于理想球面的偏差應(yīng)不大于內(nèi)徑的0.2%。球內(nèi)壁上涂以理想的漫反射材料，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硫酸鋇，將它和膠質(zhì)粘合劑混合均勻后，噴涂在內(nèi)壁上。氧化鎂涂層在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)的光譜反射比都在99%以上，這樣，進(jìn)入積分球的光經(jīng)過(guò)內(nèi)壁涂層多次反射，在內(nèi)壁上形成均勻照度。當(dāng)積分球用于顏色測(cè)量?jī)x器時(shí)，球體會(huì)有多個(gè)開(kāi)孔，結(jié)構(gòu)示意圖如下圖。具體包括光孔，用于光源進(jìn)入球體；測(cè)量孔，與被測(cè)物體緊密接觸；接收器孔，在測(cè)量孔對(duì)面，一般與被測(cè)樣品表面的法線呈8。夾角，用于采集物體的反射光；鏡面反射孔，位于與接收器孔相對(duì)于法線對(duì)稱的地方，這個(gè)孔可以關(guān)閉和打開(kāi)，并放置光吸收阱，用來(lái)控制鏡面反射光的采集（SPIN，Specular Included）與排除（SPEX，Specular Excluded）。積分球?qū)τ谠u(píng)估光源的顯色指數(shù)、色品坐標(biāo)等色彩相關(guān)參數(shù)尤為有效。QE輻射定標(biāo)廠家
下文將從原理、用途及典型場(chǎng)景三方面展開(kāi)說(shuō)明。積分球的工作原理：1. 基本結(jié)構(gòu)與材料特性?：積分球通常為空心球體，內(nèi)壁涂覆高反射率的漫反射材料（如硫酸鋇或聚四氟乙烯），反射率可達(dá)98%以上。球壁設(shè)有多個(gè)開(kāi)口，分別用于放置待測(cè)光源、探測(cè)器或輔助光源。這種設(shè)計(jì)使光線在球體內(nèi)經(jīng)過(guò)多次反射后形成均勻的漫射光場(chǎng)。?2. 光場(chǎng)均勻化過(guò)程?：當(dāng)光源從輸入孔進(jìn)入積分球后，光線會(huì)在內(nèi)壁反復(fù)反射和散射。由于涂層的朗伯體特性（各方向反射光強(qiáng)度一致），光線分布逐漸均勻化，較終在球內(nèi)形成穩(wěn)定的均勻光場(chǎng)。?3. 消除方向性誤差的優(yōu)勢(shì)?：傳統(tǒng)光學(xué)測(cè)量易受光源方向性影響，而積分球通過(guò)漫反射原理消除這一干擾，確保測(cè)量結(jié)果只反映光源本身的輻射特性。亮度太陽(yáng)光模擬器定制積分球的設(shè)計(jì)考慮了熱管理，確保長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試時(shí)光源不會(huì)過(guò)熱損壞。
測(cè)量結(jié)果與幾何結(jié)構(gòu)解耦：由于均勻性，測(cè)量結(jié)果（探測(cè)器讀數(shù)）主要取決于樣品的總反射光通量（或漫反射光通量），而對(duì)樣品反射光的具體方向分布不敏感（只要所有反射光都進(jìn)入了球腔）。這正是測(cè)量總反射率（8°/d或 d/8° 幾何） 和 漫反射率（去鏡面） 的基礎(chǔ)。作為均勻光源：在球壁上開(kāi)一個(gè)輸出端口，該端口發(fā)出的光在空間角度上是高度均勻的（朗伯體特性），且光譜穩(wěn)定（涂層光譜中性好時(shí)）。這種均勻光源是光學(xué)傳感器（如相機(jī)、光譜儀）輻射定標(biāo)的理想工具。
當(dāng)一束輻通量為Φ（λ）的光源經(jīng)光孔進(jìn)入內(nèi)球半徑為R的積分球內(nèi)，經(jīng)涂層多次漫反射后，形成均勻照明。設(shè)除投射面外，其余內(nèi)壁任一點(diǎn)M處的總照度E（λ）可用下表示：式中：E（λ）為M點(diǎn)的總光譜幅照度；ρw（λ）為積分球內(nèi)壁的光譜反射比；Φ（λ）為進(jìn)入進(jìn)入積分球的光譜輻通量；R為積分球內(nèi)球半徑；f為積分球開(kāi)口球面面積與積分球總的內(nèi)反射表面積之比。式中，當(dāng)一束輻通量進(jìn)入理想積分球后，除投射面外，球內(nèi)表面任意點(diǎn)的照度（包括球壁開(kāi)口處球面上的照度）只是球的幾何尺寸、涂層的漫反射比、進(jìn)入球的輻通量的函數(shù)，而與位置無(wú)關(guān)。積分球不僅能測(cè)量點(diǎn)光源，還能對(duì)擴(kuò)展光源進(jìn)行精確的光學(xué)性能評(píng)估。
積分球的應(yīng)用：在光源測(cè)試領(lǐng)域，積分球擁有普遍的應(yīng)用場(chǎng)景，主要包括以下方面：1. 光源評(píng)估：通過(guò)測(cè)量光源發(fā)出的光線，可評(píng)估光源的發(fā)光特性，如光通量、色溫與顯色指數(shù)等。2. 光譜分析：利用積分球測(cè)量不同波長(zhǎng)的光線，可以獲取光源的光譜信息，從而了解光源的光譜特性。3. 環(huán)境光測(cè)量：在室內(nèi)照明設(shè)計(jì)中，環(huán)境光對(duì)光源的影響需要考慮。通過(guò)使用積分球測(cè)量環(huán)境光，可以評(píng)估光源的光照強(qiáng)度和均勻性。4. 光強(qiáng)測(cè)量：通過(guò)測(cè)量光源發(fā)出的光強(qiáng)分布，可評(píng)估光源的功率分布和輸出特性。積分球可用于測(cè)量光纖輸出的光通量，評(píng)估光纖傳輸效率。QEHelios標(biāo)準(zhǔn)光源傳感器
積分球技術(shù)不斷進(jìn)步，新型涂層材料的應(yīng)用進(jìn)一步提升了測(cè)試精度。QE輻射定標(biāo)廠家
積分球是一個(gè)容器，用來(lái)吸收反射光線。當(dāng)反射光線穿過(guò)積分球時(shí)，它會(huì)被吸收并傳遞到儀器內(nèi)部的光學(xué)元件上。這些元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后將它們輸出到顯示器上。通過(guò)測(cè)量電信號(hào)的大小，我們就能得到顏色的數(shù)值。使用積分球的目的是使進(jìn)入它內(nèi)部的光，經(jīng)內(nèi)壁漫反射層多次反射后，在整個(gè)內(nèi)壁面上得到均勻的照度，并且該照度較入射光通量除以球內(nèi)壁面積的照度值大得多（可提高性噪比）。需要注意的是，在連續(xù)測(cè)量過(guò)程中，每次測(cè)量的時(shí)間為23秒，需根據(jù)實(shí)際測(cè)量次數(shù)來(lái)判斷是否達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。QE輻射定標(biāo)廠家
