مصدر إضاءة متجانس بكرة مُكامِلة – معيار السطوع والإشعاع
معايير السطوع والإشعاع من Opsytec هي مصادر إضاءة متجانسة تعتمد على الكرة المُكامِلة، تُصدر إشعاعاً منتظماً وشبه مثالي من نوع لامبرت عبر كامل سطحها المُصدِر. تُستخدَم في القياسات الفوتومترية والراديومترية، وبخاصة في معايرة وتوصيف الكاميرات وأجهزة القياس البصرية، وفي تحديد خصائص الانعكاس والنفاذية والامتصاص للمواد. تتوفر أقطار من 75 mm إلى 2500 mm بطلاءات من كبريتات الباريوم أو PTFE أو الذهب.
الكميات الأساسية موضّحة في الكميات الراديومترية.
يعتمد مبدأ التشغيل على مبدأ الكرة المُكامِلة. تتكوّن الكرة المُكامِلة من بنية كروية مجوّفة ذات سطح داخلي عالي الانعكاسية. يُطلى هذا السطح بطلاء عاكس منتشر من كبريتات الباريوم أو PTFE أو الذهب، يُشتِّت – تبعاً للمادة والطول الموجي – ما يصل إلى 99% من الضوء الساقط. تتيح هذه الخاصية للكرة توزيع الضوء بالتساوي في جميع الاتجاهات والقضاء على التأثيرات الاتجاهية.
بالنسبة لمعايير السطوع ومعايير الإشعاع، توضَع مصادر الضوء خارج الكرة وتُسلَّط نحو داخلها.
يتم تصنيع كل كرة مُكامِلة من Opsytec وفقاً لمتطلبات العميل الفردية لضمان أفضل أداء في التطبيقات المحددة.
وميزة أخرى لمعايير السطوع والإشعاع من Opsytec Dr. Gröbel GmbH هي قدرتها على دمج مصادر إضاءة متعددة في آن واحد. يمكن تشغيل هذه المصادر اختيارياً بشكل فردي أو ضمن مجموعات، ويمكن تعتيمها أو تجهيزها بحاجب ميكانيكي يدوي أو محرَّك. تُستخدَم الحواجب عندما يلزم تعديل مستويات السطوع والإشعاع مع تعذّر تعتيم المصابيح أو تغييرها طيفياً.
أمثلة مرجعية: السطوع والتجانس
يُظهر معياران تم تصنيعهما مستوى السطوع والتجانس الذي تحققه الكرة المُكامِلة بوصفها مصدر إضاءة متجانساً:
| التكوين | مصادر الضوء | السطوع | التجانس |
|---|---|---|---|
| كرة 300 mm، فتحة خروج 50 mm، كبريتات الباريوم | 4 مصابيح هالوجين (8 كحد أقصى) | 12,000 cd/m² | أكثر من 99.5% على كامل المساحة |
| كرة 2500 mm، فتحة خروج 1200 mm، PTFE | 25 مصباح هالوجين بقدرة 1000 W لكل منها، أحدها مزوّد بحاجب قزحي بمحرّك | 76,000 cd/m² | أكثر من 98% على المساحة القابلة للاستخدام |
تشغل فتحة الخروج نحو 0.7% من السطح الداخلي للكرة في الكرة ذات القطر 300 mm، ونحو 6% في الكرة ذات القطر 2500 mm. وكلما كبرت مساحة الخروج نسبةً إلى الكرة، صعُب الحفاظ على التجانس.
احسبوا الإشعاع واللمعان الضوئي بشكل فردي
مجانًا عبر المتصفح، دون الحاجة إلى التسجيل.
يعتمد السطوع والإشعاع اللذان تحققهما الكرة المُكامِلة على القطر والطلاء وحجم الفتحات وتكوين المصابيح. تعرض الحاسبة الإشعاع والسطوع والإشعاع الطيفي عند فتحة الخروج – مع كبريتات الباريوم أو PTFE أو الذهب – وتقدّم تصميماً أولياً يشمل عرضاً ثلاثي الأبعاد (3D) وتقريراً بصيغة PDF قبل أن نتناول التفاصيل معاً.
يمكن استخدام المصابيح التالية كمصادر ضوء متجانسة لمعايير اللمعان أو الإشعاع الطيفي:
تُستخدم مصابيح الهالوجين بشكل شائع لأنها توفر طيفاً مستمراً في النطاق المرئي. وهي مثالية للتطبيقات التي تتطلب دقة عالية في الألوان وطيفاً مستمراً. كما تتوفر مصابيح الهالوجين بقدرات كهربائية مختلفة، ما يتيح مرونة في الاختيار.
يتزايد استخدام الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) كمعايير للمعان والإشعاع الطيفي. وتوفر الثنائيات الباعثة للضوء عدة مزايا، منها طول العمر وكفاءة استهلاك الطاقة والقدرة على اختيار أطوال موجية محددة. كما تتيح الثنائيات الباعثة للضوء تحكماً دقيقاً في شدة الضوء وزمن استجابة سريعاً، ما يجعلها جذابة بشكل خاص للتطبيقات الحديثة. ويكون اللمعان المتحقق أعلى من ذلك الذي تحققه الكرات المُكامِلة التقليدية المزوّدة بمصابيح الهالوجين.
تُنتج مصابيح الديوتيريوم طيفاً مستمراً من حوالي 200 إلى 400 nm، ما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب أشعة فوق بنفسجية.
تُنتج أجهزة البث بالأشعة تحت الحمراء، مثل باعثات التنغستن، طيفاً مستمراً بحد أقصى في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة إلى المتوسطة، وتُستخدم غالباً في التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء والتصوير الحراري. كما تتوفر باعثات الأشعة تحت الحمراء لتطبيقات التفريغ (الفراغ).
تُستخدم هذه المصابيح كمعايير للمعان والإشعاع الطيفي في تطبيقات مصادر الضوء المتجانسة التالية:
- معايرة أجهزة القياس الخاصة باللمعان والإشعاع الطيفي
- توليد مصدر ضوء متجانس بقيم لمعان محددة لتوصيف أنظمة الكاميرات
- توفير قيم مرجعية لمراقبة الجودة في صناعة الإضاءة
- دعم البحث والتطوير في مجال البصريات والقياس الضوئي
- توصيف الانعكاس والنفاذية والامتصاص، حيث يضمن الإضاءة المتجانسة دقة النتائج.
البيانات التقنية والملحقات والحوامل لمعايير السطوع / الإشعاع الساطع
| القطر | 75 mm - 2500 mm |
| بحسب مواصفات العميل عند الطلب | |
| الطلاء | كبريتات الباريوم (BaSO4) |
| PTFE | |
| الذهب | |
| الأطوال الموجية | BaSO4 300–2400 nm |
| PTFE 200–2500 nm | |
| Gold 0.7–20 µm | |
| الفتحات | 1 (قياسي) |
| فتحات المصابيح | 1–25 |
| الملحقات | وحدة التحكم UControl |
| مستشعرات RMD | |
| مقياس الطيف | |
| فتحات المنافذ |
أرقام الطلب ونطاق التوريد والملحقات والإصدارات
| الطلاء | نطاق الطول الموجي |
|---|---|
| كبريتات الباريوم (BaSO₄) | من 300 إلى 2400 nm |
| بولي تترافلوروإيثيلين (PTFE) | من 200 إلى 2500 nm |
| الذهب | من 0.7 إلى 20 µm |
يحدد الطلاء نطاق الطول الموجي القابل للاستخدام. وإذا لم تكونوا متأكدين من الطلاء المناسب، يسعدنا تقديم المشورة لكم.
| القطر الداخلي | ملاحظة |
|---|---|
| 75 mm | |
| 100 mm | |
| 150 mm | |
| 300 mm | |
| 500 mm | |
| 600 mm | |
| 800 mm | |
| 1000 mm | |
| حسب طلب العميل | يُرجى ذكر ذلك ضمن استفساركم |
أرقام الطلب الخاصة بالكرات المُكامِلة مذكورة في صفحة الكرات المُكامِلة؛ يتكون النظام القياسي من الكرة والمصباح ووحدة التحكّم معاً، ويتم تجميعه بحسب مهمة القياس الخاصة بكم.
| العدد | ملاحظة |
|---|---|
| من 1 إلى 25 | حسب شدة الإشعاع المطلوبة |
متوفرة كملحقات: وحدة التحكم UControl، ومستشعرات RMD، ومقاييس الطيف، وحواجز المنافذ.
يوضح هذا المثال معيار سطوع إشعاعي بفتحة خرج قطرها 1200 mm وقطر إجمالي 2500 mm. تم استخدام 25 مصباحاً هالوجينياً (1000 W لكل منها)، أحدها مزوّد بحجاب قزحي (iris) مُحرَّك آلياً. تبلغ الإضاءة السطحية (Luminance) للكرة المُكامِلة الكبيرة 76,000 cd/m². وتزيد التجانس عن 98% على السطح المراد تحقيقه. المادة: PTFE
أسئلة شائعة حول مصادر الإضاءة المتجانسة
متجانسة جداً، شريطة أن تكون فتحة الخروج صغيرة مقارنةً بالكرة. يحقق معيار السطوع من Opsytec بقطر 300 mm وفتحة خروج 50 mm تجانساً يتجاوز 99.5% على كامل المساحة، ويحقق معيار الإشعاع بقطر 2500 mm وفتحة خروج 1200 mm أكثر من 98% على المساحة القابلة للاستخدام. وكلما كبرت فتحة الخروج نسبةً إلى الكرة، صعُب الحفاظ على هذا التجانس.
يحدد معيار السطوع السطوعَ بوحدة cd/m²، أي الإشعاع المرجَّح بالكفاءة الضوئية الطيفية للعين V(λ)؛ ويُستخدَم لمعايرة الكاميرات وأجهزة قياس السطوع في النطاق المرئي. أما معيار الإشعاع فيحدد الإشعاع بوحدة W/(m²·sr)، أو طيفياً بوحدة W/(m²·sr·nm)، ولا يرتبط بـ V(λ) – ومع مصباح الديوتيريوم أو باعث للأشعة تحت الحمراء يصلح أيضاً لتطبيقات الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. ويعتمد كلاهما على الكرة المُكامِلة نفسها؛ ويحدد مصدر الضوء والطلاء النطاق الطيفي.
يتحدد قطر الكرة بفتحة الخروج، لأن التجانس يعتمد على نسبة مساحة الفتحة إلى السطح الداخلي للكرة. فمع فتحة خروج 50 mm في كرة 300 mm تبلغ هذه النسبة نحو 0.7% ويتجاوز التجانس 99.5%؛ ومع فتحة خروج 1200 mm في كرة 2500 mm تبلغ نحو 6% مع تجانس يتجاوز 98%. تصنّع Opsytec معايير السطوع والإشعاع من 75 mm إلى 2.5 m؛ وتحسب حاسبة الكرة المُكامِلة في هذه الصفحة السطوع والإشعاع اللذين يحققهما التصميم.
منشورات استخدمت الكرات المُكامِلة من Opsytec
لا نحتفظ بقائمة مراجع منفصلة لهذا الجهاز بعينه – فالمنشورات عادةً ما تذكر عائلة المنتج لا الطراز. نعرض هنا أحدث 3 أعمال استُخدمت فيها الكرات المُكامِلة من Opsytec.
| العنوان | المؤلفون | المجلة | السنة |
|---|---|---|---|
| التلألؤ والتلوّن الضوئي في الهاكمانيت المطعّم باللانثانيدات | Baggott, J.; Tuomisto, M.; Williams, J. A. G. et al. | Advanced Optical Materials | 2026 |
| تخصيص الإدراك اللمسي والبصري للثنائيات العضوية الباعثة للضوء عبر الطلاءات السطحية | Buhl, J.; Cojocaru, A.; Gerken, M. | Advanced Intelligent Systems | 2021 |
| تصميم أدوات التحكم والقياس وأدوات الطاولة البصرية لتشخيص مراقب تدفّق المُحوّل في ITER | — | — | — |
Downloads
أوراق البيانات متاحة بالألمانية والإنجليزية، والنسخة الإنجليزية هي المعتمدة.
