Source lumineuse homogène à sphère intégrante – étalon de luminance et de radiance
Les étalons de luminance et de radiance Opsytec sont des sources lumineuses homogènes basées sur une sphère intégrante qui émettent de manière uniforme et quasi parfaitement lambertienne sur toute leur surface émettrice. Ils sont utilisés en photométrie et en radiométrie, notamment pour l'étalonnage et la caractérisation de caméras et d'appareils de mesure optiques, ainsi que pour la détermination des propriétés de réflexion, de transmission et d'absorption des matériaux. Des diamètres de 75 mm à 2500 mm sont disponibles avec des revêtements en sulfate de baryum, en PTFE ou en or.
Les grandeurs sous-jacentes sont expliquées dans Grandeurs radiométriques.
Le mode de fonctionnement repose sur le principe de la sphère intégrante. La sphère intégrante se compose d'une structure sphérique creuse dotée d'une surface intérieure hautement réfléchissante. Cette surface est recouverte d'un revêtement diffusant réfléchissant en sulfate de baryum, en PTFE ou en or, qui, selon le matériau et la longueur d'onde, diffuse jusqu'à 99 % de la lumière incidente. Cette propriété permet à la sphère de répartir la lumière de manière homogène dans toutes les directions et d'éliminer les effets directionnels.
Pour les étalons de luminance et de radiance, les sources lumineuses sont positionnées à l'extérieur et éclairent l'intérieur de la sphère.
Chaque sphère intégrante Opsytec est fabriquée selon les exigences individuelles du client afin de garantir des performances optimales pour des applications spécifiques.
Une autre caractéristique des étalons de luminance et de radiance d'Opsytec Dr. Gröbel GmbH est leur capacité à intégrer plusieurs sources lumineuses simultanément. Celles-ci peuvent être exploitées, au choix, individuellement ou par groupes, et peuvent être atténuées ou équipées d'un diaphragme mécanique manuel ou motorisé. Des caches sont utilisés lorsque les niveaux de luminance et de radiance doivent être ajustés, mais que les lampes ne peuvent pas être atténuées ou modifiées spectralement.
Exemples de référence : luminance et homogénéité
Deux étalons réalisés montrent la luminance et l'homogénéité qu'atteint une sphère intégrante utilisée comme source lumineuse homogène :
| Configuration | Sources lumineuses | Luminance | Homogénéité |
|---|---|---|---|
| Sphère de 300 mm, ouverture de sortie de 50 mm, sulfate de baryum | 4 lampes halogènes (max. 8) | 12 000 cd/m² | supérieure à 99,5 % sur toute la surface |
| Sphère de 2500 mm, ouverture de sortie de 1200 mm, PTFE | 25 lampes halogènes de 1000 W chacune, dont une avec diaphragme à iris motorisé | 76 000 cd/m² | supérieure à 98 % sur la surface utile |
L'ouverture de sortie occupe environ 0,7 % de la surface intérieure de la sphère pour la sphère de 300 mm et environ 6 % pour la sphère de 2500 mm. Plus la surface de sortie est grande par rapport à la sphère, plus il est difficile de maintenir l'homogénéité.
Calculer individuellement la luminance énergétique et la luminance lumineuse
Gratuit dans le navigateur, sans inscription requise.
La luminance et la radiance qu'atteint une sphère intégrante dépendent du diamètre, du revêtement, de la taille des ouvertures et de la configuration des lampes. Le calculateur indique la radiance, la luminance et la radiance spectrique à l'ouverture de sortie – avec sulfate de baryum, PTFE ou or – et fournit une première conception avec vue 3D et rapport PDF avant que nous examinions ensemble les détails.
Les lampes suivantes sont possibles comme sources de lumière homogènes pour les étalons de luminance ou de radiance :
Les lampes halogènes sont couramment utilisées car elles offrent un spectre continu dans le domaine visible. Elles sont idéales pour les applications qui nécessitent une haute fidélité des couleurs et un spectre continu. Les lampes halogènes sont également disponibles dans différentes puissances, ce qui permet une flexibilité de choix.
Les diodes électroluminescentes (LED) sont de plus en plus utilisées pour les étalons de luminance et de radiance. Les LED offrent plusieurs avantages, notamment une longue durée de vie, une efficacité énergétique et la possibilité de sélectionner des longueurs d'onde spécifiques. Les LED permettent un contrôle précis de l'intensité lumineuse et un temps de réponse rapide, ce qui les rend particulièrement attrayantes pour les applications modernes. La luminance obtenue est plus élevée que celle des sphères intégrantes classiques équipées de lampes halogènes.
Les lampes au deutérium produisent un spectre continu d'environ 200 à 400 nm, ce qui les rend idéales pour les applications nécessitant un rayonnement UV.
Les émetteurs IR, tels que les émetteurs au tungstène, produisent un spectre continu avec un maximum dans le proche à moyen infrarouge et sont souvent utilisés en spectroscopie IR et en thermographie. Des émetteurs IR sont également disponibles pour les applications sous vide.
Ces lampes sont utilisées comme étalons de luminance et de radiance dans les applications suivantes de sources de lumière homogènes :
- Étalonnage d'appareils de mesure de luminance et de radiance
- Génération d'une source de lumière homogène avec des valeurs de luminance définies pour la caractérisation de systèmes de caméras
- Fourniture de valeurs de référence pour le contrôle qualité dans l'industrie de l'éclairage
- Soutien à la recherche et au développement dans le domaine de l'optique et de la photométrie
- Caractérisation de la réflexion, de la transmission et de l'absorption, où un éclairage uniforme garantit la fiabilité des résultats.
Caractéristiques techniques, accessoires et supports pour étalons de luminance / de radiance
| Diamètre | 75 mm - 2500 mm |
| sur demande, selon spécifications client | |
| Revêtement | Sulfate de baryum (BaSO4) |
| PTFE | |
| Or | |
| Longueurs d'onde | BaSO4 300–2400 nm |
| PTFE 200–2500 nm | |
| Or 0,7–20 µm | |
| Orifices | 1 (standard) |
| Orifices pour lampe | 1–25 |
| Accessoires | Unité de commande UControl |
| Capteurs RMD | |
| Spectromètre | |
| Ouvertures d'orifice |
Numéros de commande, contenu de la livraison, accessoires et versions
| Revêtement | Plage de longueur d'onde |
|---|---|
| Sulfate de baryum (BaSO₄) | 300 à 2 400 nm |
| PTFE | 200 à 2 500 nm |
| Or | 0,7 à 20 µm |
Le revêtement détermine la plage de longueur d'onde utilisable. Si vous n'êtes pas sûr du revêtement adapté, nous serons heureux de vous conseiller.
| Diamètre intérieur | Remarque |
|---|---|
| 75 mm | |
| 100 mm | |
| 150 mm | |
| 300 mm | |
| 500 mm | |
| 600 mm | |
| 800 mm | |
| 1000 mm | |
| selon spécifications du client | merci de le préciser lors de votre demande |
Les numéros de commande des sphères sont indiqués sur la page sphères intégrantes ; un ensemble standard comprend la sphère, la lampe et la commande, assemblés selon votre tâche de mesure.
| Nombre | Remarque |
|---|---|
| 1 à 25 | selon la luminance requise |
Disponibles en accessoires : l'unité de commande UControl, les capteurs RMD, les spectromètres et les chicanes de port.
L'exemple montre un étalon de luminance avec un port de sortie de 1200 mm et un diamètre de 2500 mm. 25 lampes halogènes (1000 W chacune) ont été utilisées, dont une avec un diaphragme à iris motorisé. La luminance de la grande sphère intégrante est de 76 000 cd/m². L'homogénéité est supérieure à 98 % sur la surface à réaliser. matériau : PTFE
Questions fréquentes sur les sources lumineuses homogènes
Très élevée, à condition que l'ouverture de sortie soit petite par rapport à la sphère. Un étalon de luminance Opsytec d'un diamètre de 300 mm avec une ouverture de sortie de 50 mm atteint une homogénéité supérieure à 99,5 % sur toute la surface, un étalon de radiance d'un diamètre de 2500 mm avec une ouverture de sortie de 1200 mm plus de 98 % sur la surface utile. Plus l'ouverture de sortie est grande par rapport à la sphère, plus il est difficile de maintenir cette homogénéité.
Un étalon de luminance indique la luminance en cd/m², c'est-à-dire le rayonnement pondéré par l'efficacité lumineuse spectrale V(λ) de l'œil ; il sert à l'étalonnage de caméras et de luminancemètres dans le domaine visible. Un étalon de radiance indique la radiance en W/(m²·sr) ou, sous forme spectrale, en W/(m²·sr·nm) et n'est pas lié à V(λ) – avec une lampe au deutérium ou un émetteur IR, également pour des applications UV et IR. Tous deux reposent sur la même sphère intégrante ; la source lumineuse et le revêtement déterminent le domaine spectral.
Le diamètre de la sphère découle de l'ouverture de sortie, car l'homogénéité dépend du rapport entre la surface de l'ouverture et la surface intérieure de la sphère. Avec une ouverture de sortie de 50 mm dans une sphère de 300 mm, ce rapport est d'environ 0,7 % et l'homogénéité est supérieure à 99,5 % ; avec une ouverture de sortie de 1200 mm dans une sphère de 2500 mm, il est d'environ 6 % pour une homogénéité de plus de 98 %. Opsytec fabrique des étalons de luminance et de radiance de 75 mm à 2,5 m ; le calculateur de sphère intégrante de cette page calcule la luminance et la radiance qu'atteint une conception.
Publications utilisant les sphères intégrantes Opsytec
Nous ne tenons pas de bibliographie distincte pour cet appareil : les publications citent en général la famille de produits, pas le modèle. Voici les 3 travaux les plus récents utilisant des sphères intégrantes Opsytec.
| Titre | Auteurs | Revue | Année |
|---|---|---|---|
| Luminescence and Photochromism in Lanthanide‐Doped Hackmanites | Baggott, J.; Tuomisto, M.; Williams, J. A. G. et al. | Advanced Optical Materials | 2026 |
| Customizing Tactile and Visual Perceptions of Organic Light–Emitting Diodes by Surface Coatings | Buhl, J.; Cojocaru, A.; Gerken, M. | Advanced Intelligent Systems | 2021 |
| Design of Instrumentation & Control and Optical Table Instruments for the Divertor Flow Monitor Diagnostic at ITER | — | — | — |
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Les fiches techniques sont disponibles en allemand et en anglais. La version anglaise fait foi.
