ल्यूमिनेंस और रेडियंस के लिए समाकलन गोला डिज़ाइन

एक समाकलन गोला अपनी विसरित परावर्तक, आदर्श रूप से लैम्बर्शियन आंतरिक परत पर कई परावर्तनों के माध्यम से प्रविष्ट प्रकाश को मिश्रित करता है। कुछ ही परावर्तनों के बाद गोले की दीवार लगभग एकसमान रूप से प्रदीप्त हो जाती है, और आउटपुट पोर्ट एक समांगी दीप्तिमान क्षेत्र बनाता है। सिमुलेशन इस व्यवहार को शास्त्रीय गोला सिद्धांत से मॉडल करता है: हैलोजन लैंपों के विकिरण फ्लक्स को एक विशिष्ट रंग तापमान वाले प्लांकियन विकिरक के रूप में मॉडल किया जाता है और गोला गुणक द्वारा प्रति तरंगदैर्घ्य प्रवर्धित किया जाता है:

सूत्र: M(λ) = ρ(λ) / (1 − ρ(λ) · (1 − f))

यहाँ ρ(λ) परत का वर्णक्रमीय परावर्तन है और f गोले की सतह का वह भाग है जो पोर्ट खुलावों द्वारा घेरा गया है। गणना वास्तविक Opsytec परतों पर मापे गए परावर्तन स्पेक्ट्रा का उपयोग करते हुए 250 से 2500 nm तक 1 nm चरणों में चलती है।

आउटपुट पोर्ट पर वर्णक्रमीय रेडियंस सभी लैंपों के कुल फ्लक्स Φ(λ), गोला सतह A और गोला गुणक से प्राप्त होता है:

सूत्र: L(λ) = Φ(λ) · ρ(λ) · M(λ) / (π · A)

अतिरिक्त गुणक ρ(λ) उस बैफल पर एक परावर्तन को दर्शाता है जो लैंप और आउटपुट पोर्ट के बीच प्रत्यक्ष दृश्य को अवरुद्ध करता है। W/(m²·sr) में रेडियंस L, 250–2500 nm पर समाकलन करने से प्राप्त होता है। चूँकि गोले की दीवार लैम्बर्शियन ढंग से उत्सर्जन करती है, इसलिए रेडियंस देखने के कोण से स्वतंत्र होता है — समाकलन गोला एक समांगी, कोण-स्वतंत्र विकिरण स्रोत के रूप में कार्य करता है।

चमकीलेपन (ल्यूमिनेंस) के लिए, वर्णक्रमीय रेडियंस को मानव नेत्र के दीप्ति क्षमता फलन V(λ) (CIE 1924, फोटोपिक) से भारित किया जाता है:

सूत्र: Lv = 683 lm/W · ∫ L(λ) · V(λ) dλ

cd/m² में प्राप्त परिणाम यह बताता है कि निर्गम द्वार आँख को या प्रकाशमितीय रूप से भारित कैमरे को कितना चमकीला दिखाई देता है। प्रत्येक लैंप का दीप्ति फ्लक्स नाममात्र शक्ति और सामान्य दक्षता (lm/W) से निर्धारित किया जाता है; डिम करने पर यह (P/P_nom)^2.2 के अनुसार अत्यधिक अनुपात में घटता है — जो हैलोजन लैंपों के वास्तविक डिमिंग व्यवहार से मेल खाता है।

रेडियंस गोले की सतह के व्युत्क्रमानुपाती होता है और इस प्रकार 1/D² के अनुसार बदलता है: दोगुने बड़े आकार का गोला समान लैंपों के साथ केवल एक-चौथाई रेडियंस देता है, लेकिन प्रकाश को बेहतर ढंग से मिश्रित करता है और अधिक पोर्ट के लिए जगह प्रदान करता है। प्रत्येक पोर्ट ओपनिंग गोले से प्रकाश निकाल देती है: जैसे-जैसे पोर्ट अनुपात f बढ़ता है, गोला गुणक स्पष्ट रूप से घटता जाता है। एक सामान्य नियम के रूप में f को 5 % से नीचे रहना चाहिए — इससे अधिक होने पर गोला सिद्धांत तेज़ी से अशुद्ध होता जाता है और सिमुलेशन एक चेतावनी दिखाता है। लैंप पोर्ट, आउटपुट पोर्ट के चारों ओर 35° के शंकु पर घूर्णी सममिति में व्यवस्थित होते हैं।

चूँकि प्रकाश कई परावर्तनों से गुज़रता है, इसलिए परावर्तनांक एक शक्तिशाली लीवर की तरह कार्य करता है: ρ = 1 के निकट, एक प्रतिशत बिंदु भी परिणाम को काफी बदल देता है। f = 2 % पर, ρ = 98 % लगभग 25 का गुणक देता है, जबकि ρ = 94 % केवल लगभग 12 देता है – यानी लगभग दो गुना का अंतर। ऑप्टिकल PTFE संपूर्ण UV/VIS/NIR रेंज में लगभग 99 % परावर्तित करता है, बेरियम सल्फेट लगभग 97–98 %, स्वर्ण 500 nm से नीचे केवल लगभग 25 % परावर्तित करता है परंतु 800 nm से ऊपर 95 % से अधिक। यह सिमुलेशन इन तीन कोटिंग्स के मापित स्पेक्ट्रा और जीर्णन तथा प्रयोग के लिए 2 % के व्यावहारिक डिरेटिंग का उपयोग करता है।

• आदर्श रूप से लैम्बर्शियन, स्थानिक रूप से समांगी कोटिंग; पूर्णतः अवशोषक खुलावों के रूप में पोर्ट; बैफल पर ठीक एक अतिरिक्त परावर्तन
• स्थिर रंग तापमान और सामान्य दक्षता वाले प्लांकियन विकिरक के रूप में हैलोजन लैंप; डिमिंग वक्र (P/P_nom)^2.2
• कोई रे ट्रेसिंग नहीं — लैंप फिलामेंट, सॉकेट और बैफल ज्यामिति को स्थानिक रूप से हल नहीं किया गया है; तापमान और जीर्णन प्रभाव केवल समतल डेरेटिंग के माध्यम से

इसलिए परिणाम डिज़ाइन प्रयोजनों के लिए दिशानिर्देशक आंकड़े हैं — बिना किसी गारंटी के और मापन का विकल्प नहीं। अनुरोध पर, Opsytec अपनी स्वयं की प्रकाश प्रयोगशाला में वास्तविक गोले का अंशांकित मापन करता है।

चयन हेतु अंगूठे के नियम: छोटे और मध्यम गोलों के लिए यूवी से एनआईआर तक ऑप्टिकल PTFE पहली पसंद है — उच्चतम परावर्तन और दीर्घकालिक स्थिरता के साथ। बेरियम सल्फेट विशेष रूप से बड़े गोलों के लिए उपयुक्त है, क्योंकि इस पेंट को बड़े क्षेत्रों पर किफायती ढंग से लगाया जा सकता है। स्वर्ण (गोल्ड) लगभग 800 nm से ऊपर के NIR/IR अनुप्रयोगों के लिए कोटिंग है। व्यास उच्च रेडियंस (छोटा गोला) तथा अच्छी एकरूपता या अधिक पोर्ट (बड़ा गोला) के बीच संतुलन से तय होता है। Opsytec Dr. Gröbel 25 mm से 2.5 m व्यास तक के कस्टम समाकलन गोले बनाता है — बैफल्स, मनमाने पोर्ट विन्यास और उपयुक्त प्रकाश स्रोतों के साथ: Opsytec द्वारा ल्यूमिनेंस और रेडियंस मानक

गोल्ड — लगभग 800 nm से ऊपर यह 95 % से अधिक परावर्तन करता है और दीर्घकाल में रासायनिक रूप से स्थिर है। 500 nm से नीचे इसका परावर्तन लगभग 25 % तक गिर जाता है; यूवी और VIS अनुप्रयोगों के लिए, ऑप्टिकल PTFE या बेरियम सल्फेट सही विकल्प हैं।

यह सिमुलेशन मापे गए परावर्तन स्पेक्ट्रा के साथ शास्त्रीय गोला सिद्धांत पर आधारित दिशासूचक डेटा प्रदान करता है और वास्तविक Opsytec गोलों के अनुभव मूल्यों के विरुद्ध अंशांकित है। निर्माण सहनशीलता, बैफल ज्यामिति और लैंप प्रकीर्णन को सरलीकृत रूप में मॉडल किया गया है — केवल वास्तविक गोले का मापन ही बाध्यकारी है।

अंतःक्षेपित ल्यूमिनस फ्लक्स गोला सतह पर फैलता है, जो व्यास के वर्ग के अनुपात में बढ़ती है। व्यास को दोगुना करने का अर्थ है रेडियंस का लगभग एक-चौथाई रह जाना — इसके बदले बेहतर एकरूपता और पोर्ट्स के लिए अधिक स्थान मिलता है।

जी हाँ। Opsytec 25 mm से 2.5 m व्यास तक के कस्टम समाकलन गोले निर्मित करती है और अनुरोध पर उन्हें अपनी स्वयं की प्रकाश प्रयोगशाला से मापीय अनुरेखणीय अंशांकन के साथ आपूर्ति करती है।