Jednorodne źródło światła z kulą całkującą – wzorzec luminancji i radiancji
Wzorce luminancji i radiancji Opsytec to jednorodne źródła światła oparte na kuli całkującej, które emitują promieniowanie równomiernie i niemal doskonale zgodnie z prawem Lamberta na całej powierzchni emitującej. Są one stosowane w fotometrii i radiometrii, w szczególności do wzorcowania i charakteryzacji kamer oraz przyrządów pomiarowych optycznych, a także do wyznaczania właściwości odbicia, transmisji i absorpcji materiałów. Dostępne są średnice od 75 mm do 2500 mm z powłokami z siarczanu baru, PTFE lub złota.
Wielkości leżące u podstaw tego zjawiska są wyjaśnione w Wielkości radiometryczne.
Zasada działania opiera się na koncepcji kuli całkującej. Kula całkująca składa się z wydrążonej, kulistej struktury z wysoce odbijającą powierzchnią wewnętrzną. Powierzchnia ta jest pokryta rozpraszającą powłoką z siarczanu baru, PTFE lub złota, która w zależności od materiału i długości fali rozprasza do 99 % padającego światła. Właściwość ta umożliwia kuli równomierne rozprowadzenie światła we wszystkich kierunkach i eliminację efektów kierunkowych.
W przypadku wzorców luminancji i radiancji źródła światła są umieszczone na zewnątrz i świecą do wnętrza kuli.
Każda kula całkująca Opsytec jest wytwarzana zgodnie z indywidualnymi wymaganiami klienta, aby zapewnić optymalną wydajność dla konkretnych zastosowań.
Kolejną cechą wzorców luminancji i radiancji firmy Opsytec Dr. Gröbel GmbH jest możliwość jednoczesnej integracji wielu źródeł światła. Mogą one być opcjonalnie obsługiwane pojedynczo lub grupowo oraz ściemniane, a także wyposażone w ręczną lub zmotoryzowaną mechaniczną przesłonę. Przesłony stosuje się wtedy, gdy poziomy luminancji i radiancji muszą być regulowane, ale lampy nie mogą być ściemniane ani zmieniać się widmowo.
Przykłady referencyjne: luminancja i jednorodność
Dwa zrealizowane wzorce pokazują, jaką luminancję i jednorodność osiąga kula całkująca jako jednorodne źródło światła:
| Konfiguracja | Źródła światła | Luminancja | Jednorodność |
|---|---|---|---|
| Kula 300 mm, otwór wyjściowy 50 mm, siarczan baru | 4 lampy halogenowe (maks. 8) | 12 000 cd/m² | powyżej 99,5 % na całej powierzchni |
| Kula 2500 mm, otwór wyjściowy 1200 mm, PTFE | 25 lamp halogenowych po 1000 W, jedna z nich ze zmotoryzowaną przesłoną irysową | 76 000 cd/m² | powyżej 98 % na powierzchni użytkowej |
Otwór wyjściowy zajmuje około 0,7 % wewnętrznej powierzchni kuli w przypadku kuli 300 mm i około 6 % w przypadku kuli 2500 mm. Im większa jest powierzchnia wyjściowa w stosunku do kuli, tym trudniej utrzymać jednorodność.
Obliczanie promieniowania i luminancji indywidualnie
Bezpłatnie w przeglądarce, bez konieczności rejestracji.
Luminancja i radiancja, jakie osiąga kula całkująca, zależą od średnicy, powłoki, wielkości otworów i konfiguracji lamp. Kalkulator pokazuje radiancję, luminancję i widmową radiancję na otworze wyjściowym – dla siarczanu baru, PTFE lub złota – i dostarcza wstępny projekt z widokiem 3D i raportem PDF, zanim wspólnie przejdziemy do szczegółów.
Jako jednorodne źródła światła do wzorców luminancji lub radiancji można zastosować następujące lampy:
Lampy halogenowe są powszechnie stosowane, ponieważ oferują ciągłe widmo w zakresie widzialnym. Są idealne do zastosowań wymagających wysokiej wierności kolorów i ciągłego widma. Lampy halogenowe są również dostępne w różnych mocach, co zapewnia elastyczność wyboru.
Diody elektroluminescencyjne (LED) są coraz częściej stosowane jako wzorce luminancji i radiancji. Diody LED oferują szereg zalet, w tym długą żywotność, wydajność energetyczną oraz możliwość wyboru konkretnych długości fali. Diody LED umożliwiają precyzyjną kontrolę natężenia światła oraz szybki czas reakcji, co czyni je szczególnie atrakcyjnymi w nowoczesnych zastosowaniach. Uzyskiwana luminancja jest wyższa niż w przypadku konwencjonalnych kul całkujących z lampami halogenowymi.
Lampy deuterowe wytwarzają ciągłe widmo od około 200 do 400 nm, co czyni je idealnymi do zastosowań wymagających promieniowania UV.
Emitery IR, takie jak emitery wolframowe, wytwarzają ciągłe widmo z maksimum w zakresie bliskiej i średniej podczerwieni i są często stosowane w spektroskopii w podczerwieni oraz termografii. Emitery IR są również dostępne do zastosowań próżniowych.
Lampy te są stosowane jako wzorce luminancji i radiancji w następujących zastosowaniach jednorodnych źródeł światła:
- Wzorcowanie przyrządów pomiarowych do pomiaru luminancji i radiancji
- Generowanie jednorodnego źródła światła o określonych wartościach luminancji do charakteryzacji systemów kamer
- Dostarczanie wartości referencyjnych do kontroli jakości w przemyśle oświetleniowym
- Wspieranie badań i rozwoju w dziedzinie optyki i fotometrii
- Charakteryzacja odbicia, transmisji i absorpcji, gdzie jednolite oświetlenie zapewnia wiarygodność wyników.
Dane techniczne, akcesoria i uchwyty do wzorców luminancji / radiancji
| Średnica | 75 mm - 2500 mm |
| na życzenie Klienta | |
| Powłoka | Siarczan baru (BaSO4) |
| PTFE | |
| Złoto | |
| Długości fal | BaSO4 300–2400 nm |
| PTFE 200–2500 nm | |
| Złoto 0,7–20 µm | |
| Porty | 1 (standard) |
| Porty lampowe | 1–25 |
| Akcesoria | Jednostka sterująca UControl |
| Czujniki RMD | |
| Spektrometr | |
| Przesłony portów |
Numery katalogowe, zakres dostawy, akcesoria i wersje
| Powłoka | Zakres długości fali |
|---|---|
| Siarczan baru (BaSO₄) | 300–2400 nm |
| PTFE | 200–2500 nm |
| Złoto | 0,7–20 µm |
Powłoka determinuje użytkowy zakres długości fali. Jeśli nie są Państwo pewni, która powłoka jest właściwa, z przyjemnością udzielimy Państwu porady.
| Średnica wewnętrzna | Uwaga |
|---|---|
| 75 mm | |
| 100 mm | |
| 150 mm | |
| 300 mm | |
| 500 mm | |
| 600 mm | |
| 800 mm | |
| 1000 mm | |
| na życzenie klienta | prosimy podać w zapytaniu |
Numery zamówieniowe kul znajdują się na stronie kule całkujące; standard to kula, lampa i sterowanie razem, zestawiane odpowiednio do Państwa zadania pomiarowego.
| Liczba | Uwaga |
|---|---|
| od 1 do 25 | w zależności od wymaganej luminancji |
Dostępne jako akcesoria: jednostka sterująca UControl, czujniki RMD, spektrometry oraz przesłony portów.
Przykład przedstawia wzorzec luminancji z portem wyjściowym o średnicy 1200 mm oraz komorą o średnicy 2500 mm. Zastosowano 25 lamp halogenowych (po 1000 W każda), z których jedna wyposażona była w zmotoryzowaną przesłonę irysową. Luminancja dużej kuli całkującej wynosi 76 000 cd/m². Jednorodność na realizowanej powierzchni przekracza 98%. Materiał: PTFE
Najczęstsze pytania dotyczące jednorodnych źródeł światła
Bardzo jednorodna, pod warunkiem że otwór wyjściowy jest mały w porównaniu z kulą. Wzorzec luminancji Opsytec o średnicy 300 mm i otworze wyjściowym 50 mm osiąga jednorodność powyżej 99,5 % na całej powierzchni, a wzorzec radiancji o średnicy 2500 mm i otworze wyjściowym 1200 mm – powyżej 98 % na powierzchni użytkowej. Im większy jest otwór wyjściowy w stosunku do kuli, tym trudniej utrzymać tę jednorodność.
Wzorzec luminancji podaje luminancję w cd/m², czyli promieniowanie ważone widmową skutecznością świetlną V(λ) oka; służy do wzorcowania kamer i luminancjomierzy w zakresie widzialnym. Wzorzec radiancji podaje radiancję w W/(m²·sr) lub, w ujęciu widmowym, w W/(m²·sr·nm) i nie jest powiązany z V(λ) – z lampą deuterową lub promiennikiem IR również do zastosowań UV i IR. Oba opierają się na tej samej kuli całkującej; źródło światła i powłoka określają zakres widmowy.
Średnica kuli wynika z wielkości otworu wyjściowego, ponieważ jednorodność zależy od stosunku powierzchni otworu do wewnętrznej powierzchni kuli. Przy otworze wyjściowym 50 mm w kuli 300 mm stosunek ten wynosi około 0,7 %, a jednorodność przekracza 99,5 %; przy otworze wyjściowym 1200 mm w kuli 2500 mm wynosi około 6 % przy jednorodności powyżej 98 %. Opsytec wytwarza wzorce luminancji i radiancji od 75 mm do 2,5 m; kalkulator kuli całkującej na tej stronie oblicza luminancję i radiancję, jaką osiąga dany projekt.
Publikacje z wykorzystaniem kul całkujących Opsytec
Nie prowadzimy osobnej bibliografii dla tego konkretnego urządzenia – w publikacjach zwykle podaje się rodzinę produktów, a nie model. Poniżej przedstawiono 3 najnowsze prace, w których wykorzystano kule całkujące Opsytec.
| Tytuł | Autorzy | Czasopismo | Rok |
|---|---|---|---|
| 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 | — | — | — |
Downloads
Karty katalogowe są dostępne w języku niemieckim i angielskim. Wiążąca jest wersja angielska.
