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均匀光源(积分球)——亮度与辐射亮度标准

Opsytec 亮度和辐射亮度标准是基于积分球的均匀光源,能够在其整个发光表面上实现均匀且近乎完美的朗伯辐射。它们被用于光度学和辐射度学领域,特别是用于相机和光学测量设备的校准与特性表征,以及用于测定材料的反射、透射和吸收特性。可提供直径从75 mm至2500 mm的产品,涂层材质包括硫酸钡、PTFE或金。

相关物理量说明请参见辐射度量。

其工作原理基于积分球原理。积分球由中空的球形结构组成,内表面具有高反射性。该表面涂有由硫酸钡、PTFE或金制成的漫反射涂层,视材料和波长而定,可将最高99%的入射光散射开来。这一特性使积分球能够将光线均匀地分布到各个方向,并消除方向性影响。

对于亮度标准和辐射亮度标准,光源被置于球体外部并向球内照射。

每个Opsytec积分球均根据客户的具体需求定制生产,以确保在特定应用中实现最佳性能。
Opsytec Dr. Gröbel GmbH亮度和辐射亮度标准的另一个特点是能够同时集成多个光源。这些光源可选择单独或分组操作,并可调光,也可配备手动或电动机械光阑。当需要调整亮度和辐射亮度水平,但灯具无法调光或改变光谱时,则使用遮光装置。
 

参考示例:亮度与均匀度

两台已制造的标准展示了积分球作为均匀光源所能达到的亮度和均匀度:

结构光源亮度均匀度
积分球300 mm,出光口50 mm,硫酸钡4支卤素灯(最多8支)12,000 cd/m²整个面积上高于99.5%
积分球2500 mm,出光口1200 mm,PTFE25支卤素灯,每支1000 W,其中一支配有电动虹膜光阑76,000 cd/m²可用面积上高于98%

对于300 mm积分球,出光口约占球内表面积的0.7%;对于2500 mm积分球,约占6%。出光面积相对于球体越大,保持均匀度就越困难。

单独计算辐亮度和光亮度

在浏览器中免费使用,无需注册。

积分球所能达到的亮度和辐射亮度取决于其直径、涂层、开口尺寸和灯具配置。该计算器可显示出光口处的辐射亮度、亮度和光谱辐射亮度(涂层可选硫酸钡、PTFE或金),并提供包含3D视图和PDF报告的初步设计方案,之后我们再与您共同深入探讨细节。

作为均匀光源的辉度或辐射亮度标准,可采用以下灯具:

卤素灯因其在可见光范围内提供连续光谱而被广泛使用。它们非常适合需要高色彩还原度和连续光谱的应用。卤素灯还提供不同功率的型号,从而具有选择的灵活性。
 

发光二极管(LED)越来越多地用于辉度标准和辐射亮度标准。LED具有诸多优势,包括长寿命、高能效以及可选择特定波长的能力。LED能够实现光强度的精确控制和快速响应时间,这使其在现代应用中尤为具有吸引力。所实现的辉度高于使用卤素灯的传统积分球。

氘灯产生约200至400 nm的连续光谱,非常适合需要紫外辐射的应用。 

红外发射器,例如钨丝发射器,产生在近红外至中红外范围内具有峰值的连续光谱,通常用于红外光谱和热成像。红外发射器也可用于真空应用。

这些灯在以下均匀光源应用中被用作辉度和辐射亮度标准:

  • 辉度和辐射亮度测量设备的校准
  • 生成具有确定辉度值的均匀光源,用于相机系统的特性描述
  • 为照明行业的质量控制提供参考值
  • 支持光学和光度学领域的研究与开发
  • 反射、透射和吸收特性的表征,其中均匀照明确保了结果的准确性。

亮度/辐射亮度标准的技术数据、附件与支架

直径 75 mm~2500 mm
  客户定制,如有需要请咨询
涂层 硫酸钡 (BaSO4)
  PTFE
  金
波长 BaSO4 300~2400 nm
  PTFE 200~2500 nm
  金 0.7~20 µm
端口 1(标准)
灯口 1~25
附件 UControl 控制单元
  RMD 传感器
  光谱仪
  端口光阑

订购号、供货范围、附件及型号

涂层波长范围
硫酸钡(BaSO₄)300~2400 nm
PTFE200~2500 nm
金0.7~20 µm

涂层决定了可使用的波长范围。如果您不确定哪种涂层适合贵司的需求,欢迎联系我们,我司将竭诚为您提供建议。

内径备注
75 mm
100 mm
150 mm
300 mm
500 mm
600 mm
800 mm
1000 mm
客户定制请在询价时注明

积分球的订货号列于积分球页面;标准配置包括积分球、灯和控制器,将根据您的测量任务进行组装。

数量说明
1~25取决于所需的辐射亮度

可选配件:UControl 控制单元、RMD 传感器、光谱仪和端口挡板。

我司积分球用作亮度与辐射亮度标准的实例

该示例展示了一个输出端口为50 mm、直径为300 mm的亮度标准装置。使用了四个卤素灯(最多8个)。亮度为12,000 cd/m²。整个表面的均匀性超过99.5%。材质:硫酸钡

该示例展示了一个出光口直径为1200 mm、球体直径为2500 mm的辐亮度标准光源。使用了25个卤素灯(每个1000 W),其中一个配有电动光圈。该大型积分球的亮度为76,000 cd/m²,在待测表面上的均匀性超过98%。材质:PTFE

亮度和辐射亮度标准附件  

  • Ucontrol - 用于控制灯具和光阑,并可记录传感器的测量数据。
  • RMD 传感器
  • 光谱仪
  • 端口光阑
  • 带手动或电动光阑的灯具

Opsytec Dr. Gröbel GmbH 的专家团队可协助您为特定应用选择最合适的积分球设计。这确保每个积分球都能与您的具体测量需求完美匹配。

关于均匀光源的常见问题

只要出光口相对于球体足够小,均匀度就非常高。直径300 mm、出光口50 mm的Opsytec亮度标准在整个面积上的均匀度高于99.5%;直径2500 mm、出光口1200 mm的辐射亮度标准在可用面积上的均匀度高于98%。出光口相对于球体越大,保持这一均匀度就越困难。

亮度标准给出以cd/m²为单位的亮度,即经人眼光谱光视效率V(λ)加权的辐射;它用于在可见光范围内校准相机和亮度计。辐射亮度标准给出以W/(m²·sr)为单位的辐射亮度,或以W/(m²·sr·nm)为单位的光谱辐射亮度,且不受V(λ)约束——配合氘灯或红外辐射器,也可用于紫外和红外应用。两者均基于相同的积分球;光谱范围由光源和涂层决定。

积分球直径取决于出光口,因为均匀度取决于开口面积与球内表面积之比。在300 mm积分球中使用50 mm出光口时,该比值约为0.7%,均匀度高于99.5%;在2500 mm积分球中使用1200 mm出光口时,该比值约为6%,均匀度高于98%。Opsytec制造的亮度和辐射亮度标准尺寸从75 mm至2.5 m不等;本页的积分球计算器可计算某一设计方案所能达到的亮度和辐射亮度。

使用Opsytec积分球的文献

我司未为该单个设备单独维护参考文献列表——相关文献通常仅提及产品系列,而非具体型号。此处列出的是使用Opsytec积分球的3篇最新文献。