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如何選用積分球,？
- 如何選擇積分球系統(tǒng)
積分球是測量光源，燈具和照明設(shè)備的基本工具之一,。傳統(tǒng)上,，積分球也稱為烏布利希球，其名稱源自德國工程師Richard Ulbricht的名字,。他在準(zhǔn)備火車站電氣化和照明過程中進(jìn)行光度測量,，以便找到的照明方法。他證明了在放置光源的球壁上測得的照度與光源的總光通量成正比。
如今,，積分球常用于光度法和輻射度法,，能夠可靠地比較不同光源，燈具和照明設(shè)備的光通量,。
本文關(guān)于組建光度實(shí)驗(yàn)室的這一部分將重點(diǎn)討論積分球的類型,，并討論對照明產(chǎn)品測量和評估至關(guān)重要的技術(shù)問題，還將討論與實(shí)驗(yàn)室中普遍存在條件有關(guān)的問題,，并給出實(shí)用技巧,，這些技巧對選擇和操作測量系統(tǒng)特別有用。
為什么要使用積分球,，可以測量什么值,？
積分球的性質(zhì)可以相對簡單快速地比較不同照明產(chǎn)品的光度參數(shù)。放置在球體中的物體可以在幾秒鐘內(nèi)進(jìn)行測量（除了穩(wěn)定所需時間外-請見下文）,。這是在已知電源情況下測量照明設(shè)備總光通量[lm]和確定照明設(shè)備發(fā)光效率[lm /W]的方法,。積分球中的測量非常簡單，可以直接將讀數(shù)與參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,。
測角儀由長期局部測量組成,，以計算總光通量，與之相比,，球體中的測量則更加直接和簡單,。一個描述充分，合格的測量程序,，可使每個操作員都能獲得可靠且可重復(fù)的測量結(jié)果,。這點(diǎn)在比較多個照明產(chǎn)品并測量不同光源時尤為重要。假設(shè)我們有一個現(xiàn)成,，基于標(biāo)準(zhǔn)且合格的原型燈具,。如果電源設(shè)備替換為另一種類型，或者有必要替換發(fā)光二極管或光學(xué)元件的類型,，那么當(dāng)我們想要快速驗(yàn)證總通量時,，積分球?qū)⒊蔀檎彰鳟a(chǎn)品日常工作中*的工具。
積分球與光譜輻射計結(jié)合除了測量總光通量外,，還可以測量白光的相關(guān)色溫CCT[K],，顯色指數(shù)CRI和R f，確定相對于普朗克曲線位置的D uv參數(shù),，色度坐標(biāo)x,，y和表征照明產(chǎn)品的其他參數(shù)。積分球測量將提供能源登記評估所有必要的數(shù)據(jù),，符合歐洲指令第2009/125 / EC號或美洲能源之星評級等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中定義的能源相關(guān)產(chǎn)品的低功能要求和生態(tài)設(shè)計要求的標(biāo)準(zhǔn)建議,。
此外,，烏布利希球體系統(tǒng)還可以進(jìn)行可見光譜范圍之外的測量。對于用于植物照明的產(chǎn)品,，可以測量諸如PPF光子通量或光譜擴(kuò)展的PBAR光子通量之類的量,。積分球還可以用于視覺系統(tǒng)和工業(yè)設(shè)備中的紅外輻射測量–在這種情況下，可以使用經(jīng)過適當(dāng)校準(zhǔn)并配備有高質(zhì)量測量設(shè)備的積分球來快速驗(yàn)證不同光譜范圍所產(chǎn)生光輻射的能量效率,。
另外,，根據(jù)近發(fā)布的新標(biāo)準(zhǔn)CIE S026 2018的建議，對人類白天/夜晚周期（晝夜節(jié)律）的有效照明影響還可以根據(jù)燈具輻射通量的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行評估,，然后通過ipRGC的效率曲線計算得出,。
積分球的另一個實(shí)際優(yōu)勢是它的基本特性，即不透光的結(jié)構(gòu),。因此,，積分球可以放置在正常的辦公室環(huán)境和明亮的房間中，而不存在一般照明影響測量結(jié)果的風(fēng)險,。
應(yīng)該選擇什么尺寸和類型的積分球,？
IESNA LM 79中包含的CIE S025 / E：2015標(biāo)準(zhǔn)和EN 13032-4：2015中描述的光度學(xué)黃金原則規(guī)定，球體尺寸必須比燈具尺寸大10倍[2] [ 3],。這不適用于外殼總面積小的線性燈具,。另一方面，許多內(nèi)部測量實(shí)驗(yàn)室采用的實(shí)踐原則可以測量尺寸為球體直徑30％的燈具,，詳情請見以下文章：根據(jù)CIE025 在積分球和測角儀上進(jìn)行LED測量的實(shí)用技巧[4],。請記住，引入積分球的每個元素都會干擾測量（并因此限制了多次反射的可能性）和吸收了一部分光通量,。通過在球體中放置輔助光源可以補(bǔ)償此影響,，從而確定吸收系數(shù)。如果我們將來要建立一個認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室,，則必須考慮適用標(biāo)準(zhǔn)的建議。對于工廠質(zhì)量控制,，可以采用自己的規(guī)程,，但是必須考慮球體內(nèi)所放燈具尺寸引起的誤差。
在為實(shí)驗(yàn)室選擇積分球尺寸時,，必須考慮球體內(nèi)待測燈具的大尺寸,。對于一般照明目的的燈具，選擇直徑為1.5 m或2.0 m的大型積分球,。測量LED模塊,，組件或小型照明設(shè)備（例如疏散照明）的實(shí)驗(yàn)室通常購買直徑為1m的積分球。在研發(fā)部門中,，直徑為0.2和0.5 m的積分球,，這樣既可以測量單個COB二極管又可以測量的LED模塊,。
在市場上，有結(jié)合光度計的積分球,，即典型的光度球,，以及使用分光輻射計作為測量裝置的球，即分光輻射球,。后者的優(yōu)點(diǎn)是能夠測量光通量,，包括計算其他數(shù)據(jù)，例如色溫,，人本照明或植物照明的任何有效曲線,，以及用于特殊應(yīng)用的其他有效曲線。此外,，使用分光輻射計的積分球不會遭受所謂的光譜失配誤差,，這種誤差由簡單的光度計測量系統(tǒng)引起，并且取決于匹配V（λ）曲線的應(yīng)用光學(xué)校正濾波器的類別[5],。光度計等級越高,，失配誤差越小。積分球中使用的分光輻射計可數(shù)學(xué)計算出V曲線（λ）,，因此可以更地測量具有不同光譜功率分布的發(fā)光二極管,。
圖2.完整的測量系統(tǒng)的示例，包括直徑為50 cm的積分球,，珀耳帖模塊,，配備分析和報告軟件的計算機(jī)以及光譜儀，電源和可編程溫度控制器（放置在機(jī)柜中）,。
覆蓋球體內(nèi)部并確保信號正確,，重復(fù)反射的漫射涂層的質(zhì)量非常重要。1970年代,，已有一個有效標(biāo)準(zhǔn)表明應(yīng)使用反射系數(shù)為?80的涂層,。經(jīng)過多年測試和出版，2015年推出的現(xiàn)行CIE標(biāo)準(zhǔn)要求使用反射系數(shù)高于?90的涂層,。反射系數(shù)越高,，球體中可能發(fā)生的反射次數(shù)越多，因此可以獲得更多可重復(fù)的測量結(jié)果,。所謂的孔徑誤差對分布和入射光輸出的影響更小,。積分球涂覆有各種類型的涂料和硫酸鋇混合物(BaSO 4)。質(zhì)量差的涂層在整個光譜范圍內(nèi)沒有適當(dāng)?shù)姆瓷涮匦?，這可能會導(dǎo)致更大或更小的誤差,，具體取決于待測光源的類型。另外,，隨著時間的流逝,，劣質(zhì)涂料會泛黃,；這意味著來自藍(lán)色波長范圍的信號會逐漸衰減，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的測量誤差和系統(tǒng)校準(zhǔn)問題,。*,，白光LED使用藍(lán)色二極管，設(shè)計使用近紫外二極管,，因此在球體中進(jìn)行測量時,，這部分輻射的反射對于獲得準(zhǔn)確的結(jié)果非常重要。高質(zhì)量的涂層對機(jī)械損傷很敏感（因此應(yīng)加以注意）,，但作為回報,，它可以長期保持其優(yōu)異的光學(xué)性能。積分球的制造商應(yīng)在系統(tǒng)維護(hù)培訓(xùn)期間指導(dǎo)客戶如何維護(hù)積分球,。