Explicar la esfera integradora y sus geometrías.

An esfera integradora es una esfera que tiene una cubierta reflectante en el interior, como lo implica el nombre. Está diseñado para tener una fuente de luz en su interior, momento en el que puede calcular la salida de flujo total de la luz. Por eso Esferas integradoras de 2pi y 4pi son uno de sus tipos.
Acumula todos los rayos que salen del objeto y son reflejados por el revestimiento del interior de la esfera. Como su nombre lo indica, se utiliza una esfera integradora para integrar la salida de luz medida de una fuente.
An esfera integradora es un dispositivo que detecta el flujo o atenúa la radiación óptica de una fuente normalmente ubicada fuera del instrumento óptico. Cuando se inyecta radiación en una esfera integradora, choca con las paredes reflectantes y se dispersa en muchas direcciones.
Debido a todas las refracciones, la radiación se distribuye uniformemente alrededor de los bordes de la esfera. El detector puede medir fácilmente el nivel de radiación integrado resultante ya que es proporcional al nivel de radiación inicial.

Cómo funciona la esfera integradora
Se puede colocar una fuente de luz (la muestra) frente a la abertura de la esfera (2) para una medición de irradiancia o dentro de la esfera integradora (4) para una captura completa del flujo radiante para obtener una lectura. Los haces de luz se reflejarán en el revestimiento muchas veces cuando se utilice cualquiera de estos ajustes de medición, creando una iluminación uniforme en toda la esfera integradora.
Los deflectores como este son cruciales porque el detector o el área en el interior de la esfera integradora desde donde obtiene la reflectancia directa no debe ser golpeado directamente por la luz que ingresa a la esfera.
La mayoría de las esfera integradora Los diseños tienen deflectores para facilitar esta función. Los deflectores pueden generar errores porque impiden que la esfera integradora tenga una cavidad esférica formada con precisión. Por eso tiene sentido utilizar la menor cantidad posible de deflectores y puertos en una esfera de integración.

Recubrimientos reflectantes
Tenga en cuenta la reflectividad y la durabilidad al decidir sobre el revestimiento reflectante de una esfera integradora. Se deben aplicar revestimientos difusos altamente reflectantes a todas las piezas, incluidos los deflectores, para garantizar que toda la luz entrante se disperse de vuelta al espacio. Si la pelota estará expuesta a mucha luz y se usará en un lugar donde pueda acumular polvo o suciedad, es mejor elegir una cubierta más resistente y lavable. Es importante evitar la suciedad y el polvo, ya que ambos reducen la reflectividad y absorben la luz.

Diseño de esfera integradora
Se deben considerar algunos factores universales al diseñar un esfera integradora para cualquier propósito. Según los puertos disponibles y otros accesorios, deberá elegir una esfera con el diámetro adecuado. Al decidir sobre un recubrimiento para un rango esférico, se debe considerar el rango espectral y los objetivos de rendimiento.
Se proporcionan ecuaciones radiométricas para calcular la efectividad del acoplamiento entre una esfera integradora y un sistema de detección, y se examina el empleo de deflectores sobre la radiación entrante y el campo de visión del detector.
La superficie interna y la pared interna de una esfera integradora son esféricas y están compuestas de una sustancia que dispersa la luz, como el sulfato de bario, con alta reflectancia. El uso eficiente de una esfera integradora es dispersar uniformemente un haz de luz (la luz de medición) que ingresa a la esfera.

Esfera integradora 2pi y 4pi
Los enfoques 2pi y 4pi a menudo se usan para probar varias fuentes de luz, accesorios y componentes, como módulos y conjuntos de LED.
Las luces direccionales con salida de luz dirigida hacia adelante son el objetivo principal de la geometría de prueba 2pi. La bombilla de prueba se coloca en el puerto lateral de la esfera de modo que su haz de luz viaje a través de la esfera y primero haga contacto con un área en blanco de la esfera. Debido a que la reflexión inicial ilumina toda la superficie de la esfera de manera más consistente, el haz de la lámpara puede proyectarse sobre una parte continua de la superficie que está libre de impedimentos o costuras.
Las luces omnidireccionales emiten luz en cualquier dirección y, a menudo, se someten a la geometría de prueba 4pi. Una prueba La bombilla se coloca en el centro de la esfera para que su luz se difunda uniformemente por toda la esfera, lo que permite obtener resultados más fiables.
Diseñó estas dos formas de prueba para tener en cuenta las diferencias entre los productos omnidireccionales y direccionales sin dejar de producir resultados confiables. Sin embargo, debido a sus propiedades únicas de intensidad de haz, varios tipos de lámparas pueden generar resultados fotométricos variados dentro de una esfera integradora.
Los estándares de calibración están vinculados a procedimientos de prueba individuales para garantizar la máxima precisión de los resultados. La salida medida de una lámpara direccional en geometrías de 2pi debe ser equivalente a la salida medida de una lámpara omnidireccional en geometrías de 4pi.

Aplicaciones de la esfera integradora
El flujo radiante se reúne e integra espacialmente utilizando esferas integradoras. Puede detectar el flujo antes o después de interactuar con una muestra de material. Cuando se utiliza como parte de un radiómetro o fotómetro, el esfera integradora permite la medición directa de la densidad de flujo generada por iluminación hemisférica y fuentes puntuales como lámparas y láseres.
Las mediciones de reflectancia y transmitancia totales de materiales difusos o dispersos son quizás el uso más común de las esferas integradoras. Un método utiliza la apertura del puerto de la esfera integradora como una fuente de área amplia uniformemente iluminada. También son útiles como retroiluminadores consistentes o para calibrar equipos y sistemas electrónicos de imágenes.

Radiómetros y fotómetros
La medición directa del flujo geométrico total de una fuente de luz o la densidad de flujo de una región iluminada se puede realizar con la ayuda de una esfera integradora y un fotodetector con sensibilidad espectral adecuada. lo óptimo esfera integradora el diseño se basa en la distribución geométrica de la luz que se mide.
La mejor técnica de fotodetección depende de las características espectrales de la fuente de luz. Por lo general, el vatio es la unidad SI de flujo radiante de los radiómetros. La mayoría de los radiómetros emplean fotodetectores de respuesta cuántica.
Dado que su sensibilidad varía en el espectro visible, suele ser más práctico ajustar la respuesta para una sola área espectral utilizando filtros ópticos, excepto en situaciones en las que el flujo de entrada es monocromático.
Cuando se trata de las longitudes de onda de la luz, los detectores térmicos no tienen prejuicios. Como resultado de esta cualidad, también son vulnerables a los efectos de la radiación térmica de fondo de la tierra. A menudo necesitan un entorno de temperatura controlada y ajustan su radiación de entrada para permitir la detección sincrónica.
La modificación de la capacidad de respuesta espectral relativa del fotodetector es la dependencia espectral del multiplicador de esfera integradora. Para construir o calibrar su sistema de medición para una cierta sensibilidad, deberá pensar en la esfera y el detector juntos.
Los fotómetros son un subconjunto de radiómetros que utilizan un detector cuántico con filtros diseñados para imitar la respuesta espectral típica del observador humano. El término "función de eficiencia luminosa" describe la especificidad de esta respuesta.
El lumen es la medida estándar del flujo fotométrico. La función de respuesta del detector combina el flujo radiante espectral con un esquema de ponderación predeterminado para generar una escala de lúmenes.
El campo de fotometría es la única tecnología de medición física que se basa únicamente en la visión humana.
Cuando se configura como un fotómetro, una esfera integradora puede tomar lecturas en las porciones visible, infrarroja y ultravioleta del espectro electromagnético. Debido a que elimina los efectos de la iluminación indirecta y la dispersión geométrica, es perfecto para comparar las intensidades luminosas de las fuentes de iluminación directa.
Puede determinar la intensidad del haz inicial, ya que la atenuación de fuentes potentes colimadas, como los láseres, es una función directa de la forma esférica.

Reflectancia y transmitancia de materiales.
Las mediciones de reflectancia y transmitancia de materiales difusos o dispersores son los usos más comunes para integrar esferas. Es una práctica común tomar las lecturas espectralmente, es decir, en función de la longitud de onda. Sin embargo, los detectores de respuesta fotópica pueden usarse para cuantificar la reflectancia y la transmitancia luminosas.
La transmitancia difusa es una métrica UV utilizada para evaluar la protección UV proporcionada por los envases farmacéuticos, la ropa de protección solar y los revestimientos de automóviles. Las pinturas, los textiles y las artes gráficas son solo algunos negocios que cuantifican y regulan el uso del color en el espectro visible. La emisividad de los revestimientos y láminas de control térmico utilizados en el diseño de naves espaciales se calcula utilizando la reflectancia hemisférica total en el infrarrojo.
Las mediciones de reflectancia requieren colocar la muestra en la salida inversa al puerto de entrada. La muestra refleja una parte del flujo incidente. los esfera integradora mide la reflectancia hemisférica difusa y especular combinada.

Fuentes uniformes
La esfera integradora ya se ha utilizado como colector para medir el flujo radiante, ya sea la cantidad absoluta de flujo producido por una fuente de luz o la cantidad relativa de flujo transmitido o reflejado por los materiales.
El puerto abierto de una esfera integradora iluminada desde el interior puede proporcionar una iluminación difusa sobre una amplia región.
Las luces se instalan dentro de la esfera integradora, alrededor de la ventana de observación. Las luces a menudo están protegidas desde la popa. La salida de luz del globo es proporcional a la potencia de la bombilla. El uso de una serie de luces permite una fuente de luz más potente y una atenuación gradual de la intensidad.
La mayoría de las fuentes de luz esféricas integradoras emplean bombillas halógenas de tungsteno. Cuando se utiliza una fuente de alimentación controlada adecuadamente, la luz de estas lámparas es uniforme en todo el espectro sin líneas de emisión visibles ni fluctuaciones de frecuencia. Cuando la ecuación de radiancia de esfera se usa junto con las ecuaciones de cuerpo negro para el flujo radiante espectral, puede estimar la radiancia espectral de la fuente.

Otros usos de la esfera integradora
1. Las mediciones ópticas, fotométricas y radiométricas son posibles usando un esfera integradora. Una esfera integradora captura la luz más fácilmente debido a su forma esférica, que permite la integración de la fuente de luz interna. Para cada rango de longitud de onda, una esfera integradora tiene un recubrimiento único en el interior de su superficie.
Si uno intentara proporcionar un resumen de los muchos usos de la esfera integradora, podría hacerlo de la siguiente manera:
2. Examinar cuánta luz refleja o transmite un objeto. El montaje de un elemento en el puerto de entrada de la esfera integradora permite colocar la fuente de luz detrás del objeto, y el detector recoge la luz reflejada del revestimiento del objeto. Si se quita el elemento que bloquea la luz, el flujo de salida de la fuente de luz se puede medir directamente, lo que permite calcular la transmitancia. Otra opción es medir la reflectancia del objeto montándolo en ángulo recto con respecto al puerto de entrada.
3. El tamaño óptimo de una esfera integradora depende del tamaño de la fuente de luz; sin embargo, las esferas más grandes suelen proporcionar una mejor uniformidad debido a su mayor superficie.
4. Un esfera integradora es un accesorio útil para un espectrómetro, ya que puede medir la longitud de onda dominante, la cromaticidad y la distribución de potencia espectral del espectro.
5. Los diodos láser y otras fuentes divergentes pueden integrarse utilizando una esfera integradora. Puede construirlo para permitir una amplia variedad de ángulos de incidencia en un área extensa, pero hacerlo degradaría la señal del detector.
6. Estos instrumentos, que funcionan de manera similar a un corrector de coseno, proporcionan un método excelente para medir la irradiancia. La apertura de salida de una esfera integradora bien construida puede proporcionar una fuente de luz difusa y lambertiana casi perfecta, independientemente del ángulo de visión.
7. La luz provendrá de más allá de la esfera integradora en estas condiciones (medida de 2 pi).
8. El vidrio utilizado en invernaderos y otras aplicaciones agrícolas es un buen ejemplo de un material para el que se utiliza una esfera integradora en la adquisición de información de espectro precisa y completa a través de mediciones de reflexión y transmisión.

Conclusión
Rentable y flexible, LISUNLas esferas integradoras de propósito general de se pueden configurar en varias configuraciones para adaptarse a una amplia gama de necesidades. Muchas funciones diferentes de la esfera integradora, como lograr una iluminación uniforme, medir la luz y determinar la reflectancia, se pueden lograr con una sola esfera y su amplia gama de accesorios.
LISUN, Las esferas son una opción práctica para combinar la medición de luz esférica y la caracterización de luz para clientes que no exigen una homogeneidad exacta ni mediciones precisas.
Si una muestra no se puede medir con precisión usando el método de recepción de luz directa de un detector regular, una esfera integradora puede ayudar. Las soluciones y lentes semitransparentes u opacas alteran la trayectoria de la luz y son candidatas ideales para la medición con una esfera integradora.

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