Intégration de la sphère dans les mesures optiques : structure, application et maintenance

Introduction :

An sphère d'intégration, également connue sous le nom de sphère photométrique ou sphère lumineuse, est un dispositif sphérique creux utilisé pour les mesures optiques. Sa conception intègre un ou plusieurs ports sur la surface de la sphère pour l'entrée de lumière et le placement de dispositifs de réception de lumière.

Structure et caractéristiques des sphères intégratrices :

Exigences relatives à la coque de la sphère et à la déviation :

• Une sphère intégrante est constituée d’une coque sphérique complète, dont la surface intérieure conserve une bonne forme sphérique.
• Les exigences d’écart pour la surface sphérique idéale ne dépassent généralement pas 0.2 % du diamètre intérieur.

Matériau de revêtement de surface intérieure :

• La surface intérieure de la sphère d'intégration est recouverte d'un matériau réfléchissant diffus idéal pour assurer de multiples réflexions de la lumière sur la surface intérieure, ce qui permet un éclairage uniforme.
• Les matériaux réfléchissants diffus courants comprennent l’oxyde de magnésium (MgO) et le sulfate de baryum (BaSO₄), qui sont pulvérisés sur la surface intérieure après avoir été mélangés à un liant à base de résine.
• La réflectance spectrale des revêtements d’oxyde de magnésium dépasse généralement 99 % dans la gamme du spectre visible.

Rapport d'ouverture :

• Pour améliorer la précision de la mesure, le rapport d’ouverture de la sphère d’intégration doit être aussi petit que possible.
• Le rapport d'ouverture est défini comme le rapport entre la surface des ports de la sphère d'intégration et la surface intérieure totale de la sphère.

Applications des sphères intégratrices :

Les sphères intégratrices trouvent de nombreuses applications dans le domaine des mesures optiques, notamment :

• Mesures de sources lumineuses : les sphères intégratrices peuvent mesurer avec précision le flux lumineux total des sources lumineuses en uniformisant leur intensité lumineuse.
• Mesure des propriétés optiques des matériaux : Les sphères intégrantes peuvent être utilisées pour mesurer la réflectance et la transmittance des matériaux.
• Mesures de photométrie : En utilisant des sphères intégrantes, on peut mesurer la distribution lumineuse des sources lumineuses, fournissant ainsi un environnement d’éclairage uniforme.

Étapes de mesure à l'aide d'un système d'analyse spectrale à sphère intégratrice :

Étapes de mesure :

Mesure de la lampe standard :
• Placez une lampe standard à l’intérieur de la sphère intégrante et éclairez-la.
• Lisez les données spectrales de la lampe standard comme référence.

Mesure d'échantillon :
• Remplacez la lampe standard par l’échantillon à tester et éclairez-la.
• Lire les données spectrales de la lampe échantillon.

Correction de l'auto-absorption :
Effectuez une correction d'auto-absorption sur les données de mesure pour éliminer les effets d'absorption de la lumière émise par l'échantillon.

Effet d'auto-absorption et son impact :

Lors des mesures, notamment pour les produits d'éclairage LED, le corps de la lampe ou le dissipateur thermique peuvent absorber fortement la lumière en raison de leur indissociabilité avec la source lumineuse. Ce phénomène, appelé effet d'auto-absorption, fait référence à l'effet d'absorption de la lumière émise par l'échantillon lui-même.

L'effet d'auto-absorption affecte principalement :

• Erreurs de mesure : lorsque la taille et la forme de l’échantillon diffèrent considérablement de la lampe standard, la constante de réponse du système de sphères intégrantes peut changer, entraînant des erreurs de mesure.
• Différences de réflectance spectrale : la réflectance spectrale du revêtement de la sphère intégrante est inégale à différentes longueurs d'onde, ce qui entraîne des différences dans l'effet d'auto-absorption à différentes longueurs d'onde.
• Méthodes pour éliminer l’effet d’auto-absorption :

Pour éliminer l'effet d'auto-absorption, des lampes auxiliaires peuvent être utilisées. Les lampes auxiliaires doivent posséder les caractéristiques suivantes :

• Émission spectrale à large bande : sélectionnez des ampoules capables d’émettre des spectres à large bande, telles que des ampoules halogènes avec une distribution d’intensité lumineuse omnidirectionnelle.
• Éclairage uniforme : Assurez-vous que les lampes auxiliaires peuvent créer un éclairage uniforme à l'intérieur de la sphère d'intégration pour corriger efficacement les erreurs causées par l'effet d'auto-absorption.

Conclusion:

En suivant les étapes et méthodes ci-dessus, la précision de mesure des systèmes d'analyse spectrale de sphères intégrées peut être efficacement améliorée, réduisant l'impact de l'effet d'auto-absorption sur les résultats de mesure et garantissant une acquisition précise des données spectrales.

LPCE-2(LMS-9000)Système de sphère intégré avec spectroradiomètre de haute précision

Entretien des Sphères Intégratrices :

Une utilisation appropriée et un entretien régulier des sphères d'intégration peuvent prolonger considérablement leur durée de vie. L'entretien des sphères d'intégration comprend principalement trois aspects : l'entretien du revêtement, l'entretien du circuit et l'entretien du dispositif.

Entretien du revêtement :

• Méthode de nettoyage : En raison de l'irrégularité du revêtement chimique à l'intérieur de la sphère d'intégration, de fines poussières et débris peuvent facilement adhérer. Lors du nettoyage, essuyez doucement avec une brosse douce dans une seule direction.

Précautions d'utilisation :

• Avant le test, tenez soigneusement l'ampoule pour éviter de la faire tomber ou de toucher le revêtement de la sphère d'intégration afin d'éviter tout dommage.
• Après le test, coupez immédiatement l’alimentation de la lampe testée, retirez le luminaire et fermez rapidement la sphère d’intégration pour empêcher la poussière et les débris de pénétrer.

Entretien des circuits :

• Mise à la terre et sélection de l'alimentation : Assurez-vous que le système de sphère d'intégration est correctement mis à la terre et choisissez l'alimentation électrique appropriée pour garantir le fonctionnement sûr et stable de l'équipement.
• Inspection régulière : vérifiez régulièrement que les câbles situés à l'extérieur de la sphère d'intégration et de la boîte de jonction ne sont pas endommagés. Si des câbles usés ou endommagés sont détectés, remplacez-les et réparez-les rapidement.

Entretien des luminaires :

• Contacts de la tête de lampe : assurez-vous que les contacts de la tête de lampe fonctionnent normalement sans dommage ni dépression pour assurer une alimentation électrique stable à l'ampoule.
• Vérification du câblage : assurez-vous que le câblage du luminaire est correctement connecté pour éviter des connexions desserrées ou incorrectes, ce qui peut affecter les résultats du test.

Résumé :

En mettant en œuvre les mesures ci-dessus, la stabilité à long terme et la précision de mesure de sphères intégratrices peut être assurée, fournissant un support de données fiable pour diverses mesures optiques. Voici quelques suggestions de maintenance spécifiques :

• Nettoyage régulier : Nettoyez la paroi intérieure de la sphère d’intégration avant et après chaque test pour éviter l’accumulation de poussière et de débris.
• Contrôles réguliers du circuit : inspectez le système de circuit mensuellement ou trimestriellement pour vous assurer que le câblage et les sources d’alimentation sont normaux.
• Entretien du luminaire : Vérifiez le câblage et les contacts du luminaire à chaque fois qu’une ampoule est installée ou retirée pour assurer un bon fonctionnement.
• Grâce à ces mesures, la durée de vie des sphères intégrantes peut être efficacement prolongée, et leur précision et leur fiabilité dans les mesures optiques peuvent être maintenues.