光谱通用积分球——光谱分析

积分球是专门用于LED光色参数测量和光谱分析的仪器。近年来，LED光源以其体积小、能耗低、响应快、寿命长等诸多优点，在各个领域得到广泛使用．积分球作为一种重要的LED测试分析仪器，在LED光源的快速研究和发展中发挥了极大作用。

积分球球内设有两脚直插灯座，适用于两脚形式的LED光源．但由于目前绝大多数LED光源都采用铝基板的形式，直插灯座不再适用．此时需另行设计积分球的外接灯座．此外，对于大功率LED光源．外接灯座还需兼具散热器的功能．本文的目的在于为积分球设计一种通用的外接灯座，该灯座不仅能满足铝基板形式的LED光源的便捷安装与测试．同时能充分满足LED光源的散热要求。

本文以0.5m规格的积分球为例，该积分球球体直径为500mm，对光通量的测试范围为1—1999lm．1．1LED光源热耗散功率只良好散热条件下，通常功率型LED光源的光效可达100lm／W以上．本文选取实用光效为100lⅡ棚r的光源作为设计样本，即该规格积分球可测试的LED光源最大功率约20W。目前LED光电转换效率只有约20％～30％，剩余的都将转化为热量。取光电转化效率为最低的20％，则该LED光源的热耗散功率为16W。LED结温超过120oC后会造成光通量下降、光效降低等不良后果。LED结温不高于120℃，LED芯片样本内热阻约1．5℃／W，则此芯片壳温不能高于90℃。铝基板热阻约为1℃册，则铝基板另一侧温度不高于70℃。铝基板与灯座间的热界面材料采用常用的导热硅脂，导热系数为3W／(m·oC)，厚度约0．5mm，其热阻为0．28℃／W，则灯座最高壁温不得高于64．4℃。

经测量，积分球外接端口直径为46mm，深度为40mm。外接灯座采用最常用的矩形肋片式散热器形式，灯座材料采用最常用材料A16063-T5，其导热系数为209W／(m·℃)，表面经过阳极氧化处理，辐射率约为0．6。为消除接触热阻，肋片由整块铝锭切削加工而来，肋厚与肋间距不宜过小，以保证可加工性．参照相关资料的经验公式，并结合本文实际，确定灯座各个参数的初始值。

自然对流散热和强制对流散热是肋片散热器最常用的两种散热方式．本文条件下。灯座的肋片部分暴露在积分球外部，故肋片的外形尺寸可不受空间限制．此外，如采用强制对流散热，肋片端需加装风扇固定位。还需考虑风扇供电等问题，综合以上因素，灯座采用自然对流散热。据场协同理论．当肋片沿重力场方向时有最佳协同角和最佳散热效果，故肋片沿肋长方向竖直放置。

光谱通用积分球适用于搭建不同的光谱测量系统，性价比高，通用性强，搭配相应的配件可用作均匀光源、激光功率于光谱测量、透光率测量，反射率测量等等。积分球设计了通用开口，可快速根据不同的应用安装相应的配件，满足一球多用的需求，操作简单，使用灵活，客户亦可根据具体需求定制开口大小和位置。积分采用具有高稳定性、优良朗伯特性、高漫反射率的漫反射涂料，涂料不易发黄和脱落，可以使测试达到最优的测试效果。