¿Para qué se utiliza una esfera integradora en las pruebas de terapia con luz roja?

Última actualización: 4 de noviembre de 2026

En una fábrica de terapia de luz roja, una esfera integradora ayuda a medir la potencia óptica que emite un LED o dispositivo y cómo se distribuye dicha potencia en las diferentes longitudes de onda. Para determinar cuánta luz llega a un usuario a 15 cm de un panel, el laboratorio realiza una prueba de irradiancia independiente a esa distancia. Ambas mediciones forman parte de un programa de pruebas ópticas, ya que describen diferentes aspectos del mismo dispositivo.

Cómo funciona una esfera integradora

Diagrama de sección transversal que muestra el revestimiento interior de la esfera integradora, los puertos y el detector.

Una esfera integradora es una cámara hueca revestida con un recubrimiento difuso altamente reflectante, generalmente de PTFE o sulfato de bario. La luz se refleja repetidamente en las paredes. Un deflector protege el detector de la luz directa, de modo que este capta la luz mixta dentro de la cámara. Una vez calibrado, el sistema puede relacionar esa señal con la cantidad de luz captada. Un espectrorradiómetro añade información sobre la longitud de onda. [1, 2]

La disposición de montaje determina qué capta la esfera. Con una fuente montada dentro de una esfera en una configuración 4π, la medición puede capturar la emisión en todas las direcciones. Con un LED o módulo de emisión frontal montado en un puerto adecuado en una configuración 2π, la medición abarca el hemisferio frontal. Para un panel grande, el laboratorio debe verificar que el puerto y la disposición de montaje capturen la salida prevista. Si la configuración cubre solo un módulo o una parte del panel, el informe debe especificar con exactitud qué se midió. [1, 2]

El dispositivo y su soporte también absorben parte de la luz reflejada dentro de la esfera. Los laboratorios pueden evaluar este efecto, conocido como autoabsorción, con una lámpara auxiliar y aplicar una corrección cuando sea necesario. El tamaño del puerto, el estado del recubrimiento, la respuesta del detector y la coincidencia entre las geometrías de calibración y prueba influyen en la incertidumbre. Una esfera grande puede facilitar el montaje de un panel, pero el laboratorio aún necesita validar la configuración. [2, 3, 19]

Qué mide la esfera y qué requiere una prueba aparte.

Informe de prueba de esfera integradora anotado que muestra el flujo, la curva SPD, la longitud de onda pico y la irradiancia con la distancia

Un espectrorradiómetro acoplado a una esfera puede mostrar si un dispositivo tiene picos cerca de 660 nm y 850 nm. Si los canales se pueden controlar por separado, registre cada canal individualmente, así como en modo combinado. Esto facilita la verificación de la longitud de onda pico y la comparación de la salida de los canales entre lotes. Si una hoja de especificaciones indica una relación como 1:1, averigüe qué se contó o midió. Un número igual de emisores rojos y de infrarrojo cercano aún puede producir diferente potencia óptica en las dos bandas. La altura del pico y la potencia de banda integrada también pueden diferir.

Para productos de luz blanca, el espectro medido también puede utilizarse para calcular la cromaticidad, la temperatura de color correlacionada y las métricas de reproducción cromática, cuando corresponda. Para un panel rojo e infrarrojo cercano, el espectro y la emisión radiante por banda suelen ser más informativos. [1, 2, 5, 6]

Medición de la irradiancia a la distancia a la que las personas utilizan el panel.

Diagrama dividido que muestra el mismo panel LED medido a dos distancias con diferentes valores de irradiancia.

La lectura central indica cuánta luz llega a un punto. Para comprobar la uniformidad de la cobertura de un panel sobre un área determinada, utilice un plano de medición fijo y registre las lecturas en una cuadrícula. Indique la lectura central, el promedio, el mínimo y el máximo sobre el área definida, junto con el espaciado de la cuadrícula y cualquier fórmula de uniformidad utilizada. Un panel grande puede ofrecer la misma lectura central que una lámpara compacta, cubriendo un área mucho mayor.

Para una prueba de panel a corta distancia, registre la distancia inicial, la orientación del detector respecto al panel, los canales activados, la configuración de salida y el tiempo de calentamiento del dispositivo. Seis pulgadas equivalen a 15,24 cm. Incluso cuando dos distancias son prácticamente iguales, las lecturas pueden diferir debido a la respuesta del detector, la posición de muestreo o el modo de funcionamiento. Una matriz de LED grande también se comporta de forma diferente a una fuente puntual a corta distancia, por lo que debe medirla a cada distancia que pretenda publicar. [4, 12]

Por ejemplo, la página del producto EST-T1 de REDDOT indica una lectura del medidor solar de 34 mW/cm² a 6 pulgadas. Otra página de ventas de REDDOT muestra 35 mW/cm² a 15 cm. Estas cifras ilustran la importancia de la página de origen y la configuración de la prueba. Si está comparando modelos para un pedido, solicite el informe con la configuración exacta y utilice el mismo método de detección, modo de funcionamiento y plan de muestreo. [13, 14]

Dónde encaja la prueba de esferas en el control de calidad de la fábrica

Técnico de laboratorio en un gran sistema de esfera integradora con panel de terapia de luz roja en el puerto de entrada.

Durante la inspección inicial, una esfera calibrada y un espectrorradiómetro permiten comprobar las diferencias de longitud de onda y potencia lumínica entre lotes de muestras LED. En la fase de desarrollo, este mismo sistema permite comparar una placa LED antes y después de cambiar la lente o el difusor, siempre que el laboratorio mantenga constantes los ajustes de control, la temperatura y la geometría de captación. En un panel terminado, un mapa de irradiancia independiente muestra cómo afecta este cambio de diseño a la cobertura a la distancia de uso.

Para las pruebas de rutina, registre la identificación de la muestra o lote, el estado del instrumento y la calibración, la geometría de montaje, el tiempo de calentamiento y la configuración del canal. Compare los resultados obtenidos en las mismas condiciones. Si un informe indica una tolerancia de flujo o irradiancia, pregunte cómo el laboratorio gestiona la incertidumbre de la medición cuando un resultado se aproxima al límite de aceptación. La norma ISO 13485 abarca los sistemas de gestión de calidad de dispositivos médicos. La norma ISO/IEC 17025 abarca la competencia de los laboratorios. Al contratar pruebas externas, verifique que el alcance de la acreditación del laboratorio cubra la medición específica que necesita. [7, 8, 12]

Las normas ANSI/IES LM-79-24 y CIE S 025/E:2015 describen las mediciones ópticas y relacionadas para productos de iluminación de estado sólido dentro de sus respectivos ámbitos de aplicación. Son referencias útiles para comprender cómo se mide y se informa la emisión de luz. Para un panel terapéutico, especifique las pruebas ópticas y de seguridad que se aplican a ese modelo y a su uso previsto. Mantenga los documentos de apoyo por separado. Una certificación ETL identifica el modelo y las normas aplicables en el directorio de Intertek. Cuando se requiere el marcado CE, el fabricante identifica los requisitos de la UE aplicables, prepara la documentación técnica y emite la declaración de conformidad de la UE. [5, 6, 10, 11]

Salida óptica y seguridad fotobiológica

Documento de seguridad fotobiológica junto a la curva de salida de la esfera integradora SPD que muestra la entrada de clasificación de peligros

La norma IEC 62471 abarca la evaluación de la seguridad fotobiológica de lámparas y sistemas de iluminación dentro de su ámbito de aplicación. Las mediciones de exposición pertinentes pueden incluir la irradiancia espectral o la radiancia espectral, según el riesgo y la geometría de la prueba. Un espectro esférico puede identificar las bandas de emisión y ayudar a planificar la evaluación. La evaluación de la exposición utiliza mediciones apropiadas para el riesgo, especificando, cuando corresponda, condiciones como la distancia de visualización, el tamaño aparente de la fuente o la duración de la exposición. [9]

Para equipos no láser destinados a uso terapéutico, diagnóstico, monitorización, cosmético o estético, puede aplicarse la norma IEC 60601-2-57 en materia de seguridad básica y rendimiento esencial. Solicite el informe que describa el uso previsto del dispositivo, el modelo exacto y los modos de funcionamiento. La potencia total obtenida en una prueba esférica describe la salida óptica del dispositivo. Las mediciones de exposición describen la cantidad de radiación que llega al ojo o la piel en las condiciones evaluadas. [9, 15]

Qué deben solicitar los compradores a un proveedor.

Comparación de hojas de especificaciones que muestran datos de irradiancia verificados frente a no verificados para dispositivos de terapia de luz roja.

1. Un espectro para el modelo exacto y la configuración del canal. Solicite las longitudes de onda pico reales, el rango de medición y si el espectro representa la salida total o una lectura en una posición específica.
2. Informe de flujo si la potencia óptica total forma parte de las especificaciones. Verifique la geometría de montaje, qué parte del dispositivo se midió, cómo se calibró el sistema y si el resultado se expresa en vatios ópticos.
3. Mapa de irradiancia a la distancia de uso prevista. Compruebe la distancia de referencia, el tipo de detector y la respuesta a la longitud de onda, el área cubierta, la cuadrícula de medición y las lecturas centrales y promedio.
4. Documentos de seguridad y conformidad específicos del modelo. Asocie el modelo y la revisión del hardware al alcance de cada informe o listado. Si se menciona la acreditación de un laboratorio, verifique que cubra la medición.
5. Condiciones consistentes para una comparación directa. Utilice la misma distancia, modo de funcionamiento y método de medición en todos los dispositivos. Considere una lectura manual como una verificación puntual a menos que el detector esté calibrado para las longitudes de onda y la configuración coincida con el informe.

FAQ

¿Cuál es la finalidad de una esfera integradora?

Recoge la luz dentro de una geometría definida y la mezcla mediante reflexiones difusas. Un detector calibrado puede medir el flujo luminoso captado. Al acoplar la esfera a un espectrorradiómetro, el laboratorio puede medir cómo se distribuye ese flujo según la longitud de onda.

¿Cuánto cuesta una esfera integradora?

El precio depende del diámetro de la esfera, la configuración del puerto, el rango de longitud de onda y si el paquete incluye un espectrorradiómetro, una fuente de referencia, calibración y accesorios. Al comparar presupuestos, proporcione a los proveedores las dimensiones de su muestra más grande, así como las bandas de longitud de onda y los niveles de salida que necesita medir.

¿Para qué más se utilizan las esferas integradoras?

Los laboratorios los utilizan para la caracterización de LED, lámparas y módulos. Una esfera también puede medir la reflectancia o transmitancia de un material cuando se configura para recoger la luz dispersa de una muestra. Los accesorios y la calibración dependen de la medición. [1, 16]

¿Cómo se calibra una esfera integradora?

El laboratorio mide una referencia trazable en la configuración pertinente y la utiliza para determinar la respuesta del sistema. Para obtener una salida espectral absoluta, la calibración debe abarcar las longitudes de onda requeridas. Verifique las geometrías de referencia y de prueba, y evalúe la autoabsorción cuando cambie la fuente o el accesorio. Vuelva a verificar la configuración cuando cambien el recubrimiento, el detector o el acoplamiento óptico, y siga el programa de calibración documentado del laboratorio. [2, 3]

Referencias

1. CIE. Medición de LEDs (CIE 127:2007) .
2. NIST. Estándares de calibración y transferencia para el flujo radiante espectral total .
3. NIST. Fotometría de esfera integradora basada en detector .
4. NIST. Calibraciones de irradiancia espectral (Publicación especial 250-89) .
5. Sociedad de Ingeniería de Iluminación. Mediciones ópticas y eléctricas de productos de iluminación de estado sólido (ANSI/IES LM-79-24) .
6. CIE. Método de ensayo para lámparas LED, luminarias LED y módulos LED (CIE S 025/E:2015) .
7. ISO e IEC. Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración (ISO/IEC 17025:2017) .
8. ISO. Sistemas de gestión de calidad para dispositivos médicos (ISO 13485:2016) .
9. IEC. Seguridad fotobiológica de lámparas y sistemas de iluminación (IEC 62471:2006) .
10. Intertek. Directorio de marcas incluidas en la lista ETL .
11. Comisión Europea. Responsabilidades de los fabricantes en materia de marcado CE .
12. REDDOT LED. Pruebas de hardware y nuevas pruebas ópticas .
13. REDDOT LED. Especificaciones del panel de terapia de luz roja de escritorio EST-T1 .
14. REDDOT LED. Dispositivos de terapia LED y especificaciones T1 .
15. IEC. Seguridad y rendimiento esencial de los equipos que utilizan fuentes de luz no láser (IEC 60601-2-57:2023) .
16. NIST. Esfera integradora de referencia para reflectancia espectral .
17. CIE. Medición del flujo luminoso (CIE 084:1989) .
18. REDDOT LED. Acerca de REDDOT LED .
19. NIST. Mejora de los estándares fotométricos y los procedimientos de calibración en el NIST. .

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