Для чего используется интегрирующая сфера при тестировании терапии красным светом?

Последнее обновление: 4 ноября 2026 г.

На заводе по производству устройств для светотерапии красным светом интегрирующая сфера помогает измерить, сколько оптической мощности излучает светодиод или другое устройство и как эта мощность распределяется по длинам волн. Чтобы определить, сколько света достигает пользователя на расстоянии 15 см от панели, в лаборатории проводится отдельный тест на интенсивность излучения на этом расстоянии. Оба измерения входят в программу оптического тестирования, поскольку они описывают разные аспекты одного и того же устройства.

Как работает интегрирующая сфера

Схема в разрезе, показывающая внутреннее покрытие интегрирующей сферы, порты и детектор.

Интегрирующая сфера представляет собой полую камеру, облицованную высокоотражающим, рассеивающим покрытием, часто изготовленным из ПТФЭ или сульфата бария. Свет многократно отражается от стенок. Перегородка защищает детектор от прямого света, поэтому детектор регистрирует смешанный свет внутри камеры. После калибровки система может соотнести этот сигнал с количеством собранного света. Спектрорадиометр добавляет информацию о длине волны. [1, 2]

Конструкция крепления определяет, что именно собирает сфера. При установке источника внутри сферы в конфигурации 4π измерение может регистрировать излучение во всех направлениях. При установке светодиода или модуля, излучающего вперед, в подходящем порту в конфигурации 2π измерение охватывает переднюю полусферу. Для большой панели лаборатория должна убедиться, что порт и конструкция крепления регистрируют требуемый выходной сигнал. Если конфигурация охватывает только один модуль или часть панели, в отчете следует точно указать, что было измерено. [1, 2]

Устройство и его крепление также поглощают часть света, отраженного внутри сферы. Лаборатории могут оценить этот эффект, известный как самопоглощение, с помощью вспомогательной лампы и внести соответствующую поправку. Размер порта, состояние покрытия, отклик детектора и соответствие между калибровочной и тестовой геометрией — все это влияет на неопределенность. Большая сфера может упростить монтаж панели, но лаборатории все равно необходимо проверить работоспособность установки. [2, 3, 19]

Что измеряет сфера, а для чего требуется отдельный тест.

Аннотированный отчет о тестировании с использованием интегрирующей сферы, показывающий поток излучения, кривую распределения плотности мощности, пиковую длину волны и интенсивность излучения в зависимости от расстояния.

Спектрорадиометр со сферической связью может показать, есть ли у устройства пики вблизи 660 нм и 850 нм. Если каналы можно контролировать отдельно, запишите показания каждого канала как отдельно, так и в комбинированном режиме. Это упростит проверку пиковой длины волны и сравнение выходных сигналов каналов в разных партиях. Если в спецификации указано соотношение, например, 1:1, выясните, что было подсчитано или измерено. Равное количество красных и ближнеинфракрасных излучателей может по-прежнему давать разную оптическую мощность в двух диапазонах. Высота пика и интегрированная мощность диапазона также могут различаться.

Для изделий, излучающих белый свет, измеренный спектр также может быть использован для расчета хроматичности, коррелированной цветовой температуры и показателей цветопередачи, где это применимо. Для панелей красного и ближнего инфракрасного диапазона спектр и излучаемая мощность по диапазонам обычно более информативны. [1, 2, 5, 6]

Измерение интенсивности излучения на расстоянии, с которого люди используют панель.

Диаграмма, показывающая одну и ту же светодиодную панель, измеренную на двух расстояниях при разных значениях освещенности.

Показатель равномерности освещения в центре показывает, сколько света достигает одной точки. Чтобы оценить равномерность покрытия площади панелью, используйте фиксированную плоскость измерения и записывайте показания по сетке. Сообщите значение в центре, среднее значение, минимальное и максимальное значение по заданной площади, а также шаг сетки и любую использованную формулу равномерности. Большая панель может давать такое же значение в центре, как компактная лампа, при этом покрывая гораздо большую площадь.

Для проверки панели на близком расстоянии запишите начальное расстояние, направление детектора на панель, включенные каналы, настройку выходного сигнала и время прогрева устройства. Шесть дюймов — это 15,24 см. Даже если два расстояния почти одинаковы, показания могут отличаться из-за отклика детектора, положения выборки или режима работы. Большой светодиодный массив также ведет себя иначе, чем точечный источник на близком расстоянии, поэтому измеряйте его на каждом расстоянии, результаты которого вы планируете опубликовать. [4, 12]

Например, на странице продукта REDDOT EST-T1 указано показание солнечного измерителя 34 мВт/см² на расстоянии 6 дюймов. На отдельной странице продаж REDDOT указано 35 мВт/см² на расстоянии 15 см. Эти цифры иллюстрируют, почему важны исходная страница и схема тестирования. Если вы сравниваете модели для заказа, запросите отчет с точной конфигурацией и используйте тот же метод измерения, режим работы и план отбора проб. [13, 14]

Где место сферического тестирования в системе контроля качества на заводе?

Лаборант, работающий с системой интегрирующей сферы большого размера с панелью для терапии красным светом у входного отверстия.

В процессе входного контроля калиброванный шар и спектрорадиометр могут помочь проверить образцы светодиодов на наличие различий в длине волны и выходной мощности между партиями. На этапе разработки та же установка может сравнивать светодиодную плату до и после замены линзы или рассеивателя, при условии, что лаборатория поддерживает постоянные настройки управления, температуру и геометрию сбора света. На готовой панели отдельная карта освещенности показывает, как это изменение конструкции влияет на зону покрытия на расстоянии использования.

Для планового повторного тестирования запишите идентификатор образца или партии, состояние прибора и калибровки, геометрию крепления, время прогрева и настройки каналов. Сравните результаты, полученные в одинаковых условиях. Если в отчете указан допуск по потоку или облучению, уточните, как лаборатория обрабатывает неопределенность измерения, если результат близок к допустимому пределу. ISO 13485 охватывает системы управления качеством медицинских изделий. ISO/IEC 17025 охватывает компетентность лабораторий. При заказе сторонних испытаний убедитесь, что область аккредитации лаборатории охватывает конкретное необходимое вам измерение. [7, 8, 12]

Стандарты ANSI/IES LM-79-24 и CIE S 025/E:2015 описывают оптические и связанные с ними измерения для твердотельных осветительных приборов в рамках своих соответствующих областей применения. Они являются полезными справочными материалами для понимания того, как измеряется и сообщается световой поток. Для терапевтической панели укажите оптические и защитные испытания, применимые к данной модели и ее предполагаемому использованию. Храните сопроводительные документы отдельно. В каталоге Intertek указана модель и применимые стандарты, содержащиеся в списке ETL. В случае наличия маркировки CE производитель указывает применимые требования ЕС, готовит техническую документацию и выдает декларацию соответствия ЕС. [5, 6, 10, 11]

Оптический выход и фотобиологическая безопасность

Документ по фотобиологической безопасности рядом с кривой выходного сигнала интегрирующей сферы SPD, показывающей входной сигнал классификации опасности.

Стандарт IEC 62471 охватывает оценку фотобиологической безопасности ламп и ламповых систем в рамках своей области применения. Соответствующие измерения воздействия могут включать спектральную освещенность или спектральную яркость, в зависимости от опасности и геометрии испытаний. Сферический спектр может идентифицировать полосы излучения и помочь в планировании оценки. Оценка воздействия использует измерения, соответствующие опасности, с указанием таких условий, как расстояние наблюдения, видимый размер источника или продолжительность воздействия, где это применимо. [9]

Для нелазерного оборудования, предназначенного для терапевтического, диагностического, мониторингового, косметического или эстетического применения, стандарт IEC 60601-2-57 может применяться к основным требованиям безопасности и основным характеристикам. Запросите отчет, в котором указаны предполагаемое использование устройства, точная модель и режимы работы. Суммарная мощность в ваттах, измеренная с помощью сферического теста, описывает оптическую мощность устройства. Измерения облучения описывают, сколько излучения достигает глаз или кожи в условиях, подвергнутых оценке. [9, 15]

Что покупатели должны запрашивать у поставщика?

Сравнительная таблица технических характеристик устройств для терапии красным светом, показывающая подтвержденные и неподтвержденные данные об интенсивности излучения.

1. Спектр, соответствующий конкретной модели и настройкам канала. Уточните фактические пиковые длины волн, диапазон измерений и укажите, представляет ли спектр общую выходную мощность или показание в одной точке.
2. Если в спецификации указана общая оптическая мощность, необходимо предоставить отчет о потоке. Проверьте геометрию крепления, какую часть устройства измеряли, как калибровали систему и выражен ли результат в оптических ваттах.
3. Карта интенсивности излучения на предполагаемом расстоянии использования. Проверьте эталонное расстояние, тип детектора и характеристику длины волны, охватываемую площадь, измерительную сетку и центр, а также средние показания.
4. Документы по безопасности и соответствию конкретной модели. Сопоставьте модель и версию оборудования с областью применения каждого отчета или перечня. Если указана аккредитация лаборатории, убедитесь, что она распространяется на проводимые измерения.
5. Необходимо обеспечить одинаковые условия для параллельного сравнения. Используйте одинаковое расстояние, режим работы и метод измерения для всех устройств. Считайте показания, полученные с помощью ручного прибора, выборочной проверкой, если детектор не откалиброван для данных длин волн, а настройки не соответствуют данным в отчете.

FAQ

Каково назначение интегрирующей сферы?

Он собирает свет в пределах заданной геометрии и смешивает его посредством диффузных отражений. Затем калиброванный детектор может измерить собранный поток. Соединение сферы со спектрорадиометром позволяет лаборатории измерить распределение этого потока по длинам волн.

Сколько стоит интегрирующая сфера?

Стоимость зависит от диаметра сферы, конфигурации портов, диапазона длин волн, а также от того, включает ли комплект спектрорадиометр, эталонный источник, калибровку и приспособления. При сравнении предложений укажите поставщикам размеры вашего самого большого образца, а также диапазоны длин волн и уровни выходного сигнала, которые вам необходимо измерить.

Для чего ещё используются интегрирующие сферы?

Лаборатории используют их для характеризации светодиодов, ламп и модулей. Сфера также может измерять отражательную или пропускательную способность материала, если она настроена на сбор рассеянного света от образца. Приспособления и калибровка зависят от измерения. [1, 16]

Как калибруется интегрирующая сфера?

Лаборатория измеряет эталонный образец с прослеживаемостью в соответствующей конфигурации и использует его для определения отклика системы. Для получения абсолютного спектрального выходного сигнала калибровка должна охватывать требуемые длины волн. Проверьте эталонную и тестовую геометрии и оцените самопоглощение при изменении источника или приспособления. Повторно проверьте установку при изменении покрытия, детектора или оптической связи и следуйте графику калибровки, указанному в документации лаборатории. [2, 3]

Ссылки

1. CIE. Измерение параметров светодиодов (CIE 127:2007) .
2. NIST. Калибровочные и передаточные стандарты для полного спектрального потока излучения .
3. NIST. Фотометрия с использованием интегрирующей сферы на основе детектора .
4. NIST. Калибровка спектральной освещенности (Специальная публикация 250-89) .
5. Общество светотехников. Оптические и электрические измерения твердотельных осветительных приборов (ANSI/IES LM-79-24) .
6. CIE. Метод испытаний светодиодных ламп, светодиодных светильников и светодиодных модулей (CIE S 025/E:2015) .
7. ISO и IEC. Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий (ISO/IEC 17025:2017) .
8. ISO. Системы управления качеством медицинских изделий (ISO 13485:2016) .
9. IEC. Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем (IEC 62471:2006) .
10. Интертек. Каталог зарегистрированных товарных знаков ETL .
11. Европейская комиссия. Обязанности производителей по нанесению маркировки CE .
12. REDDOT LED. Тестирование оборудования и повторное тестирование оптических компонентов. .
13. REDDOT LED. Технические характеристики настольной панели для светотерапии красным светом EST-T1 .
14. REDDOT LED. Устройства для светодиодной терапии и технические характеристики T1 .
15. IEC. Безопасность и основные характеристики оборудования, не являющегося лазерным источником света (IEC 60601-2-57:2023) .
16. NIST. Эталонная интегрирующая сфера для спектрального отражения .
17. CIE. Измерение светового потока (CIE 084:1989) .
18. REDDOT LED. О светодиодах REDDOT .
19. NIST. Усовершенствованные фотометрические стандарты и процедуры калибровки в NIST. .

Связанные руководства

Полезные руководства по интеграции использования сфер и тестированию терапии красным светом.

• Как измерить интенсивность излучения при терапии красным светом: от выбора детектора до калибровки.
• Как заводы проверяют точность длины волны в светотерапевтических приборах
• Единицы измерения освещенности, формулы и методы испытаний.