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積分球涂料原理和選用
本文根據(jù)Avian Technologies LLC 公司 CTO Art Springsteen Ph.D.在CORM 2009年的講座翻譯、整理。
CORM：Council for Optical Radiation Measurements
積分球公式
由積分球公式可知，如果積分球涂料的反射率較低，如80%左右的時(shí)候，測(cè)試結(jié)果對(duì)積分球反射率的變化最不敏感，也就是說，在80%反射率的涂料，當(dāng)反涂層的反射率由于各種原因發(fā)生變化時(shí)，對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響最小。這種涂料的缺點(diǎn)就是lower throughput，但是對(duì)于大多數(shù)的燈具、燈泡來講，這個(gè)不是問題。
80%反射率的涂料，相對(duì)于95%-99%的涂料只能說是“灰”涂料。
對(duì)于反射率涂料來講，需要經(jīng)常更新涂層，以保持反射率。
理想的積分球涂料應(yīng)該具備幾個(gè)性能：
- 高朗伯特性（較好的漫反射特性）
- 在波長較寬的范圍內(nèi)具有高反射率
- 高度穩(wěn)定
- 容易施工
- 容易去除
積分球的發(fā)展歷史：
Principle of Optics 在1934年提到了積分球的原理以及對(duì)內(nèi)壁涂料的配方說明：對(duì)于積分球體內(nèi)部涂層最重要的是涂料應(yīng)該具有完美的漫反射特性，而且是非選擇性的漫反射。使得在球體內(nèi)部反復(fù)的反射下而不會(huì)改變光的顏色，這個(gè)涂料含有標(biāo)準(zhǔn)的氧化鋅顏料。如下：
成分? ? ? ? ? ? ? ?比重
變性酒精：? ? ? ? 100
無色賽璐珞：? ? ? 10
樟腦? ：? ? ? ? ? ? ?15
先將樟腦溶解在酒精中然后添加賽璐珞直到10個(gè)小時(shí)后賽璐珞溶解為止，并且將酒精蒸發(fā)。
后來，涂料配方改進(jìn)如下
成分?????????? 比重
纖維素漆? ? ? 4
酒精? ? ? ? ? ? 1
氧化鋅???????? 1
攪拌這種混合物直到一個(gè)合適的粘度為止，這大概需要一個(gè)多小時(shí)。然后再加兩份的酒精和一到兩份的水，松節(jié)油。酒精加到里面主要是為了延緩松節(jié)油的干燥。
常用的在噴涂白涂料的工藝，一般會(huì)推薦使用氧化鎂工藝，并對(duì)噴涂的表面進(jìn)行霧化處理。這種工藝主要使用金屬鎂，利用其與氧氣燃燒，凝聚在球壁上。在處理氧化鎂涂層時(shí)，要特別小心防止變?yōu)辄S色的MgN3
以上工藝在積分球上已經(jīng)很少使用了。
常用噴涂型積分球涂料
硫酸鋇積分球涂料（市場(chǎng)上最常見的積分球涂料）：
這種可以商業(yè)使用的經(jīng)典積分球涂料由柯達(dá)公司 （Eastman Kodak）在上世紀(jì)70年代由Grum and Luckey 開發(fā)的，正式的商品名是“ Eastman 6080 White Reflectance Coating”，目前市場(chǎng)上可售的積分球涂料都是以此涂料為基礎(chǔ)改進(jìn)的。
這種涂料的優(yōu)點(diǎn)是：
- 高反射率
- 噴涂容易
- 容易清除
- 無毒
- 高朗伯特性（工藝正確）
缺點(diǎn)：
Avian-B是該種涂料的經(jīng)典產(chǎn)品，下圖是Avian-B的反射率曲線
牢固性積分球涂料
采用特殊配方的積分球涂料，具有一定的牢固性，環(huán)境適應(yīng)性號(hào)
主要有：
Avian Technologies 公司的Avian-D （可對(duì)外出售）
Optronic Laboratory公司的Optolon 1 / Optolon 2 （不出售）
優(yōu)點(diǎn)：
- 高反射率、防水（可水洗）
- 高朗伯特性（工藝有關(guān)）
缺點(diǎn)：
基于特氟龍（PTFE）的積分球涂料：
壓制的PTFE粉末 ：
使用硅酮真空膠，將PTFE粉末壓制在一起，比重大約 1.0 g cm‐3
優(yōu)點(diǎn)：非常高的反射率和朗伯特性
缺點(diǎn)：較脆，易碎?? 對(duì)溫度敏感、熱穩(wěn)定性差， 容易污染
燒結(jié)的PTFE
優(yōu)點(diǎn)：非常高的反射率和朗伯特性，非常穩(wěn)定
缺點(diǎn)：比重大、價(jià)格高
典型產(chǎn)品是Fluorilon? (Avian Technologies),
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