色差仪中有一个重要的组件就是积分球，一般而言，光学扩散片在小心使用下，可降低测量时因探测器上的入射光源不均匀分布或光束偏移所造成的微小误差，因此可以提高测量的准确性。但是在精密的测量时，就必须使用积分球作为光学扩散器使得上述的误差较小。积分球的基本原理是光通过采样口被积分球收集，如图1，在积分球内部经过多次反射后非常均匀地散射在积分球内部。使用积分球来测量光通量时，可使得测量结果更为可靠，积分球可降低并除去由光线的形状、发散角度、及探测器上不同位置的响应度差异所造成的测量误差。积分球常与光谱仪、照度计等设备配合使用，实现多参数同步测量。低亮度Helios标准光源测试仪
测量结果与几何结构解耦：由于均匀性，测量结果（探测器读数）主要取决于样品的总反射光通量（或漫反射光通量），而对样品反射光的具体方向分布不敏感（只要所有反射光都进入了球腔）。这正是测量总反射率（8°/d或 d/8° 几何） 和 漫反射率（去镜面） 的基础。作为均匀光源：在球壁上开一个输出端口，该端口发出的光在空间角度上是高度均匀的（朗伯体特性），且光谱稳定（涂层光谱中性好时）。这种均匀光源是光学传感器（如相机、光谱仪）辐射定标的理想工具。VIS-NIR光谱均匀光源自动驾驶随着智能照明的发展，积分球在智能光源性能测试中的作用日益凸显。
如何评估空间均匀性？通常通过实验测量：在球内不同位置（尤其是可能不均匀的区域，如端口附近、挡板阴影区）放置小型探测器或光纤探头。使用稳定光源照射积分球。测量各点的辐照度值。计算这些测量值的相对标准偏差 (RSD) 或较大偏差，作为均匀性的量化指标。高性能积分球的均匀性可达 ±0.5% ~ ±1% 甚至更好（在中心区域避开端口/挡板直接影响区）。积分球的空间均匀性是其功能实现的基石，源于：高反射、完美漫射（朗伯）的球壁涂层。光线在球腔内经历充分的多次漫反射和混合。关键结构（挡板）阻挡直射光，强制光路混合。
朗伯体入口的等效性：无论入射光以何种角度、形状或位置射入球体（只要在端口内），初次撞击球壁后都会被漫射。经过初次漫反射后，其对球内光场的贡献等效于一个位于入口处的朗伯光源。这较大程度上降低了对入射光束本身的均匀性和准直性的要求。空间均匀性的重要意义：反射率测量的准确性：样品均匀照明： 样品表面被球内均匀辐照的光场照明。无论样品表面的微观结构如何（光滑、粗糙、有纹理、轻微弯曲），只要其尺寸相对于球体足够小，它接收到的照明条件是相同且均匀的。这消除了因照明不均带来的测量误差，使得测量结果更能表示材料的整体反射特性。积分球测试时需考虑光源的发热问题，避免高温损坏球体涂层。
影响空间均匀性的关键因素及优化：理想情况下的均匀性近乎完美，但实际应用中会受到多种因素干扰：端口开孔：较小化总面积： 所有端口面积总和应尽可能小（通常要求 < 5% 球体内表面积）。这是较重要的设计原则。优化端口位置： 避免端口直对（如光源口不直对探测口或样品口），利用挡板阻挡直接光路。端口内壁处理： 端口内壁应延伸一定深度并涂覆与主球相同的涂层，使其也具备朗伯反射特性，减少“黑洞”效应。问题： 端口（光源口、样品口、探测口、观察口、挡板支撑口等）破坏了球壁的连续性和反射特性，是吸收光的“黑洞”，也是光可能直接逸出的地方。通过积分球可以准确测量LED、灯具等光源的总光通量、色温和显色指数。星光太阳光模拟器校准光源
在积分球测试中，光源的放置位置对结果有一定影响，需严格遵循规范。低亮度Helios标准光源测试仪
空间均匀性的形成原理：高漫反射涂层的主要作用：光线撞击球壁任意一点时，会向整个半球空间均匀散射（遵循余弦定律）。从球腔内任意一点观察球壁任意一点，其亮度是相同的（各向同性）。球壁涂层（如BaSO₄或PTFE）具有近乎完美的朗伯体散射特性。这意味着：这种特性使得每次反射都“重置”了光的方向信息，消除了入射光方向性的影响。多次反射与光混合：光源发出的光（或样品反射的光）首先照射到球壁某点A。点A将光向整个球腔空间漫反射。这些散射光中的一部分会照射到球壁其他点（B, C, D...），这些点同样进行朗伯漫反射。经过4-5次或更多次这样的漫反射后，光在球腔内的传播路径变得极其复杂且随机。较终，来自不同初始位置和方向的光线在球腔内充分混合叠加，使得球内任意位置接收到的光通量（辐照度）基本相等。低亮度Helios标准光源测试仪
