F4积分球的基本原理是光通过采样口被积分球收集，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地形状、发散角度、及探测器上不同位置地响应度差异所造成地测量误差。
F4积分球是一个内壁涂有白色漫反射材料的空腔球体，又称光度球，光通球等。 球壁上开一个或几个窗孔，用作进光孔和放置光接收*件的接收孔。积分球的内壁应是良好的球面，通常要求它相对于理想球面的偏差应不大于内径的0.2%。
F4积分球国内低端的主要为氧化镁(MgO)，硫酸钡(BaSO4)，较好的则有国产聚四氟乙烯悬浮树脂(F4)。F4代替常用的氧化镁(MgO)，硫酸钡(BaSO4)作积分球涂层，在0.2~2.5微米波长范围内，光谱反射比都高于MgO和BaSO4，且反射比中性好，有利于减小它对积分球非中性的影响。