LED和其它复杂光源建模Word格式.docx
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结果是，照度（illuminance）的单位将为Lux（Lumens.m-2），发光强度（luminousintensity）为Candela（Lumens.steradian-1）而辐射度将为Candela.m-2.
使Source_Radial
Source_radial是从制造商的datasheet里面输入数据的最简单的方法。
例如这里是LuxeonEmitterRed（LXHL-BD01）的发光强度，如产品datasheet所提供。
角度分布的“蝙蝠翼（batwing）”特性如下：
Angle
（degree）
RelativeIntensity
（ArbitraryUnits）
60
5
10
15
64
20
68
25
72
30
90
35
100
40
95
45
85
50
55
9
65
4
70
75
80
附件的zip文件（可以在本文最后下载）中有一个文件,radial_source.zmx.该文件仅包含2个目标:
一个探测器和source_radial.Source_radial是一个平的，矩形或者椭圆形对象，他可以所提供的数据描述的角度分布发光。
{注意source_radial让角度数据可成为变量，因此我们可以优化确定为特定应用所需的角度分布.本文中我们不会使用这一功能，因为我们的目标是尽可能描述实验数据。
但当我们在设计的早期想知道我们需要什么样的分布时，这是一个极为有用的功能}
制造商的datasheet告诉我们，光源直径6mm，典型输出为27lumens：
这一数据也被添加到source_radial。
通过30条layout光线和10Manalysis光线（记得layout光线仅为画图之用;
analysis光线用于细节的计算）,我们得到:
看更细节的数据我们可以看到光源的空间和角度性能：
SpatialData
（Illuminance,inLux）
AngularData
（LuminousIntensity,inCandela）
计算的发光强度和制造商的datasheet符合的很好，但是制造商没有提供LED照度（LED的空间结构）的数据。
因此ZEMAX假定光源在3mm半径的孔径内是均匀亮度的。
在没有更好的数据前，我们只能这样了。
为了提高模拟的质量，我们需要角度和空间数据：
这就是所谓的光源辐射sourceradiance或光源照度sourceluminance.
使用RadiantImaging公司的ProSource
RadiantImaging
（）通过使用高线形，低噪声相机拍摄一系列校准的16-bit照片来测量光源的辐射度（或者照度），并将它们合并到一个数据库中。
他们的ProSource软件可以多种方式查看这些数据，以及光源详尽的辐射情况（角度和空间分布）.
ProSource的演示版可以从RadiantImaging的网站下载。
本文建模了一个LuxeonLXLH-BD01LED，这需要有ProSource的完全的license以及特殊光源模型的license。
因此本部分产生的数据文件本文不能下载。
使用辐射光源的好处是可以得到充分测量的数据，进而可以看到反射散射全内反射效应。
例如这里的照片是不发光的LED和发光的LED:
这显示了光源结构导致的光学效果。
例如，接触电极部分遮挡了反射光线，在发光面上叠加一个纵横交错的图案.在不同的角度拍摄了大量的照片，被用于计算光源辐射度（或照度）模型。
RadiantImaging公司的ProSource程序能让使用者看到光源的细节特征。
例如，这里是发光强度在x方向通过LED中心的切片:
这显然比LED制造商提供的原始信息多得多。
ProSource可以导出此数据作为source_file，而这个光线列表可以被ZEMAX追迹:
红框圈起来的设置表示：
∙我们将产生10M光线
∙Therayswillbegeneratedover2πsteradians
∙使用重要性权重，所以更多的光线产生在明亮区域
∙由于LED径向3mm，我们选择最初在半径3mm的球面上产生光线
注意光线文件必须保存在{zemaxroot}/objects文件夹，且必须为扩展名.dat.
为使用该数据，我们可以将source_radial换成source_file然后打开Radiant_Source.dat。
为了在输出点列图上看到随机光线，可以设置System>
Non-Sequential下的"
Randomizerays"
为1e+8.
注意这个文件需要大于500M的空闲内存。
当我们追迹光线时，光源的空间和角度分布如下:
Spatialdata
（Illuminance,inLux）
这个数据文件在空间和角度域有多得多的信息。
空间结果清楚的显示出了“蝙蝠翼batwing”结构，这是单独的角度数据没法预测的。
角度数据也给出了比制造商datasheet提供的简单曲线多得多的结构。
注意这些附属的结构是怎样在ZEMAXray-tracing结果中还原的:
我们也可以比较其空间性能。
光线产生于半径为3mm的圆球上。
如果我们逆向追迹它们将汇聚成一个虚焦点，这即我们所见的像。
在几度圆锥角之内产生10M条光线:
并告诉ZEMAX逆向追迹这些光线:
在虚像处得到如下的空间分布:
与ProSource数据库中的照片比较:
ZEMAX和ProSource使用略有不同的图像gamma,但是可以看到这些图像是基本一致的。
也注意到如果你缩小ZEMAXdetector窗口可以看到两个LEDemitter的ghostimages，这也在ProSource的数据中:
注意:
这不是照片这是！
这是ZEMAX内部光线追迹模拟的结果。
使用测量的辐射数据提供了精确的光源模型.
使用Opsira公司的LucaRaymaker
Opsira（www.opsira.de）的LucaRaymaker软件提供了类似的功能，该功能生成测向仪（goniometer）测出的光线集。
光线生成操作如下:
生成的文件是一个二进制.dat文件,之后该文件被作为一个source_file对象读入ZEMAX并以之前描述的RadiantSources同样的方式追迹。
BuildingaComplexGeometricModel
最后我们将讨论的技术是建立一个复杂的几何光源模型。
这是一个光源的一个"
迷离模型mini-model"
，并使用ZEMAX提供的几何光源以及一系列其它对象，试图刻画光源的内部结构。
例如，见文件夹{zemaxroot}/samples/non-sequential/sources/led_model.zmx:
这个对象由一系列更小的内部对象构造:
这可以代表LEDdie,电极丝,安装点等。
然后将更细节的光学特性应用到各个对象，然后大量的光线追迹。
这些光源模型能被直接追迹，或者生成的光线能被保存到光线数据库。
在光线数据库观察器中（Analysis>
Database>
RayDatabaseViewer）你可以选择测试对象，并将所有打到该对象的所有光线保存为心得光源对象。
这个新的数据文件可以用source_file对象读入。
复杂的集合模型需要忍受的一个大问题是：
你需要知道输入什么值！
例如，在电极丝上使用何种散射函数？
支撑结构的反射率是多少？
此类数据不易获得。
最后，复杂模型必须为实验数据验证有效：
这带来一个问题，为什么不开始就使用实验数据？
大体上讲，实验数据更准确更容易使用。
但是在一些系统中，特别是来自光源的光再成像在光源上，需要努力构造一个好的复杂的光源。
也可以2者都用，通过定一个复杂光源，但是通过一个测量的光源文件初始发光。
此图版权归RadiantImaging所有，这里被允许使用。
总结和参考
本文描述了一些LEDs及其它复杂光源建模的技术：
最早的方法，在没有实验数据情况下最好的,是使用source_radial或其它built-in光源
实验数据，例如RadiantImaging和Opsira和所提供的，提供了最好的精度并且易于使用
当光线会再次成像在光源对象上时，复杂光源模型非常有用
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