LED近场光学测试-光电测试-金鉴实验室

LED近场光学测试发布时间：2017-02-08 10:14:38

所谓近场光学，是相对于远场光学而言。传统的光学理论，如几何光学、物理光学等，通常只研究远离光源或者远离物体的光强分布，一般统称为远场光学。而近场光学则研究距离光源或物体一个波长范围内的光强分布。

对LED光源进行二次光学设计时，光源远场模型是将光源看作一个点光源，所有光线从同一个点出射，在测量时光源和探测器的距离需要足够远（一般要求测量距离应至少为LED光源最大发光口面的5倍），因此远场模型获取的光源信息比较粗糙，不能准确反映LED光源表面信息。与光源远场模型相比，光源近场模型则是将光源看作一个复杂的面光源。光源的形态用平面来表示，所有光线从光源的表面出射，测量可获得各点的亮度、空间色度分布等数据，因此近场模型更接近LED光源的实际出光情况，为LED光源的光学设计提供更为准确、详尽的数据。

为更好地服务客户，促进行业的共同进步，金鉴实验室推出专业的“LED光源近场光学分布测试”业务，可以测量以下几种类型的光源近场模型：

1、只包含光源的亮度或辐射度分布信息，不含颜色信息。

基本上所有的仿真软件都支持此类型的光学文件（如图1），但是因为没有颜色信息，不能对光源的颜色进行准确仿真。一般来说，此类近场模型可适用于单色光（亮度）或不可见光（辐射度）光源的测试。金鉴检测配置的SIG-400可测试波长在350nm～1000nm范围内的光源近场模型，其中即包含了紫外和红外不可见光的测试。

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图1 只含亮度信息的光源近场模型在专业分析软件中打开界面

2、包含亮度和色度（三刺激值）的分布信息，不包含光谱信息。

支持此类型的光学文件（如图2）的仿真软件有限，例如业界常用的Tracepro光学仿真软件则不可使用此类型光学文件进行颜色方面的模拟。另外，因每条光线不包含光谱特性，如果照明系统中包含反射或者色散的材料或部件，则无法准确仿真光线的色散效果，难以保证接收器上色度的准确。

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图2 只含亮度、色度（三刺激值）信息的光源近场模型在专业分析软件中打开界面

3. 包含亮度和色度的分布信息，同时包含光谱信息（此功能还在优化中，不久将会实现）。

目前大多数主流的仿真软件都支持此类型的光学文件，可以准确模拟光源的色度以及光度的分布情况。而且，如图3所示，此类近场模型可获得光源在空间任意位置的光谱分布图。

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图3 包含光谱信息的光源近场模型在专业分析软件中打开界面

以上提及的2类和3类近场模型均可利用Tracepro软件仿真得到如图4所示的照度(强度量)分布图，前面也已提到业界常用的Tracepro光学仿真软件不可使用不包含光谱信息的近场模型文档进行颜色方面的模拟，但是当含有光谱信息的时候，7.0版本以上的Tracepro软件即可准确地模拟光源的颜色，两者的区别可见图5 a)与图5 b)，图中所用光源是暖白LED。

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图4 利用Tracepro软件仿真得到的照度分布图

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图5 a) TracePro仿真真彩图(不含光谱) 图5 b)TracePro仿真真彩图(含光谱)

金鉴实验室推出的“LED光源近场光学分布测试”得到的近场模型，可通过专业光源分析软件生成包含任意光线数量的光线集文档，如*.RAY、*.DIS、*.DAT、*.RIR等,如图6所示。这些光线集文档可导入到对应的光学仿真软件中进行光学设计，如市面上常用的仿真软件LightTools、TracePro、 ASAP、FRED、Zemax、LucidShape、Opticad、OSLO、SimuLux、SPEOS等，如图7所示。同时，还可以测试LED光源的亮度、发光强度、色度以及照度分布等。

光源可导出的部分文件