照明系統(tǒng)設(shè)計者通常需要向客戶提供IES格式的數(shù)據(jù)。照明工程學(xué)會 (Illuminating Engineering Society，IES) 文件格式便于傳輸輝度數(shù)據(jù)，該格式得到了制造商和設(shè)計師的廣泛認(rèn)可。本文描述了如何生成IES文件并驗證結(jié)果。（聯(lián)系我們獲取文章附件）

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簡介

復(fù)雜的照明系統(tǒng)可以在OpticStudio的非序列模式下進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化，之后，您可能需要向潛在客戶提供輸出數(shù)據(jù)，以便他們能夠評估系統(tǒng)性能，并在他們自己的應(yīng)用程序中使用?？梢允褂肐ES文件格式導(dǎo)出這些數(shù)據(jù)。IES常用于照明行業(yè)，以描述光源和完整的照明系統(tǒng)。使用OpticStudio可輕易生成IES文件格式。
本文將演示如何將保存到光譜數(shù)據(jù)格式文件的光線轉(zhuǎn)換為IES文件。

IES 文件格式

ES文件格式假設(shè)光源/照明系統(tǒng)距離觀測平面足夠遠(yuǎn)，可以將光源看作是沒有空間變化的點光源，這使得IES文件比其他格式的文件小得多。另外，光譜數(shù)據(jù)不包含在IES文件中，如果需要的話，必須生成單獨的文件來保存光譜數(shù)據(jù)。OpticStudio可以輕松處理轉(zhuǎn)換，并直接生成IES數(shù)據(jù)。
要直接生成IES數(shù)據(jù)，只需使用極探測器(Polar Detector ) 探測光線，然后在非序列元件編輯器(Non-Sequential Component Editor)的“工具(Tools)”菜單下使用“導(dǎo)出極探測器數(shù)據(jù)作為光源文件(Export Polar Detector Data as Source File)”。有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱文章 "如何使用極探測器和IESNA/EULUMDAT光源數(shù)據(jù)"。
在OpticStudio中可以將光線數(shù)據(jù)庫中的光線保存為 . SDF文件格式（光譜數(shù)據(jù)格式），該格式包含光線擊中特定物體上一點的所有光線數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)集可以簡化為IES文件，通過點擊：庫(Libraries) > IES光源模型(IES Source Models) >將光源文件轉(zhuǎn)換為IES(Convert Source File to IES)，使用轉(zhuǎn)換光源文件(Convert Source File)將其轉(zhuǎn)換為IES格式。

通常會在退出系統(tǒng)時保存光線，然后將該光線集轉(zhuǎn)換為IES文件提供給客戶。在這兩種情況下，都“分離”了與光源相關(guān)的空間數(shù)據(jù)，只顯示了遠(yuǎn)場結(jié)構(gòu)。
本文將重點介紹IES文件生成的第二種方法。

生成 SDF

本文附件中包含LED模型的示例文件，該模型包括對LED光源的簡單描述（使用體光源(Source Volume)、矩形物體(Rectangle object)），以及表示物理結(jié)構(gòu)（接觸線、電極、模具和外殼）的幾何物體，這些物理結(jié)構(gòu)將包含在LED封裝中。
要生成代表該光源模型的光譜顏色文件，需要將1000萬束光線追跡到位于光源附近的矩形探測器(Detector Rectangle)物體上。在光線追跡期間，還應(yīng)該選擇保存光線(Save Rays)選項。

保存文件名的語法應(yīng)該是 “ #-Name.SDF ”，其中 # 表示保存光線的探測器物體的編號（在示例中為物體 #4）。物體編號不會作為文件名的一部分保存；對于上述示例，生成的文件名為Led_Model.SDF。
請注意，上述方法并不局限于保存到達(dá)探測器上的光線。可以為在非序列模型中光線到達(dá)的任何物體生成SDF文件，只需在保存光線的輸入中指定所需物體的編號作為文件名的第一部分。例如，如果希望將到達(dá)物體 #1上的光線保存到SDF文件中，那么在保存光線給出的輸入文件名將以 “1-” 開始。
輸入以上設(shè)置后，點擊清空探測器 (Clear Detectors)，然后進(jìn)行光線追跡，并將在探測器上獲得的結(jié)果保存到SDF文件中。將該文件放置在 {Zemax}\Objects\Sources\Source Files文件夾中（有關(guān)更多信息參閱幫助文件中“設(shè)置(Setup) 選項卡>系統(tǒng)組(System Group) > 配置選項(Project Preferences) >文件夾 (Folders)”參閱幫助文件）。
SDF文件可以通過文件光源(Source File) 物體用于任何OpticStudio非序列文件。關(guān)于文件光源物體的更多信息可以在幫助文件中通過點擊：設(shè)置(Setup)選項卡>編輯器組(Editors Group) >非序列元件編輯器 (Non-Sequential Component Editor) > 非序列光源(Non-Sequential Sources)找到。

轉(zhuǎn)換為IES文件

現(xiàn)在準(zhǔn)備將SDF文件轉(zhuǎn)換為IES文件，點擊：庫(Libraries) > IES光源模型 (IES Source Models)，使用將光源文件轉(zhuǎn)換為IES(Convert Source File to IES)。

任何位于{Zemax}\Objects\Sources\Source Files文件夾中的SDF文件都可以使用該工具。此功能的關(guān)鍵輸入是在生成的IES文件中指定垂直（徑向）和水平（角度）像素的數(shù)量。像素數(shù)量越大，分辨率越高，但如果初始SDF中的光線數(shù)量較少，則會導(dǎo)致光線追跡結(jié)果出現(xiàn)不理想的峰或噪聲。當(dāng)轉(zhuǎn)換包含大約100,000或更多光線的SDF文件時，默認(rèn)的像素化值（垂直角度為181，水平角度為180）是合理的。請注意，雖然這個示例文件中發(fā)射了1000萬束光線，但有2000多萬束光線到達(dá)了探測器，并保存在SDF文件中。這是因為在光線追跡期間，選擇了“分裂光線(Split Rays)”在系統(tǒng)中分裂光線能量。
雖然IES文件包含用于描述光源角分布的光度值（例如：坎德拉），但該文件不包含關(guān)于光源光譜分布的顯性信息。為了確保SDF文件中包含的光譜信息在轉(zhuǎn)換為IES時不會丟失，OpticStudio將在單獨的光譜 ( SPCD ) 文件中保留這些信息。SPCD文件將與輸出的IES文件具有相同的基本名稱，只是使用不同的擴展名（SPCD）。有關(guān)光譜文件語法的更多細(xì)節(jié)，請參閱幫助文件，可通過點擊：“設(shè)置選項卡(The Setup Tab ) >編輯器組(Editors Group)>非序列元件編輯器(Non-sequential Component Editor ) >物體屬性(Object Properties) >光源 (Sources) > 定義光譜文件(Defining a spectrum file)”打開。
要將SDF文件轉(zhuǎn)換為IES和 SPCD 文件，只需單擊轉(zhuǎn)換文件(Convert) 按鈕。將轉(zhuǎn)換后的IES文件放在{Zemax}\Objects\Sources\IESNA文件夾中，而轉(zhuǎn)換后的SPCD文件將被放在{Zemax}\Objects\Sources\Spectrum Files文件夾中。

驗證結(jié)果

為了驗證轉(zhuǎn)換結(jié)果，可以在配光曲線(Directivity Plot)或極坐標(biāo)圖(Polar Plot)中查看SDF和IES文件的遠(yuǎn)場分布（這兩個功能都可以在分析(Analysis) >光源查看器(Source viewer) 菜單中找到）。例如，掃描角度為0、45和90度時，兩個光源文件的半圓配光曲線比較如下：

SDF

IES

正如預(yù)期的那樣，兩個文件的結(jié)果幾乎相同。通過降低轉(zhuǎn)換期間IES文件中使用的像素數(shù)量，可以減少IES結(jié)果中相對于SDF結(jié)果的額外散點偏差。
將光源成像到遠(yuǎn)處平面上時，可以使用光源照度圖(Source Illumination Map) (在分析(Analyze) >應(yīng)用(Applications) > 光源照度圖(Source Illumination Map)查看光源照度分布。就像配光曲線（和極坐標(biāo)）圖一樣，照度圖可以用于SDF或IES文件（所有這些分析也可以用于RSMX文件）。在使用IES文件時，通常需要指定SPCD文件來表示光源光譜分布：

但是，在示例中，光源只發(fā)射兩種波長（0.46和0.57微米）的光，并且具有相同的權(quán)重（可以通過在任何文本編輯器（例如：記事本）中手動打開SPCD文件確認(rèn)）。因此，光譜文件不能用于OpticStudio，因為它包含的點太少（SPCD文件中最少的波長數(shù)為3）。因此，在這種情況下，最簡單的方法是在波長數(shù)據(jù) ( Wavelength Data ) 對話框中定義適當(dāng)?shù)牟ㄩL，并選擇：光源顏色 ( Source Color )：系統(tǒng)波長 ( System Wavelengths )。

使用上圖顯示的光源位置和方向 ( Source Position and Orientation ) 以及屏幕大小和采樣 ( Screen Size and Sampling )設(shè)置，SDF和IES文件的運行結(jié)果如下：

SDF

IES

這兩種情況再次具有很好的一致性，IES數(shù)據(jù)在這種情況下顯示出更平滑的結(jié)果。
如果希望在光學(xué)系統(tǒng)中使用生成的IES文件，則可以在非序列系統(tǒng)中選擇IESNA文件光源物體，并選擇所需的IES文件作為輸入。為了正確地建模光源的光譜分布，通常還需要在“物體屬性 ( Object Properties )”對話框的“光源”選項卡中將光源顏色設(shè)置為“光譜文件(Spectrum File)”，并指定從SDF轉(zhuǎn)換為IES時創(chuàng)建的相應(yīng)SPCD文件。同樣，這種操作對于光源只包含兩個具有相同權(quán)重的特定波長的文件是沒有必要的，因為，這些信息可以直接從系統(tǒng)的波長數(shù)據(jù)對話框中得到。