这位朋友在实际工作中，不仅在使用近场文件，而且在考虑近场文件（Ray file）的准确性，无疑是已经走在许多业者的前列。
实际上，许多业者还没有养成使用“测试的Ray file”进行设计工作的习惯。为了说明这个问题，我从三个主要方面进行说明，部分内容可能有些basic，不过还是希望能系统说明一下，便于更多人了解。
一、从LED的光学特性看近场文件的重要性
在LED光源已经广泛应用的今天，仍有相当一部分公司或设计人员，沿用传统的方法，将LED当做一个点光源进行建模，然后进行仿真设计。这实际上是大部分设计与实际效果差异偏离的主要原因。
从直观印象来看，LED相对于传统的光源确实尺寸更小，更接近于一个点光源，但真实情况并非如此。LED光源比传统的光源更加复杂，将LED视作点光源是错误的做法。
LED具有不同的封装形式，不同封装可能包含不同尺寸、不同类型、不同位置的芯片。封装及芯片的位置可能有不同的机械公差。从单一芯片到复杂的多方向非球面透镜设计，可能包括不同的部件，例如透镜、有色材料、扩散片、荧光粉等，任何一种部件都可能改变芯片的空间光强分布和光谱能量空间分布。
下面我们以一个TO封装的带有透镜封装的LED为例，采用光纤追迹法（Ray Tracing）来了解一下真实的LED。
如果我们对LED做一个光线追迹，可以看到在LED的前方（红）、侧方（蓝）、后方（绿）都有发射出来的光线。
加装透镜的LED光源光纤追迹：
现在进入重点，我们对LED封装外部的光线进行反向追迹，注意红色光线：
同样如下图，对其它蓝色及绿色光线反向追迹，会发现有多个光学中心，至少可以定义出3个有明显发射光的区域。因此，LED具有非常多的交叉光线，决不可以作为点光源。
那么交叉光线对仿真结果影响如何呢？
如果没有交叉光线，那么LED在不同方向、距离处的照度或光强，可以简单的通过平方反比定律计算得到。但如果有交叉光线，则无法进行简单计算，而是需要根据不同方向、距离处一定面积接收到的光线积分，得到该位置的照度或光强。
显然只有知道交叉光线，也就是Ray file光线文件，才可进行这样的仿真计算。将LED当作点光源进行仿真，偏差不可避免。
另一方面，由于LED芯片离光学元件都是非常近，因此也需要知道LED的近场特性，才能进行进一步的设计。
如下图，考虑了LED本身形状的绿色光线与采用点光源的红色光线相比，能得到更精确的仿真效果，绿色光线就是近场光描述下的LED。
二、近场Ray file测试原理
近场分布式光度计通常采用亮度相机围绕光源运动，采集到不同方向上的亮度图像。并将该图像依据空间位置，计算得到在该位置的每个像素上的光通量，并转为光线数据。
所有方向上的光线集成到一起，就形成一个完整的光线文件（Ray file)。
三、仿真效果差的原因：影响近场测试精度的因素
作为测试结果，Ray file本身比单一的物理量要复杂，测试方法也更加复杂。从计量学的角度，对于Ray File测量的不确定度计算到目前还没有解决，也没有一个方法对两个Ray file 进行直接对比。
通常，我们只能通过由Ray file计算出来的光强或照度分布来评价Ray file 的准确性。不过，我们可以从以下几个方面来分析Ray file的精度问题。
1.近场分布式光度计本身因素
从光线的定义看，光线包含了出射点、方向和能量（光通量），因此可以推断以下几个因素可影响测试精度：
（1）角度计的机械定位精度
（2）角度计的中心与相机中心在不同方向保持一致
（3）图像精度（镜头畸变、像差等）
（4）像素位置精度（与测试距离、张角有关）
（5）亮度测试精度
（6）立体角测试精度（将亮度转为光强或照度必须）
由于以上是近场分布式光度计本身的固有的因素，我们可以做的很有限。以下两个方面才是关注的重点。
2.测量的空间解析度（测试步进）
我们知道，Ray file 是通过不同方向的亮度图像集成而来的。那么就存在一个采集图像的步进问题，也就是每隔多少角度测试一副图像，因为是圆形扫描，因此这里的步进单位是角度。
根据我们调研的结果，目前近场测试的第三方机构通常使用的步进在5°到10°之间。说实话，这个步进采样数量有点少，是与仿真效果差的主要原因之一。
在我们测量理论上，有一个尼坤斯特-香农采样定律（Nyquist-Shannon sampling theorem）。 简单说，就是采样频率一定要比样品中的最大频率高出两倍，才能得到比较准确的测试结果。
对于LED而言，我们可以把光强的梯度变化作为采样密集程度的依据。一般来说，光强梯度变化较大的LED，采用间隔应小于1°。
例如路灯用LED和汽车近场灯，它们带有透镜，具有明显的角度分布特点，即光强的梯度变化比较明显，因此必须采用密集的采样，也就是比较小的步进间隔，通常小于1°。
下图中的路灯用LED单元，采用 0.75°X0.75°测试。汽车近光灯建议选择0.1°步进。
即便是朗伯特性的LED，也应尽可能采用较高的扫描间隔，不大于2.5°。而对于非常接近朗伯光源特性的LED，才可以采用较大的步进，例如5°X 5 °，这样对于评估远场光强分布，精度看上去还是可以接收的。
对于有多个芯片封装的大功率模组产品，尽管表现出接近朗伯光源的特性（远场），但它的近场特性仍然很复杂，因此，仍然应该尽可能采用较高的采样频率。
3.测试时样品位置精度及LED本身制造公差
根据描述的测试原理，样品的实际对准情况与测试结果和后期处理Ray file关系重大，因此需要做好测试前的精细对准。最好在拿到的测试报告中，要求附上对准时的图像，作为后期Ray File分析的依据。
另外，在LED生产过程中，难免有与规格有偏差之处，例如LED芯片位置、透镜安装位置等，选择一个Gold Sample，或者多测几个同型号产品的Ray file，就能了解其公差特性。
总结：
近场Ray File文件仿真效果差，主要原因是测试的角度解析度低，建议光强梯度变化比较大的样品，采用小于1°的步进，即使是普通的LED光源，也应尽可能采用较高的角度解析度，建议不大于2.5°。
另外，还应关注该型号LED本身封装造成的公差，虽然也有近场分布式光度计本身精度的问题，不过由于无法掌控，这里不展开讨论。
现在许多中小微企业存在资金不足、检测设备使用率低、无法配置专业测试人员以保证测试精度的情况，对此，光傲科技配置的德国TechnoTeam公司RiGO 801-LED近场分布式光度计应该是不错的选择。
它可以针对直径小于200mm的各种光源，如LED/OLED、模组、发光单元、MicroLED进行测试，项目包括近场文件（Ray file）、光谱Ray file、光通量、光谱分布、平均光谱等，能够提供 0.1°-2.5°之间的步进解析度，带来更好的仿真效果。
以上是我的回答，希望对你有所帮助！
匿名