怎样测试强光手电筒的强光到底有多强

为了检验设计的光学系统是否满足国家标准的要求，最直接的方法就是进行配光试验。以前的通用方法是依靠个人的经验和大量反复的试验，但这已远远跟不上光学设计需求的速度和越来越严格的照明标准，同时也浪费大量的财力、物力和人力，增加了设计的成本和周期。本文借助光学软件 Tracepro 对所设计的光学系统进行光线追迹来模拟仿真能有效的提高设计的效率和精度。强光手电筒led手电筒在 Tracepro 中就是根据用户设定的光源特性，追踪从三维物理模型（光源）发出的按一定空间光强分布的随机光线，光线的传播路线由几何形状、物体材料和光线经过界面的光学性质（反射、折射、散射、衍射、吸收等）所决定，光线在界面上的作用遵循折射定律、反射定律等。

1 .序列光线追迹与非序列光线追迹..成像光学系统如照相机、望远镜等通常是采用序列光线追迹来设计。序列光线追迹的光线入射到系统中的每一个光学表面的顺序都是已知的，即光线必须首先入射到系统第一个透镜的前表面，然后入射到后表面，直至最后入射到系统的像平面。序列光线追迹相对于非序列光线追迹来说，它比较直观，每强光手电筒一条所追迹的光线通过系统各个表面的顺序是既定的，因此在成像光学系统中，通常只需要计算几条光线就可以确定整个光学系统的性能。在非序列光线追迹中，光线与系统中各个界面相交的顺序是未知的。从LED芯片发出的光在出射时的位置、方向都是未知的，因此LED强光手电光学系统的一次光学设计和二次光学设计都需要追迹大量的光线，以满足光学系统性能分析的准确性。与序列光线追迹不同的是，非序列光线追迹分析需要大量的光源发出的按一定空间光强分布的随机光线，这些随机出射光线的位置、方向以及行进过程中与各界面所产生的反射、折射、散射、吸收等都需要用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法来进行模拟。

2 .Monte Carlo 方法蒙特卡罗(Monte Carlo)方法，也称随机模拟法、随机抽样技术或统计试验法，其基本思想是：为了求解数学、物理、工程技术或生产管理等方面的问题，首先建立一个与求解的概率模型或随机过程，使它的参数等于所求问题的解，然后通过对模型或过程的观察或抽样试验来计算所求参数的统计特征，最后给出所求解的近似值。概率统计是蒙特卡罗方法的理论基础，其基本手段是随机抽样或随机变量抽样，该方法对于那些本身具有统计性质的非确定性问题非常有效，可直接从非确定性问题出发，通过模拟原问题的实际过程而得到问题的答案，而不需像常规方法那样首先将它转化为确定性问题，再做离散化处理来求解，因而可省去求解方程过程中不得不引入的许多近似。 Tracepro 的光线追踪正是采用了蒙特卡罗方法，即随机选取光线位置、方向作为样本，在进行折射光线和反射光线的追踪时选取反射率 R 和透射率 T 作为随机变量，随机的折射、散射、衍射，增多光线数量可以提高光线追踪结果的准确性。经过光线的追踪，统计最终照射到观测屏幕上的光线的数量和分布可以得到分析结果，再经计算和平滑处理后就是用户所需要的照度分布图、光强分布图、光通量的空间分布等，同时可以统计出照射到指定的任意面上的光通量和损失的光通量。通过修改各个参数的设置来改变结果输出，不断的模拟，直到最终可以达到要求。



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