FRED案例展示：辐射光源与光通量光源

FRED 可以用辐射通量（瓦特）或光通量（流明）单位表示光源的功率。本文讨论了此功能背后的原理。

任何光源的功率都可以用辐射通量或光通量单位表示。辐射通量单位适用于整个电磁频谱，描述了多种光源，如激光、热辐射、微波、紫外线等。光通量单位通常用于表征白炽灯、弧光灯、LED 等，仅适用于可见光辐射范围。

一些光源类型允许用户选择以瓦特（W）或流明（lm）指定光源功率。如果选择了流明选项，则必须从光谱文件夹中选择一个光谱（可以在光源元件的设置中选择，也可以在详细光源的“Wavelength”标签页中选择）。FRED 使用此光谱将光通量转换为辐射通量单位（瓦特）后再进行光线追迹。通常分配给光通量光源的辐射通量的方法是将流明表示的功率除以关联光谱的发光效率 K。发光效率 K 定义为：

其中 Q 是光源光谱，V 是光视光谱效能函数。

选择光谱后，可以选择“Randomly according to spectrum ”选项（如下图所示）。这是一种蒙特卡洛方法，其中光谱充当概率分布，用于为单个光线分配波长。所有光线的通量相同，概率分布将决定在给定波长范围内生成更多光线的地方，概率较高。

用户应注意，蒙特卡洛波长生成，会引入额外的色噪声，这增加了与光线追迹通常相关的泊松统计的空间噪声。因此，必须增加此类光源的光线数量以考虑这一点。

第二种选择是使用波长列表中指定的波长。在这种情况下，用户可以自由选择所需范围内的离散波长数量。鼠标右键点击波长列表，访问 FRED 的波长范围对话框（如下图中的红框选所示）。设置列表后，再次右键点击以根据光谱应用波长权重（蓝箭头）。当使用“As specified by list ”选项时，对话框右侧的光谱选择将被忽略。这种配置的波长标签页为每个指定波长创建相同数量的光线。选择的波长数量将影响任何颜色计算的准确性。

作为光通量光源类型的补充，FRED 提供了光通量分析功能，如照度和光强。照度的单位为勒克斯lx（lm/m²）、照度单位（lm/cm²）或英尺烛光（lm/ft²），光照度是辐射通量辐照度（W/m²）的光通量等效量。辐照度和光照度计算使用常规的平面分析面。光强的单位为坎德拉cd（lm/sr），光强度是辐射通量强度（W/sr）的光通量等效量。强度（在极坐标网格上）和光强计算使用方向分析实体。