對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用,發(fā)光二極管,或者
LED,近幾年已經(jīng)超越了白熾燈
光源。LED的優(yōu)勢(shì)包括體積小巧、發(fā)光效率高和使用壽命長。LED也有
光學(xué)工程師必須處理的不良特性,比如混色和準(zhǔn)直的需要。在這個(gè)例子中,我們來看一個(gè)LED手電筒的簡單示例。
gqACIXR EdS7m,d FRED模型
p/Lk'h~ 0J1&6b 本例中
模擬的手電筒由三個(gè)白光LED組成。LED的幾何形狀是基于FRED安裝提供的例子文件“Basic LED Example”。LED被安排成三角形排布。創(chuàng)建一個(gè)基于熒光粉的白光
光譜,并將它分配到LED光源中。手電筒筒身是一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu),由兩個(gè)基本形狀(棒和管)組成。每個(gè)形狀根據(jù)所需尺寸創(chuàng)建,固定位置確保棒和管之間沒有間隙。
!R1OSVFp ZNY),3? UJrN+RtL 圖1 左:FRED中的手電筒模型。該模型由筒身、多面反射鏡和排列的三個(gè)白光LED組成。右:手電筒
光線軌跡示意圖。由面反射鏡反射的光線顯示為紅色。
=_,j89E 為了提高光學(xué)效率,面反射鏡恰好可以放置在LED后面。使用“自定義元件”可以創(chuàng)建該反射鏡,自定義元件由兩部分組成:一條
曲線和一個(gè)表面。分段曲線需要每個(gè)間斷點(diǎn)的(X,Y,Z)坐標(biāo),用于定義反射鏡的徑向分布。該曲線在X-Z平面具有拋物線形狀,Z值正比于X^2。然后將分段曲線指定為旋轉(zhuǎn)曲面的母線。分段反射鏡曲線和表面的準(zhǔn)確
參數(shù)如圖2所示,以及已完成的反射鏡的示意圖。
KvuM{UI5 WlnS.P\+E 5s1XO*s)>X 圖2 上左:分段曲線的斷點(diǎn)坐標(biāo)。上右:旋轉(zhuǎn)曲面的參數(shù)。下:FRED中模擬好的面反射鏡,分段曲線顯示為紅色。
P<IZ%eS3B 在不同距離處對(duì)手電筒的輻照度、強(qiáng)度和彩色圖進(jìn)行分析(圖3)。通過調(diào)整拋物面反射鏡的形狀可以
優(yōu)化發(fā)射光的準(zhǔn)直性。
"o$)z'q '8UhYwyr tcj3x< 圖3 在兩個(gè)不同距離處手電筒
照明的彩色圖:0.1m(左)和0.5m(右)