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FRED应用:LED手电筒模拟
时间:2023-02-22 14:56来源:讯技光电作者: 技术部点击:打印
对于大多数应用,发光二极管,或者LED,近几年已经超越了白炽灯光源。LED的优势包括体积小巧、发光效率高和使用寿命长。LED也有光学工程师必须处理的不良特性,比如混色和准直的需要。在这个例子中,我们来看一个LED手电筒的简单示例。
 
FRED模型
 
本例中模拟的手电筒由三个白光LED组成。LED的几何形状是基于FRED安装提供的例子文件“Basic LED Example”。LED被安排成三角形排布。创建一个基于荧光粉的白光光谱,并将它分配到LED光源中。手电筒筒身是一个复合结构,由两个基本形状(棒和管)组成。每个形状根据所需尺寸创建,固定位置确保棒和管之间没有间隙。
 
 
图1 左:FRED中的手电筒模型。该模型由筒身、多面反射镜和排列的三个白光LED组成。右:手电筒光线轨迹示意图。由面反射镜反射的光线显示为红色。
 
为了提高光学效率,面反射镜恰好可以放置在LED后面。使用“自定义元件”可以创建该反射镜,自定义元件由两部分组成:一条曲线和一个表面。分段曲线需要每个间断点的(X,Y,Z)坐标,用于定义反射镜的径向分布。该曲线在X-Z平面具有抛物线形状,Z值正比于X^2。然后将分段曲线指定为旋转曲面的母线。分段反射镜曲线和表面的准确参数如图2所示,以及已完成的反射镜的示意图。
 


图2 上左:分段曲线的断点坐标。上右:旋转曲面的参数。下:FRED中模拟好的面反射镜,分段曲线显示为红色。
 
在不同距离处对手电筒的辐照度、强度和彩色图进行分析(图3)。通过调整抛物面反射镜的形状可以优化发射光的准直性。
 
图3 在两个不同距离处手电筒照明的彩色图:0.1m(左)和0.5m(右)
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