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LightTools 中的二次光學系統設計(上)

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關鍵詞: 光學系統,光通量,LED光源

      本文主要來了解和學習下LightTools中的二次光學系統設計。例子我們選用:對LED光源進行優化,提高小角度上的能量利用率,LED光源選擇LuxeonStarLED,目標是:通過設計一款透鏡讓軸上±5°以內的能量達到LED總輸出能量的40%或更高。

      圖1.LED二次光學系統

      一般在設計初期,我們都會起草一份設計框架,這樣做有助于我們明確自己的設計思路和設計目標,下圖就是我們此次設計的整體流程圖:

      圖2.設計思路

      設計過程:

      1.導入真實LED光源模型,仔細檢查模型情況,明確模型參考坐標位置。

      圖3.LED模型

      2.模型檢查完成后,添加遠場接收器和表面接收器,并追跡適當光線對光源進行簡單模擬,觀察裸LED時系統的發光分布情況,也就是我們前面框架圖中的第二步:分析起點。我們只有明確了起點情況,才能確定我們下一步該怎么做。

      操作:添加表面接收器到Z=20mm位置;接著在視圖空白處右鍵點擊并選擇遠場接收器;然后打開兩個接收器屬性并確定測量單位為光通量。最后回到菜單欄,選擇RayTrace>SimulationInput…在正向追跡里追跡25,000根光線,并顯示100根光線,運行模擬,點擊“BeginSimulation”按鈕。

      圖4.添加遠場接收器

      圖5.設置兩接收器為光通量單位

      圖6.設置模擬輸入

      3.追跡完光線后,我們就要開始分析。分別從表面接收器上查看照度模擬圖;從遠場接收器上查看強度模擬圖。從強度分布圖上可以看出,此LED光源的中心光強很弱,并且朝±30°分光,而我們的設計目標是±5°以內40%能量,所以我們要想辦法把±30°的光聚集到±5°以內。

      操作:在Analysis菜單,打開IlluminanceDisplay>LumViewer;在Analysis菜單,打開IntensityDisplay>SliceChart;在系統導航或3D視圖中右鍵點擊并選擇“屬性”查看詳細參數。

      圖7.表面接收器與遠場接收器

      圖8.照度分布圖

      圖9.強度分布圖

      圖10.接收器上詳細參數

    (審核編輯: 智匯張瑜)

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