案例317.01：使用光柵陣列將LED照明整形成一個(gè)十字圖樣的設(shè)計(jì)與分析
這個(gè)應(yīng)用案例說明了使用光柵陣列將LED照明整形成一個(gè)十字圖樣的設(shè)計(jì)與分析。整形過程使用光柵單元陣列完成。
關(guān)鍵詞：光柵陣列，LED，照明
所需工具箱：照明工具箱
相關(guān)案例：Turorial 96.01
建模任務(wù)
準(zhǔn)均勻部分相干光源建模：
——光源由一組模型來描述
——模型組定義成遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度，但具有不同的位置和波長(zhǎng)
——本案例中模型組被定義成球面波
LED參數(shù)：
——波長(zhǎng)532nm
——光源平面直徑0.1×0.1mm
所要得到的光場(chǎng)分布存儲(chǔ)在文件“Scenario_317.01_LED_to_Cross_Light_Pattern_Shaping_01”中。圖樣直徑30×30mm。
光柵單元陣列由100×100單元組成，單元大小100×100μm，陣列直徑10×10mm。
設(shè)計(jì)步驟：
為了完成這個(gè)照明系統(tǒng)的模擬，必須產(chǎn)生一個(gè)光學(xué)流程圖。它已經(jīng)包含了必要的步驟，僅僅需要設(shè)置距離和光源參數(shù)。
所有的距離和光源參數(shù)必須在流程圖中輸入。光源和光柵單元陣列之間的距離可以在基礎(chǔ)頁(yè)面設(shè)置。
光源平面直徑必須在空間參數(shù)頁(yè)設(shè)置。
光柵單元陣列在光整形元件的第二表面上。點(diǎn)擊光柵單元編輯按鈕來構(gòu)建單元尺寸和單元數(shù)目。
單元數(shù)目：100×100，單元尺寸100×100um。構(gòu)建的光學(xué)流程圖存儲(chǔ)的文件“Scenario_317.01_LED_to_Cross_Light_Pattern_Shaping_02”中。
光場(chǎng)的分布函數(shù)被存儲(chǔ)在文件“Scenario_317.01_LED_to_Cross_Light_Pattern_Shaping_01”中。導(dǎo)入所導(dǎo)入的是一個(gè)諧波場(chǎng)，在屬性瀏覽器中陣列大小需要設(shè)置成30×30mm。這個(gè)諧波場(chǎng)必須被轉(zhuǎn)化為一個(gè)數(shù)據(jù)陣列。
一個(gè)光柵單元陣列設(shè)計(jì)文件產(chǎn)生，它要求激活一個(gè)照明工具箱光路流程圖。
使用Signal Field Set按鈕來設(shè)置數(shù)據(jù)陣列，包括所期望的光場(chǎng)圖樣。一個(gè)光柵單元將折轉(zhuǎn)光線到數(shù)據(jù)陣列的數(shù)據(jù)點(diǎn)上。在點(diǎn)位置設(shè)置和在每個(gè)光柵單元引入隨即橫向偏移能夠減少像素效應(yīng)。這個(gè)設(shè)計(jì)文件被儲(chǔ)存在“Scenario_317.01_LED_to_Cross_Light_Pattern_Shaping_03”中。點(diǎn)擊Go按鈕進(jìn)行設(shè)計(jì)。
優(yōu)化光路徑流程圖被存儲(chǔ)在文件“Scenario_317.01_LED_to_Cross_Light_Pattern_Shaping_04”中。通過使用光纖追跡代替場(chǎng)追跡可以進(jìn)行光線分析。光線追跡中不包含衍射和干涉效應(yīng)。
衍射、干涉和部分相干光效應(yīng)的模擬需要在流程圖中選擇場(chǎng)追跡來實(shí)現(xiàn)。標(biāo)對(duì)于LED光模擬將光源設(shè)置成標(biāo)準(zhǔn)的軸上點(diǎn)模型。相機(jī)探測(cè)器能夠顯示所有光柵單元產(chǎn)生的點(diǎn)的非相干重疊效果。
優(yōu)化結(jié)果：
為了模擬具有擴(kuò)展寬度的LED芯片，必須定義幾個(gè)模型。橫向模式的數(shù)目可以通過Mode Selection 頁(yè)面中的Lateral Level feature來進(jìn)行控制。下圖中顯示的輸出場(chǎng)為5×5模式。
總結(jié)：VirtualLabTM能夠使用光柵單元陣列折轉(zhuǎn)光線進(jìn)行照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)。能偶進(jìn)行光柵單元陣列的設(shè)計(jì)與分析，包括衍射、干涉、和部分相干效應(yīng)�？梢詫�(duì)光柵單元陣列進(jìn)行整形和LED光源的均勻化。
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