FRED应用：LED手电筒模拟

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