FRED应用说明:发光二极管(LED)(2)

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cherryjhy 发表于 2023-4-24 11:53:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
3、设置正确的功率和单位

取决于导入的光线文件的格式,FRED可以读取并为LED光源分配一个功率值,在弹出的窗口中显示功率的设置。可以查询LED数据表来验证该值,因为厂商通常会针对不同功率的LED提供单个光线文件。如果光线文件中没有指明功率大小,则默认值为1。可以在Detailed Source(详细光源)的Power(功率)标签中输入光源功率。FRED定义功率的单位有瓦特、流明或任意单位。图3显示了LED模型,白色绘制的是新定义的光源光线。



4、数字化光谱

FRED有一个易于使用的数字化工具,它可以从一张BMP或JPEG格式的图中提取光谱数据点,如图4所示。数字化的光谱可以被分配给光源。每个FRED文档都有专门用于创建、管理、和绘制光谱的文件夹。光谱可指定为高斯,黑体或采样。采样的光谱类型是数字化光谱的一个合适选择。



图4、基于数据表中光谱能量分布曲线的Amber LUXEON LED光谱的数字化。

5、模型验证

FRED极坐标网格计算的强度与数据表提供的角分布结果对比,可用于验证LED模型。FRED中Directional Analysis Entity(直接分析实体)可以用来分析。该DAE是专为光线过滤、计算和在球形极坐标网格上显示光强数据设计的。图5显示了Lumileds LUXEON Rebel的角分布图(左)与相应的FRED模型分布(右)良好的一致性。


图5:LUXEON Rebel LED的角分布图,(左)厂商提供的图,(右)FRED仿真的图。

方法2:仅仅使用数据表

1、创建光源

创建一个新的Detailed Source,将光线位置设置为“Random Pane(任意平面)(一个平面上随机排列的点)”,以避免光线结构产生影响。输入所需的光线数目并使用Isotropic(各向同性)角分布将光线方向指定为“一定角度范围内随机进入”。角度分布图将被用于定义光线的方向(步骤4);将分布设置为Isotropic设置确保了不存在二次内部切趾。角分布图代表了远场辐射方向模型,所以应使用小的光线网格(在远场中发射器近似为一个点光源)。

2、设置正确的功率和数字化光谱

按照上述方法1中所述步骤3和步骤4操作
3、数字化的角分布作为功率切趾

就像可以为光源分配数字化光谱一样,也可以为定向功率切趾分配数字化角分布来模拟LED的角度扩散。线性和极坐标图都可以被数字化。图6示出的一个极坐标切趾图的数字化。简单的LED灯模型是通过这一步完成的。


图6、基于极坐标图的Amber LUXEON Rebel LED的角分布的数字化图像


这两种方法的比较

通过计算距LED模型多个距离平面上的照度分布,来比较上述的两种方法,如图7所示。两个模型用5000000条光线进行了仿真,分布看起来非常相似,主要区别在于光线文件模型具有较低的辐照度。模型使用不同光线集时变化较小。注意,即使距离光源2mm,属于近场区域范围,辐照分布也非常相似。


图7、距离光源2、4、8、16毫米时的照度分布。在模拟仿真中使用了5M条光线。处于每个距离的两幅图像有相同的规格。


专注于FRED的一个工具:彩色图像

FRED有一个分析工具,Color Image,用于彩色可视化和色度计算。例如,可以组合不同权重的多个波长,并合成相应的颜色。图8显示出了四个不同颜色的LED灯透过准直透镜并照射屏幕上。渲染的彩色图像显示在3D视图在屏幕上。使用FRED的可视化视图功能可以将任何分析图显示在3D视图中。图9显示了完整的彩色图像计算结果窗口。


图8、四个单波长的LED穿过准直透镜并在屏幕上重合。混合四个LED得到的彩色图像由彩色图像由彩色图像分析功能进行渲染,并通过可视化视图功能显示在3D视图中。



图9、彩色图像分析结果窗口显示4个窗格(左上至右下):RGB值渲染的彩色图像;X灰度横截面;Y灰度横截面;色度图与色度坐标。


显示在图9中的彩色渲染具有定义的结构。这些LED是立方模型发射器,中间是一个圆形的键合焊盘。这是几个关键内部结构的建模的一个例子,表示了近场模式的相关方面。准直透镜置于发射器的前焦点,准直透镜不仅提供了良好的准直效果,而且将发射器的结构成像到远场中去,如在屏幕上看到的。如果达到的效果是不理想,经常会出现的情况,有两种解决办法:移动透镜或使用非成像光学器件。将透镜移动到离LED更远的地方,改变发射器的焦点,结构消失了,如图10所示。光束更加发散,但只是只发生了微小的改变。非成像光学器件,例如一个收集器或反射器,也可用于引导光线,而无需创建不需要的结构。


图10。将透镜稍微远离LED时的颜色渲染,可以消除图8中显示的发射器的结构看出





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