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FRED應用：LED手電筒模擬

時間:2023-03-03 17:00來源:未知作者: infotek點擊:次列印

對於大多數應用，發光二極體，或者LED，近幾年已經超越了白熾燈光源。LED的優勢包括體積小巧、發光效率高和使用壽命長。LED也有光學工程師必須處理的不良特性，比如混色和準直的需要。在這個例子中，我們來看一個LED手電筒的簡單示例。

FRED模型

本例中模擬的手電筒由三個白光LED組成。LED的幾何形狀是基於FRED安裝提供的例子檔“Basic LED Example”。LED被安排成三角形排布。創建一個基於螢光粉的白光光譜，並將它分配到LED光源中。手電筒筒身是一個複合結構，由兩個基本形狀（棒和管）組成。每個形狀根據所需尺寸創建，固定位置確保棒和管之間沒有間隙。

圖1 左：FRED中的手電筒模型。該模型由筒身、多面反射鏡和排列的三個白光LED組成。右：手電筒光線軌跡示意圖。由面反射鏡反射的光線顯示為紅色。

為了提高光學效率，面反射鏡恰好可以放置在LED後面。使用“自訂元件”可以創建該反射鏡，自訂元件由兩部分組成：一條曲線和一個表面。分段曲線需要每個間斷點的(X,Y,Z)座標，用於定義反射鏡的徑向分佈。該曲線在X-Z平面具有抛物線形狀，Z值正比於X^2。然後將分段曲線指定為旋轉曲面的母線。分段反射鏡曲線和表面的準確參數如圖2所示，以及已完成的反射鏡的示意圖。

圖2 上左：分段曲線的中斷點座標。上右：旋轉曲面的參數。下：FRED中模擬好的面反射鏡，分段曲線顯示為紅色。

在不同距離處對手電筒的輻照度、強度和彩色圖進行分析（圖3）。通過調整抛物面反射鏡的形狀可以優化發射光的準直性。

圖3 在兩個不同距離處手電筒照明的彩色圖：0.1m（左）和0.5m（右）

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