使用光栅阵列将LED照明整形成一个十字图样的设计与分析

这个应用案例说明了使用光栅阵列将LED照明整形成一个十字图样的设计与分析。整形过程使用光栅单元阵列完成。

关键词：光栅阵列，LED，照明

所需工具箱：照明工具箱

相关案例：Turorial 96.01

建模任务

准均匀部分相干光源建模：

——光源由一组模型来描述

——模型组定义成远场强度，但具有不同的位置和波长

——本案例中模型组被定义成球面波

LED参数：

——波长532nm

——光源平面直径0.1×0.1mm

所要得到的光场分布存储在文件“Scenario_317.01_LED_to_Cross_Light_Pattern_Shaping_01”中。图样直径30×30mm。

光栅单元阵列由100×100单元组成，单元大小100×100μm，阵列直径10×10mm。

设计步骤：

为了完成这个照明系统的模拟，必须产生一个光学流程图。它已经包含了必要的步骤，仅仅需要设置距离和光源参数。

所有的距离和光源参数必须在流程图中输入。光源和光栅单元阵列之间的距离可以在基础页面设置。

光源平面直径必须在空间参数页设置。

光栅单元阵列在光整形元件的第二表面上。点击光栅单元编辑按钮来构建单元尺寸和单元数目。

单元数目：100×100，单元尺寸100×100um。构建的光学流程图存储的文件“Scenario_317.01_LED_to_Cross_Light_Pattern_Shaping_02”中。

光场的分布函数被存储在文件“Scenario_317.01_LED_to_Cross_Light_Pattern_Shaping_01”中。导入所导入的是一个谐波场，在属性浏览器中阵列大小需要设置成30×30mm。这个谐波场必须被转化为一个数据阵列。

一个光栅单元阵列设计文件产生，它要求激活一个照明工具箱光路流程图。

使用Signal Field Set按钮来设置数据阵列，包括所期望的光场图样。一个光栅单元将折转光线到数据阵列的数据点上。在点位置设置和在每个光栅单元引入随即横向偏移能够减少像素效应。这个设计文件被储存在“Scenario_317.01_LED_to_Cross_Light_Pattern_Shaping_03”中。点击Go按钮进行设计。

优化光路径流程图被存储在文件“Scenario_317.01_LED_to_Cross_Light_Pattern_Shaping_04”中。通过使用光纤追迹代替场追迹可以进行光线分析。光线追迹中不包含衍射和干涉效应。

衍射、干涉和部分相干光效应的模拟需要在流程图中选择场追迹来实现。标对于LED光模拟将光源设置成标准的轴上点模型。相机探测器能够显示所有光栅单元产生的点的非相干重叠效果。

优化结果：

为了模拟具有扩展宽度的LED芯片，必须定义几个模型。横向模式的数目可以通过Mode Selection 页面中的Lateral Level feature来进行控制。下图中显示的输出场为5×5模式。

总结：VirtualLabTM能够使用光栅单元阵列折转光线进行照明系统设计。能偶进行光栅单元阵列的设计与分析，包括衍射、干涉、和部分相干效应。可以对光栅单元阵列进行整形和LED光源的均匀化。