配合LED光源的應用設計要求有相應的光學設計軟件,TracePro就是這樣的軟件, 它可以進行LED光源應用的各種需求的設計,可進行配光曲線的分析、照度、灰度、混光效果等分析。并針對CAD軟件SolidWorks開發的TracePro BridgeTM 模塊,它允許設計者使用CAD軟件SolidWorks建立要在TracePro進行分析的各種復雜的光學系統模型,并可以在SolidWorks軟件中直接定義模型的各種光學材料特性。這個功能和之前TracePro軟件的CAD轉檔程序是有本質的區別。同時,此功能對于LED的應用的設計是非常實用的.
LED的應用設計
通常LED的應用設計是使用幾組LED光機模組取代傳統的白熾燈泡,再安裝到相應的裝備中。例如,應用在攝影中LED環形燈,我們使用一些具有特定的配光曲線的LED,代替傳統的白熾燈做成的LED環形燈.具有低能耗、響應速度快、可靠性好的特點。
使用SolidWorks 和TracePro 構建和分析LED環形燈的例子。
使用SolidWorks 和TracePro 構建和分析LED環形燈的例子。

我們可以使用TracePro Bridge for SolidWorks, 這個功能在CAD軟件中建立環形燈的模型,并像在TracePro里面一樣定義模型的光學材料特性,SolidWorks的文件夾里有完整TracePro的光學材質庫,此材質庫可通過TracePro Bridge來激活。因此,通過此功能,設計者可以建立所有的光學、機械的各種真實的.

LED環形燈的制造商不僅要求關心LED有好的發光效率,同時也關心光線的白度、LED的配光曲線等。好的LED環形燈需要能夠為照相機全視場內提供均勻的照明,同時沒有雜散光。如圖所示: 12顆高亮度LED, LED的型號:Cree?公司white Xlamp?7090 XR系列,57LUX ,2700K, half angle:100度。 

使用SolidWorks建立完整LED模型,其包括一個透鏡、反光杯、電路部分、發光芯片。每個發光芯片的上表面設置為朗勃體(發光芯片的側面的發光相對來說非常小,可忽略),每個發光芯片模擬1百萬條光線。接著構建一個亞克力的透明罩來封裝LED和電路部分。
再構建PC電路板和環形燈的前后面板并把其表面特性定義為完美的吸收。當以上所有的模型建立好之后同時保存為SolidWorks檔和TraceP
再構建PC電路板和環形燈的前后面板并把其表面特性定義為完美的吸收。當以上所有的模型建立好之后同時保存為SolidWorks檔和TraceP
TracePro分析在TracePro里定義發光譜線并對LED環形燈進行光線追跡。配光曲線如圖6所示

接下來我們在LED環形燈的內環建立一個探測平面來分析其雜散光,建立一個探測平面可以通過TracePro也可以通過SolidWorks來建立。如圖7所示,對LED環形燈進行光線追跡,使用TracePro的ray sorting功能可以觀察所有打到探測面的雜散光。照度圖和配光曲線圖可以幫助設計者去分析收集到的雜散光的嚴重程度;設計者也可以把收集到的雜散光構建為光源檔案,然后以此為光源去追跡照相機,在CCD上觀察雜散光的影響情況。通常,LED環形燈實際使用狀況來講,只有小視場的光線才會影響到照相機的像質。

在此例子里,設計者可以對設計做一些修改來減少雜散光,如修改透鏡的光學參數,亞克力罩的光學參數等。當然,也可以增加一些導光管、反射鏡去減少雜散光,增加向前出射的光線。一個簡單的方法,改變PC板的厚度可以減少雜散光,但也會影響出射光線的
光學設計: 寇開泰
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