LED导光板简易教程.docx

LED导光板简易教程.docx

《LED导光板简易教程.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LED导光板简易教程.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

LED导光板简易教程

原理概括

这一课我们来学习利用tracepro软件成立LED导光板。

第一我们简单认识一下导光板的原理。

导光板（如图1-1所示）基本工作原理是在下表面设置有拥有必定排布规律

的微构造阵列，当光芒从侧面进入导光板内后，经过微构造的散射作用，损坏导

光板上表面的全反射现象，使光芒改变原有几何光学路径，从上表面射出。

为了

使光芒的平均出射，一定对微构造进行优化设计。

图1-1导光板构造表示图

选用不一样折射率的资料制作导光板时，资料的折射率决定了光芒在导光板内

的全反射时的临界焦，也就是说能够对出射光芒的角度进行选择。

如图1-2。

图1-2导光板内光芒的流传

由此可知，大多数耦合进导光板的入射光都以全反射的形式向前流传，没

有光芒从上表面折射出去。

为了让光芒从导光板的上表面射出，一定在导光板

的底面部署散射网点，损坏光的全反射。

此刻在进行网点设计时都采纳非平均

散布。

当前比较成熟的网点散布理论有超平均散布理论，斥力和缓法，动向分

子法，但这些方法都只逗留在理论设计方面。

详细采纳何种方法设计网点，到当前为止还没有切实可行的方法，大多数都是靠光学模拟软件进行模拟并依据模拟成效，调整网点的间隔以及大小。

一般的设计原则是凑近光源部分的网点尺寸要小一些，且稀少一些；而远离光源的地方网点尺寸大一些，且要密一些。

别的网点的形状对出光的平均成效也会有必定的影响。

而综上所述易得，网

优选

点倾斜角越大反射成效越显然，网点越密反射成效越显然。

因为模型中光源在双侧，因此应在设计时使导光板远离光源处的网点尺寸大间距小，凑近光源处的网点尺寸小间距大。

考虑到实质加工及模型模拟方面的问题，网点的尺寸设计应办理成等半径变深度网点，间距设计应办理成渐变形式。

有关研究表示网点间距变化采纳多项式多次方程变化可达到设计要求。

在实质网点设计中，多项式方式是一种较为合理的微构造布局方式，它拥有许多的可调参数．改变这些参数能够精准控制导光板表面的微构造设计，不论是表面微构造的整体疏密散布仍是疏密的渐变程度都能够获得精准的调整，依据多项式方式捧列导光板表面微构造能够使导光板的各项性能达到最正确值。

确立导光板网点构造依据多项式方式进行排布后需要对多项式的各个参数进行设置，多项式的形式如式（1-2-1）所示：

f（x）abxcx2dx3ex4式1-1

此中a、b、c、d、e为可变参数，经过调整其数值即可改变导光扳表面微结

构散布的疏密以及渐变程度等设计状况。

由现有理论可知在多项式的五个参数

中，参数a和参数c为影响导光板性能的主要参数，在导光板的设计中起着决定

性的作用。

参数b、参数d和参数P用于导光板微构造的细节调整，此中参数b

主要遇到导光板的几何尺寸等外界客观要素影响。

在实质设计时，可令b=d=e=0，

进一步简化方程，在达到性能要求的状况下使设计更为简短高效。

成立步骤

Tracepro中任何光学模型的成立步骤都分为以下几步：

成立模型-设定材质-应用材质-光芒追击-剖析改良。

1、2、3三步可同时达成。

1.成立模型

模型以下列图所示，主要包含三部分：

LED灯条，导光板，察看板。

第一翻开tracepro，新建文件并保留在指定的目录下，注意在成立模型时养成随时保留的习惯，防备犯错时丢掉文件。

选择插入-几何物品-方块（insert-primitivesolid-block）成立一个导光板主体300*10*300，修更名称，而后点击插入。

优选

选择视图-轮廓图（view-silhouettes）来看到模型轮廓，因为LED安排在左右两边，光从正上方射出，因此要将其余几个面设定为镜面反射。

在左侧

树状图中点开导光板，用ctrl键同时选择2、3、5面（底面，前后边），定义

-设定材质（define-applyproperties）在表面（surface）下选择default-完满镜

面（perfectmirror）。

应用。

优选

也能够右键2面-属性调出此窗口。

在正上方创立察看板，因为只需使用察看板下表面，故厚度y自定。

选

择插入-几何物品-方块（insert-primitivesolid-block）成立一个察看板，修更名称，而后点击插入。

选择察看板下表面并将其设定为完满汲取。

在左侧树状图中点开导光板，选

择2面（底面），定义-设定材质（define-applyproperties）在表面（surface）下选择default-完满汲取（perfectabsorber）。

应用。

优选

接下来创立LED，选择插入-几何物品-方块（insert-primitivesolid-block）成立一个LED主体，修更名称，而后点击插入。

成立左右各一个LED灯条。

优选

定义一个新的LED发散特征，其数据以下：

定义-编写材质-表面材质（define-editpropertydata-surfaceproperties）

优选

新增特征-输入名称并确立。

这里的波长我们可简化成单色波长（0.5461是绿光），不过为了模拟方便，其实不是特别正确。

大家都学过LED是非相关性光源，其波长其实不是单调，往常以下：

因为光源亮度是随角度变化的，故加入各个角度并设定正确的值。

优选

注意上图中有个锁状按钮，假如要改正数据一定使他翻开。

而后点击上图第三个按钮保留。

（Question:

依据所学知识，以上LED光源发射角为几度？

）回到主界面，选择led发光面并设定其表面为方才设定的光源。

优选

在表面光源下设定以下，注意总光芒数太小会模拟失真，太大了唯恐电脑没法承受，往常要200万-500万条为凑近真切，但因为模型复杂等原由好多电脑没法达到要求。

Led2操作步骤近似，注意两个灯条发光面不一样，一个为右一个为左。

优选

接下来为模型重点，成立底面网点构造。

定义-编写材质-鳞甲材质（define-editpropertydata-reptileproperties）-新增特征。

参数化变化方式，几何形状为球形，摆列方式为砖格摆列。

并设定详细参数以下，注意右上角为凹陷形式。

优选

第一我们设定砖格参数为10、10，使他为固定值察看成效，以后改变成参数化摆列使之达到成效。

保留并退回主界面。

选择导光板并设定其资料为聚甲基丙烯酸甲酯（pmma俗称亚克力）。

优选

以后选择导光板底面，设定鳞甲。

鳞甲图形以下

选择视图-显示鳞甲-网格&界限（view-displayreptiles-reptilesboundary）。

优选

光芒追迹-光芒追迹选项-analysis单位选择光度学。

光芒追迹-开始光芒追迹，达成后以下列图所示，边沿的为漏光，实质设计中应尽量防止。

优选

选择察看板底面（surface2），剖析-辐照度/光照度选项，以下列图设置。

此中NO.ofpixels为采点数目，越高越精准，同学们能够设置不一样值而后观看成效。

而后选择剖析-辐照度/光照度剖析图，显示应当以下。

优选

颜色对应表示光通量大小，我们能够看到模型边沿处光通量大，中心处光通量小。

依据原理中论述，应当怎样改变网点呢？

两种方法：

方法一改变网点大小，实质设计中往常改变深度而不改变半径，而深度大小随

网点所在地点与光源距离改变。

比如设计中间深度为1，渐渐向旁边降低。

此中jCol为tracepro软件设定的宽度方向参数，相当于方程中的X。

记着要改正参数要翻开锁状图标。

以后保留。

优选

从头翻开导光板底面鳞甲特征并点击应用。

从头追击光芒，观看剖析图。

优选

能够看见中心光通量变高。

可是仍是不太平均。

而我们需要的是平均的发射。

再依据原理去调理参数直抵达到成效。

方法二，改变网点摆列疏密。

凑近光源处摆列疏原理光源处摆列密。

在此我们根

据原理应用f（x）abxcx2dx3ex4，

简化模型令b=d=e=0,a=10,c=0.1。

以下列图所示。

（x为jCol，千万不要写10+0.1x2），tracepro软件不认同这类形式。

同法一，在导光板底面鳞甲特征中确立应用，追击光芒，查察成效。

优选

在此我们其实不可以很明确看出光通量散布。

因为我们选择了采点数50光芒数目

10000，是一个比较大略不精准的值（大家还记得在哪里设置么），选择led表面特征使光芒达到100000.应用。

以相同的方法设置led2的发光面。

优选

应用后追击光芒。

我们会发现计算时间变长，是因为光芒变多计算量变大了。

复杂的模型下若使用500W条光芒追击，往常PC需要10小时以上的计算时间。

选择察看板底面（surface2），剖析-辐照度/光照度选项，改变采点数目NO.ofpixels为128。

确立后察看光照度图。

优选

我们能够看到图像变精美了，能够发现两边光通量仍是大，因此应当使两边更为疏中间相对密，增大参数C来改变。

这样追击光芒查察成效-改变参数-追击光芒的流程，最后达到平均的目的。

在追击光芒变多时，应当利用仿真模式追击。

优选

仿真模式下只会采集光出射面的数据而不采集其余数据，降低运转量。

以下为仿真模式下每个光源追击200w条光芒的最后优化结果，在理论上可达到平均的目的。

优选