對于大(dà)多(duō)數(shù)應用，發光二極管，或者LED，近幾年已經超越了白熾燈光源。LED的優勢包括體(tǐ)積小(xiǎo)巧、發光效率高(gāo)和(hé)使用壽命長。LED也有(yǒu)光學工程師(shī)必須處理(lǐ)的不良特性，比如混色和(hé)準直的需要。在這個(gè)例子中，我們來(lái)看一個(gè)LED手電(diàn)筒的簡單示例。
FRED模型
本例中模拟的手電(diàn)筒由三個(gè)白光LED組成。LED的幾何形狀是基于FRED安裝提供的例子文件“Basic LED Example”。LED被安排成三角形排布。創建一個(gè)基于熒光粉的白光光譜，并将它分配到LED光源中。手電(diàn)筒筒身是一個(gè)複合結構，由兩個(gè)基本形狀（棒和(hé)管）組成。每個(gè)形狀根據所需尺寸創建，固定位置确保棒和(hé)管之間(jiān)沒有(yǒu)間(jiān)隙。
圖1 左：FRED中的手電(diàn)筒模型。該模型由筒身、多(duō)面反射鏡和(hé)排列的三個(gè)白光LED組成。右：手電(diàn)筒光線軌迹示意圖。由面反射鏡反射的光線顯示為(wèi)紅色。
為(wèi)了提高(gāo)光學效率，面反射鏡恰好可(kě)以放置在LED後面。使用“自定義元件”可(kě)以創建該反射鏡，自定義元件由兩部分組成：一條曲線和(hé)一個(gè)表面。分段曲線需要每個(gè)間(jiān)斷點的(X,Y,Z)坐(zuò)标，用于定義反射鏡的徑向分布。該曲線在X-Z平面具有(yǒu)抛物線形狀，Z值正比于X^2。然後将分段曲線指定為(wèi)旋轉曲面的母線。分段反射鏡曲線和(hé)表面的準确參數(shù)如圖2所示，以及已完成的反射鏡的示意圖。
圖2 上(shàng)左：分段曲線的斷點坐(zuò)标。上(shàng)右：旋轉曲面的參數(shù)。下：FRED中模拟好的面反射鏡，分段曲線顯示為(wèi)紅色。
在不同距離處對手電(diàn)筒的輻照度、強度和(hé)彩色圖進行(xíng)分析（圖3）。通(tōng)過調整抛物面反射鏡的形狀可(kě)以優化發射光的準直性。
圖3 在兩個(gè)不同距離處手電(diàn)筒照明(míng)的彩色圖：0.1m（左）和(hé)0.5m（右）
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