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FRED在LED照明系统中的应用

cherryj
工程师
2023-06-16 09:24:53     打赏

Light Emitting Diodes (LEDs) 是当今几乎应用于各种照明领域的主要光源。包括汽车照明，商业和住宅照明，消费类电子产品，医学，机器视觉，信号灯和显示应用. FRED 完全能够建构LED的任何一种特性,包括光谱，能量和****角度特性. 外加 FRED的性能通过简单设定在每一方向数目和间隔实现LEDs阵列，这使得FRED成为一款完美的可以分析系统中每一颗LED性能的产品。

 

                                                        
RGB 三基色LED入射到入口为矩形出口带有FRED字样的的曲线导光管

 

LED照明:1、反光罩设计分析：在FRED的实体显示视窗很强调两种要求：①    眼见为凭②    What you see is what you get我们相信一套好的光学引擎必须先有好的视窗介面，因为视觉效果是最直观的感受，所以FRED强调物件建构的视觉效果。范例：(一)ARC灯泡的范例

 


在FRED之中可以建立一个ARC灯泡及反射罩，分析出光射到量测面是否有达到要求的亮度，如下所示

 


如没有达到所要之亮度，可随时的改变反射罩，以达到所要的亮度，而且在FRED的光线，可以随你所需要而更改颜色，使你更容易的区别出光线的信息。范例：（二）反射罩优化设计案例FRED Optimum等级版本包含了内置的混合优化模块，并且拥有利用当今高性能多CPU系统来加速光线追迹的能力。为什么FRED Optimum的混合优化不同于透镜设计软件的优化？FRED的新混合全面优化运算是非序列性的。允许多重目标，拥有fractional weighting性能以连接变量和利用多种内置优化函数，加上用户自定义scripted优化函数可以应对非常任务。混合运算拥有对在FRED中直接建的（如上图）或者从CAD软件中导入的NURBS表面进行全面优化的能力。优化方案给了用户完全控制变量，优化函数和优化运算（1D or Downhill Simplex）以解决艰苦的照明设计问题。谁应该用我们的FRED Optimum版本呢？任何人在他们的光学工程工作中都需要优化。这包括照明工程师，需要优化的LED系统、反射罩系统、导光管的耦合效率、背光系统，并且光学设计师需要进行非序列性优化，特别在他们系统模型中还需要形状不常见的光学元件时。

 


 
设定反射罩conic constant，光源位置等变量，利用内置优化功能进行优化

 

2、LED LENS优化设计：

 


设定10个变量

 


 

 


 

 

采用优化函数（均匀并高透过率、高透过率两种优化函数）进行评价，得到两种结果3、Color Image 能力:每个波长有一种颜色和权重. FRED里面内置有一个设定连续波长和权重的工具。这个工具还可以综合分析在系统中分析设定的颜色计算。下面图中是FRED中的color image计算后在实际表面显示出来的效果. 两个系统所示，一个绿色和一个蓝色LED在表面上结合后的效果。另外一幅为三颗LED混光后的效果图. 
通过FRED模拟两颗LEDS（一颗为绿色，一颗为红色）分析后的色坐标情况

 

 

                                                        
FRED 模拟三颗Luxeon LEDs（RGB）模型，利用其中的光谱权重合颜色显示功能后的效果图汽车照明:汽车工业照明正在快速地向LEDs靠拢. LEDS现在被用于头灯/尾灯/刹车灯/转向灯/警告灯, 头顶照明和汽车仪器仪表照明.信号灯:LED在今天的信号灯中得以充分的应用. LEDs 在移动和静态的交通警告信号灯，户外信息显示，道路LED监控显示，方向信息显示和大厦大屏幕TV，交通信号灯。比如由于LED的长寿命，适光性和光谱响应快并且视角广等特点使得用RGB LEDS做成大屏幕TV应用于大厦前得到了应用。电子:LEDs对于电子市场是理想的光源，因为它的功耗比白炽灯照明要小很多。LEDs现在被应用于 LCD显示器, 手机显示, 照相机, PDAs, scanners, projectors, 条形码扫描仪, LCD TVs等领域. 导光管被应用于许多设备中, 将LED发出的光线通过塑料介质传输到要显示信息的地方.这些信息通常为图形或是简单的颜色图案用于显示.背光显示系统:背光是矩形或者方形的导光板，被经常应用于许多显示设备中，包括手机, Personal Digital  Assistant (PDAs), 手表, DVD LCD monitors, computer notebook display, LCD平板显示器和更多的应用每天都在不断的被发明出来。

 

 

                                                                 
FRED模拟单颗LED通过拥有三种不同散射模型的PMMA达到一个均匀显示输出的手机显示屏


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关键词： 照明    

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