這個應用案例說明了使用光柵陣列將LED照明整形成一個十字圖樣的設計與分析。整形過程使用光柵單元陣列完成。

關鍵詞：光柵陣列，LED，照明

所需工具箱：照明工具箱

相關案例：Turorial 96.01

建模任務

準均勻部分相干光源建模：

——光源由一組模型來描述

——模型組定義成遠場強度，但具有不同的位置和波長

——本案例中模型組被定義成球面波

LED參數：

——波長532nm

——光源平面直徑0.1×0.1mm

所要得到的光場分布存儲在文件“Scenario_317.01_LED_to_Cross_Light_Pattern_Shaping_01”中。圖樣直徑30×30mm。

光柵單元陣列由100×100單元組成，單元大小100×100μm，陣列直徑10×10mm。

設計步驟：

為了完成這個照明系統的模擬，必須產生一個光學流程圖。它已經包含了必要的步驟，僅僅需要設置距離和光源參數。

所有的距離和光源參數必須在流程圖中輸入。光源和光柵單元陣列之間的距離可以在基礎頁面設置。

光源平面直徑必須在空間參數頁設置。

光柵單元陣列在光整形元件的第二表面上。點擊光柵單元編輯按鈕來構建單元尺寸和單元數目。

單元數目：100×100，單元尺寸100×100um。構建的光學流程圖存儲的文件“Scenario_317.01_LED_to_Cross_Light_Pattern_Shaping_02”中。

光場的分布函數被存儲在文件“Scenario_317.01_LED_to_Cross_Light_Pattern_Shaping_01”中。導入所導入的是一個諧波場，在屬性瀏覽器中陣列大小需要設置成30×30mm。這個諧波場必須被轉化為一個數據陣列。

一個光柵單元陣列設計文件產生，它要求激活一個照明工具箱光路流程圖。

使用Signal Field Set按鈕來設置數據陣列，包括所期望的光場圖樣。一個光柵單元將折轉光線到數據陣列的數據點上。在點位置設置和在每個光柵單元引入隨即橫向偏移能夠減少像素效應。這個設計文件被儲存在“Scenario_317.01_LED_to_Cross_Light_Pattern_Shaping_03”中。點擊Go按鈕進行設計。

優化光路徑流程圖被存儲在文件“Scenario_317.01_LED_to_Cross_Light_Pattern_Shaping_04”中。通過使用光纖追跡代替場追跡可以進行光線分析。光線追跡中不包含衍射和干涉效應。

衍射、干涉和部分相干光效應的模擬需要在流程圖中選擇場追跡來實現。標對于LED光模擬將光源設置成標準的軸上點模型。相機探測器能夠顯示所有光柵單元產生的點的非相干重疊效果。

優化結果：

為了模擬具有擴展寬度的LED芯片，必須定義幾個模型。橫向模式的數目可以通過Mode Selection 頁面中的Lateral Level feature來進行控制。下圖中顯示的輸出場為5×5模式。

總結：VirtualLabTM能夠使用光柵單元陣列折轉光線進行照明系統設計。能偶進行光柵單元陣列的設計與分析，包括衍射、干涉、和部分相干效應。可以對光柵單元陣列進行整形和LED光源的均勻化。