2022年LED导光板简易教程.docx

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1、精品学习资源原理概述这一课我们来学习利用tracepro软件建立 LED 导光板；第一我们简洁明白一下导光板的原理；导光板如图 1-1 所示基本工作原理是在下外表设置有具有确定排布规律的微结构阵列， 当光线从侧面进入导光板内后， 通过微结构的散射作用， 破坏导光板上外表的全反射现象， 使光线转变原有几何光学路径， 从上外表射出； 为了使光线的均匀出射，必需对微结构进行优化设计；图1-1 导光板结构示意图选取不同折射率的材料制作导光板时， 材料的折射率准备了光线在导光板内的全反射时的临界焦，也就是说可以对出射光线的角度进行选择；如图1-2；图 1-2 导光板内光线的传播由此可知， 大部分耦合进导

2、光板的入射光都以全反射的形式向前传播，没有光线从上外表折射出去；为了让光线从导光板的上外表射出，必需在导光板的底面布置散射网点，破坏光的全反射；现在在进行网点设计时都接受非均匀 分布；目前比较成熟的网点分布理论有超均匀分布理论，斥力缓和法，动态分子法， 但这些方法都只停留在理论设计方面； 具体接受何种方法设计网点，到目前为止仍没有精确可行的方法，大部分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；一般的设计原就是靠近光源部分的网点尺寸要小一些， 且稀疏一些；而远离光源的地方网点尺寸大一些，且要密一些；此外网点的形状对出光的均匀成效也会有确定的影响；而综上所述易得， 网欢

3、迎下载精品学习资源点倾斜角越大反射成效越明显， 网点越密反射成效越明显； 由于模型中光源在两侧，因而应在设计时使导光板远离光源处的网点尺寸大间距小，靠近光源处的网点尺寸小间距大； 考虑到实际加工及模型模拟方面的问题， 网点的尺寸设计应处理成等半径变深度网点， 间距设计应处理成渐变形式； 相关争论说明网点间距变化接受多项式多次方程变化可到达设计要求； 在实际网点设计中， 多项式方式是一种较为合理的微结构布局方式， 它具有较多的可调参数 转变这些参数能够精确把握导光板外表的微结构设计， 无论是外表微结构的整体疏密分布仍是疏密的渐变程度都能够得到精确的调整， 依据多项式方式捧列导光板外表微结构可以使

4、导光板的各项性能到达最正确值； 确定导光板网点结构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：欢迎下载精品学习资源f xabxcx 2dx3ex4式 1-1欢迎下载精品学习资源其中 a、b、c、d、e 为可变参数，通过调整其数值即可转变导光扳外表微结构分布的疏密以及渐变程度等设计情形；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准备 性的作用；参数 b、参数 d 和参数 P 用于导光板微结构的细节调整，其中参数b 主要受到导光板的几何尺寸等外界客观因素影响； 在实际设计时，可令 b=d=

5、e=0， 进一步简化方程，在到达性能要求的情形下使设计更加简洁高效；建立步骤Tracepro 中任何光学模型的建立步骤都分为以下几步：建立模型-设定材质 -应用材质 -光线追击 -分析改善； 1、2、3 三步可同时完成；1.建立模型模型如以下图所示，主要包括三部分： LED 灯条，导光板，观看板；第一打开 tracepro，新建文件并储存在指定的目录下， 留意在建立模型时养成随时储存的习惯，防止出错时丢失文件；选择插入 -几何物件 -方块 insert-primitivesolid-block建立一个导光板主体 300*10*300 ，修改名称，然后点击插入；欢迎下载精品学习资源选择视图 -轮

6、廓图 view-silhouettes来看到模型轮廓，由于 LED 支配在左右两边，光从正上方射出，所以要将其他几个面设定为镜面反射；在左边树状图中点开导光板，用 ctrl 键同时选择 2、3、5 面底面，前后面，定义-设定材质 define-apply properties在外表 surface下选择 default-完善镜面perfect mirror；应用；欢迎下载精品学习资源也可以右键 2 面-属性调出此窗口；在正上方创建观看板，由于只要使用观看板下外表，故厚度y 自定；选择插入-几何物件 -方块 insert-primitive solid-block建立一个观看板，修改名称，然后点

7、击插入；选择观看板下外表并将其设定为完善吸取；在左边树状图中点开导光板，选择 2 面底面，定义 -设定材质 define-apply properties在外表 surface下选择 default-完善吸取 perfect absorber ；应用；欢迎下载精品学习资源接下来创建 LED ，选择插入 -几何物件 -方块insert-primitive solid-block 建立一个 LED 主体，修改名称， 然后点击插入； 建立左右各一个 LED 灯条；欢迎下载精品学习资源定义一个新的 LED 发散特性，其数据如下：定义-编辑材质 -外表材质 define-edit property da

8、ta-surface properties欢迎下载精品学习资源新增特性 -输入名称并确定； 这里的波长我们可简化成单色波长 0.5461 是绿光，只是为了模拟便利，并不是特殊精确；大家都学过 LED 是非相干性光源，其波长并不是单一，通常如下：由于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；欢迎下载精品学习资源留意上图中有个锁状按钮，假如要修改数据必需使他打开；然后点击上图第三个按钮储存；Question:依据所学学问，以上 LED 光源发射角为几度？回到主界面，选择 led 发光面并设定其外表为刚刚设定的光源；欢迎下载精品学习资源在外表光源下设定如下，留意总光线数太小会模拟失真，太

9、大了生怕电脑无法承担，通常要 200 万-500 万条为接近真实，但由于模型复杂等缘由很多电脑无法到达要求；Led2 操作步骤类似，留意两个灯条发光面不同，一个为右一个为左；欢迎下载精品学习资源接下来为模型关键， 建立底面网点结构； 定义-编辑材质 -鳞甲材质define-edit property data-reptile properties-新增特性；参数化变化方式，几何形状为球形，排列方式为砖格排列；并设定具体参数如下，留意右上角为凹陷形式；欢迎下载精品学习资源第一我们设定砖格参数为10、10，使他为固定值观看成效，之后转变为参数化排列使之到达成效；储存并退回主界面；选择导光板并设定其

10、材料为 聚甲基丙烯酸甲酯 pmma 俗称亚克力；欢迎下载精品学习资源之后选择导光板底面，设定鳞甲；鳞甲图形如下选择视图 -显示鳞甲 -网格& 边界 view-display reptiles-reptiles boundary；欢迎下载精品学习资源光线追迹 -光线追迹选项 -analysis 单位选择光度学；光线追迹 -开头光线追迹，完成后如以下图所示，边缘的为漏光，实际设计中应尽量防止；欢迎下载精品学习资源选择观看板底面 surface 2，分析 -辐照度 /光照度选项，如以下图设置；其中NO.of pixels 为采点数量，越高越精确，同学们可以设置不同值然后观看成效；然后选择分析 -辐照

11、度 /光照度分析图，显示应当如下；欢迎下载精品学习资源颜色对应表示光通量大小， 我们可以看到模型边缘处光通量大， 中心处光通量小；依据原理中阐述，应当如何转变网点呢？两种方法：方法一 转变网点大小，实际设计中通常转变深度而不转变半径，而深度大小随网点所在位置与光源距离转变；例如设计中间深度为1，逐步向旁边降低；其中jCol 为 tracepro软件设定的宽度方向参数，相当于方程中的X；记住要修改参数要打开锁状图标；之后储存；欢迎下载精品学习资源重新打开导光板底面鳞甲特性并点击应用；重新追击光线，观看分析图；欢迎下载精品学习资源可以观看中心光通量变高； 但是仍是不太均匀； 而我们需要的是均匀的发

12、射； 再依据原理去调剂参数直到到达成效；方法二， 转变网点排列疏密； 靠近光源处排列疏原理光源处排列密； 在此我们根据原理应用f xabxcx2dx3ex4，简化模型令b=d=e=0,a=10,c=0.1；如以下图所示；10+0.1x2，tracepro 软件不认可这种形式；x为 jCol ，千万不要写同法一，在导光板底面鳞甲特性中确定应用，追击光线，查看成效；欢迎下载精品学习资源在此我们并不能很明确看出光通量分布；由于我们选择了采点数10000，是一个比较粗略不精确的值大家仍记得在哪里设置么特性使光线到达 100000.应用；50 光线数量，选择 led 外表以同样的方法设置 led2 的发

13、光面；欢迎下载精品学习资源应用后追击光线； 我们会发觉运算时间变长， 是由于光线变多运算量变大了； 复杂的模型下假设使用 500W 条光线追击，通常 PC 需要 10 小时以上的运算时间；选择观看板底面surface 2，分析-辐照度 / 光照度选项， 转变采点数量 NO.ofpixels 为 128；确定后观看光照度图；欢迎下载精品学习资源我们可以看到图像变精细了， 可以发觉两边光通量仍是大， 所以应当使两边更加疏中间相对密，增大参数 C 来转变；如此追击光线查看成效 -转变参数 -追击光线的流程，最终到达均匀的目的；在追击光线变多时，应当利用仿真模式追击；欢迎下载精品学习资源仿真模式下只会收集光出射面的数据而不收集其他数据，降低运行量；以下为仿真模式下每个光源追击200w 条光线的最终优化结果，在理论上可到达均匀的目的；欢迎下载