LED 阵列的光学特性

LED 阵列由多个发光二极管 （LED） 组成，这些二极管以特定模式或配置排列，以实现均匀照明、更高强度或特定照明特性。这些阵列广泛用于显示器、照明系统、光通信和传感等应用。

LED 阵列的光学特性对于了解它如何与光相互作用以及如何用于照明、显示器或传感等应用至关重要。这些属性取决于单个 LED 的特性以及阵列的几何形状和配置。

 

阵列中的 LED 会发出特定的波长，具体取决于这些类别中使用的半导体材料。单色，即单色（例如，红色、绿色、蓝色）;全光谱，即带有 RGB LED 的阵列，允许通过混合红光、绿光和蓝光来调整颜色;白光，即使用荧光粉涂层 LED 或混合 RGB LED 实现。数组中元素的属性可以是角度发射剖面。每个 LED 都以朗伯模式（广角分布）发光，尽管有些 LED 具有内置光学元件，用于更窄或更聚焦的光束。由半功率角定义，在此角度处，光强度下降到峰值的 50%。LED 的典型光束发散角为 30° 至 120°，具体取决于透镜。整体光束模式取决于 LED 布置和任何外部光学元件。

NSC 模式下源阵列的定义

LED 阵列可以通过对象类型 Source Diode 在 Non sequential 模式下建模。源二极管模型可用于定义一个二极管、一个二极管的 1D 数组或一个二极管的 2D 数组。在 Non-Sequential Component Editor 中，通过插入一行来添加新对象，如下所示。

源二极管对象表示一个 LED 或半导体激光管，其角强度分布由两个发散角定义：θ（在 XZ 平面中）和 φ（在 YZ 平面中）。布局射线直观地显示射线的几何图形以及射线与系统组件的交互。这些光线是所有光线的子集，用于布局可视化，而不是详细分析。分析光线用于详细评估光线行为，例如强度分布、功率或效率。这些光线是通过运行光线追踪生成的，所有光线都有助于分析结果。

特征	布局光线	分析射线
目的	光线路径的可视化布局	用于定量分析的详细模拟
光线计数	有限	大号
范围	仅可视化	有助于系统分析结果
速度	更快的可视化	由于计算要求而变慢

 

 

X 和 Y 散度（αx 和 αy）以度为单位，以不同的方式设置为 6 度和 12 度。X 和 Y 超高斯因子（Gx 和 Gy）为 1.0，则产生典型的高斯分布结果。Gx 和 Gy 都必须≥ 0.01 和 ≤ 50.0。Gx 可用于使用超椭圆函数更改源二极管的角度分布。X/Y 中的二极管数量都定义为 5。Delta X 和 Y 是元素之间的距离。

 

X 和 Y 宽度（Wx 和 Wy）表示光线以透镜单位发出的矩形区域的一半宽度。这里它被定义为零，因为没有留下任何距离。两个方向的空间分布的 X 和 Y σ 高斯宽度（Sx 和 Sy）。Hx 和 Hy 在这里是 0.01，它定义了空间分布超高斯因子。参数之间的关系定义如下。如果 Hx 为 1.0，则结果为典型的高斯分布。Hx 和 Hy 都必须≥ 0.01。

 

模型布局和光线追踪

将 20 mm x 20 mm 矩形探测器放置在距离源阵列 12 mm 的位置，3D 模型如下所示：

 

光线跟踪后，非相干辐照度如下：

 

如果数据的存在更改为“辐射强度”，则它以弧度为单位显示每个立体角的功率，作为探测器上入射角的函数。