LED 的模拟仿真——OAS 国产光学软件

LED 光源在汽车照明、背光板、投影、医疗等许多领域都应用的十分广泛，这篇文章介绍了如何在 OAS 中进行 LED 的模拟仿真。主要包括：在非序列元件编辑器中添加和编辑物体；如何在非序列系统中创建光源、透镜和探测器；如何进行光线追迹以及分析追迹结果。

非序列模式光线追迹

OAS 中有两种不同的光线追迹模式——序列模式和非序列模式。序列模式主要用于设计成像系统，而非序列模式主要用于设计照明系统或对成像系统进行杂散光分析。二者的关键区别是，非序列模式中，光线遵循物理效应追迹路径，来判断光线会与哪个物体或表面相交，而不像序列模式中严格规定光线与多个表面的相交顺序。非序列模式光线可能会与一个物体多次相交也可能完全不经过某个物体。一根光线也能够经过反射、折射和散射分裂出多根子光线，子光线也能够同时进行追迹。

创建 LED 模型

在 OAS 中创建模型有两种方式，第一种方式是通过 CAD 文件导入创建 LED 模型，OAS 的 CAD 导入功能可以方便快速的导入任何 STEP 或 IGES 格式的文件；第二种方法是在 OAS 软件内使用内置机械建模功能完成建模。单个 LED 灯由灯罩、反射内壳、电子器件组成。

创建灯罩、电子元件模型

在开始设计的第一部分中，我们要创建灯罩、电子元件，OAS 中可以对普通光学表面进行创建，例如平面、圆锥面、球面等，也支持创建非球面、自由曲面等复杂面型，以及其他光学特性的设置，定义材料和表面特性等。
对于电子元件的创建，其形状较为复杂，可以通过自定义曲线创建出轮廓进行拉伸来创建，如图所示，在 XY 平面内通过坐标点画出了电子元件的基本轮廓并沿 Z 方向进行拉伸，通过创建其他平面与其进行布尔运算最终创建出了电子元件的模型。

创建光源

我们需要在 LED 模型中创建一个光源来模拟发光芯片，这里我们选择的是平面朗伯光源，并设定了光源出射角度，OAS 也可以导入文件光源。OAS 中包含多种光谱，例如黑体光谱、高斯光谱、太阳光谱等，也支持导入光谱数据。

放置探测器

下面我们需要在合适的地方放置一个探测器来分析光源在该位置的辐照度分布情况。
建立一个 X/Y 半孔径均为6的矩形平面，坐标位置为（0，0，10），创建完成后，创建探测器并赋在该平面上，探测器分辨率为171X171，如下图所示：

追迹光线至探测器

查看探测器上的光强分布，如图所示：

在这个示例中为一千万根光线的探测器辐照图结果图。

总结

这篇文章介绍了如何在 OAS 中进行 LED 的模拟仿真，OAS 可以快速的完成光线追迹，能够模拟光线通过光学元件和机械元件相互作用的效果，图形化界面显示光线、几何体、分析结果。