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作成者 メッセージ
 記事の件名: 入手したLEDデータの使用方法
 投稿記事 Posted: 2008年11月25日(火) 13:01 
管理人

登録日時: 2008年8月01日(金) 16:43
記事: 136
ZEMAX用のLEDデータファイルは、LEDメーカーや測定サービス企業よりダウンロードすることができます。ここではLEDメーカーのOsram社で無料提供しているZEMAX用 LED データの使用方法を紹介します。

Osram社が提供する全ての光源データは弊社が代理店を務める独Opsira社(オプシーラ社)が測定しております。

Osram社 のホームページ http://www.osram-os.com/ において次の手順で今回使用するデータを取得できます。Products -> Product Catalog -> Application Support -> Optical Simulation
Optical Simulation ではIR またはLED の必要な光源の種類を選択することが可能です。
添付ファイル:
osram.jpg
osram.jpg [ 120.97 KiB | 表示回数: 104 回 ]

http://catalog.osram-os.com/applications/applications.do?folderId=0&act=showBookmark&favOid=0000000200034c80025d0023

データのインポート
Osram 社 ホームページで使用するデバイスのデータを検索します。ここの例ではOSTAR LE W D1A デバイスを使用します。LE W D1A デバイスは、加工品の照明、自動車のヘッドランプ、医療用照明、手術用照明、顕微鏡用照明、スポットライト,可変文書ディスプレイ、ハイエンド ストロボライトなど、広範囲なアプリケーションで使用されています。このデバイスはプリント回路基板上に必要な全ての電器コネクタがマウントされた状態で提供されています。
添付ファイル:
osram06.jpg
osram06.jpg [ 7.57 KiB | 表示回数: 2546 回 ]


Osram 社サイトからZEMAX用にフォーマットされたLE W D1A デバイスのZIP ファイルをダウンロードします。Optical Simulation -> LED -> OSTAR -> OSTAR Headlamp -> LEW_D1A
添付ファイル:
osram02.gif
osram02.gif [ 44.72 KiB | 表示回数: 119 回 ]


ダウンロードしたZIP ファイルには下記画像にあるファイルが保存されています。
添付ファイル:
osram03.gif
osram03.gif [ 28.14 KiB | 表示回数: 2546 回 ]


.igs ファイルと.stp ファイルはメカニカルCAD ファイルで “Imported Object” としてZEMAX に読み込むことができます。.pdf ファイルはデバイスのデータと座標を示す図面です。.DAT ファイルは光線データファイルで、 “Source File” としてZEMAX に読み込むことができます。この例では、100,000 本、500,000 本、5,000,000 本、10,000,000 本の光線を含む4つのファイルが提供されています。

波長とそのトータルパワーは.dat ファイルには含まれていません。波長はWavelength ダイアログボックスで入力します。この光源は白色で、通常は照明に使用されるため、可視域においてヒトのレスポンスのピークである0.555 マイクロメートルを選択します。
次に単位を General>Units で次のように設定します:
添付ファイル:
led_1.gif
led_1.gif [ 10.86 KiB | 表示回数: 2544 回 ]


このLED の光束はルーメン(Lumens)で測定されているので、このシミュレーションでも単位をLumensに設定します。従って、照度はlm/m2 またはLux で測定されます。光度はlumens/steradian またはCandela (Cd) で測定されます。輝度はlm/m2/sr またはCd/m2 で測定され、nit と呼ばれることもあります。

Osram では多くの白色LED について白色の組み合わせの光線ファイルだけではなく、(変換材料の白色発生放射特性のため)青色と黄色の光線ファイルも提供しています。Osram はそれぞれの波長を460nm と570nm に設定しています。これには各波長についてひとつずつ、合計二つの光源ファイル(Source File)が必要です。それぞれの光束量は青色が0.028lm、黄色が0.972 lm です。

ソースデータファイルに関して、General>Non-Sequential>Maximum Source File Rays In Memoryにおいて設定された光線数よりも追跡する光線の総本数が少ない場合、ZEMAX は処理速度を最大とするために、その光線をシステムメモリに保存します。
添付ファイル:
osram07.gif
osram07.gif [ 12.27 KiB | 表示回数: 2542 回 ]


各光線のメモリ必要量は28 バイト、1,000,000 本の光線については28Mb が必要です。光線の総本数がメモリの最大光源光線数よりも大きい場合、ZEMAX は光線データをディスクに置いたまま、必要に応じてそのファイルを読み込みます。この場合必要とするメモリはより少なくなり、ZEMAX はPC のシステムのファイル保存容量によってのみ制限される、膨大な量の光線を追跡することができます。

zip ファイルは解凍して{zemaxroot}/objects フォルダに保存する必要があります。CAD ファイルの使用はオプションです。光線が逆方向に反射されてLED またはPCB アセンブリに戻り、それらが大きな光学効果を生じる場合にはCAD オブジェクトファイルを含めるべきですが、それ以外の場合には省略して差し支えありません(データファイルには光源とPCBアセンブリとの相互作用を予め含んでいるため、解析しようとする光学系が相当量の光をPCB に向けて反射する場合のみにPCB アセンブリを含める必要があります。)

下の画像はインポートしたCAD オブジェクトと光源ファイルのデータです:
添付ファイル:
osram04.jpg
osram04.jpg [ 41.34 KiB | 表示回数: 2535 回 ]


解析光線の追跡後、ディテクタビューアでは次のように表示されます。
添付ファイル:
osram05.gif
osram05.gif [ 31.85 KiB | 表示回数: 2531 回 ]



関連トピック:
ZEMAX用 LED データの使用方法に関するより詳細なトピックは 「How to Model LEDs and Other Complex Sources」 をご覧ください。
http://www.zemax.com/kb/articles/38/1/How-to-Model-LEDs-and-Other-Complex-Sources/Page1.html

インポートしたCAD オブジェクトに複数の光学特性を定義したい場合にはZEMAX社のホームページにあるナレッジベーストピック 「How to Add Coating and Scattering Functions to Non-Sequential Objects」をご参照ください。http://www.zemax.com/kb/articles/88/1/How-to-Add-Coating-and-Scattering-Functions-to-Non-Sequential-Objects/Page1.html


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 記事の件名: Re: 入手したLEDデータの使用方法
 投稿記事 Posted: 2009年3月26日(木) 10:49 
管理人

登録日時: 2008年8月01日(金) 16:40
記事: 586
ZEMAX用のLEDデータファイルは、LEDメーカーや測定サービス企業よりダウンロードすることができます。
LEDメーカは無料で提供しておりますが、測定サービス企業は有料になります。

ZEMAX用 LEDデータファイルのダウンロード先リストは以下の通りです。
ここで紹介している他にもご存じのサイトがございましたら、 zemax@prolinx.co.jp までご連絡ください。

LED メーカーが提供する無料データ:
Osram
http://catalog.osram-os.com/applications/applications.do?folderId=0&act=showBookmark&favOid=0000000200034c80025d0023

LumiLeds
http://www.philipslumileds.com/resources/design/listing.cfm?cat=optical

Cree
http://www.cree.com/products/index.asp

測定サービス企業が提供する有料データ:
Radiant Imaging
http://www.radiantimaging.com/sesc.htm

Opsira
http://www.opsira.com/en/strahlendaten/strahlendaten.php
弊社が国内総代理店を務めております。
詳細は下記URLへ。
http://www.prolinx.co.jp/products/pcate05item0034.html


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 記事の件名: Re: 入手したLEDデータの使用方法
 投稿記事 Posted: 2009年9月03日(木) 14:48 
管理人

登録日時: 2008年8月01日(金) 16:40
記事: 586
本トピックでは、LEDの色を再現する方法を紹介します。
例として、 このサイト からダウンロードしたファイル"rayfile_LCW_W55M_201008_Zemax.zip"を使用します。

ダウンロードしてZEMAXでファイルを読み込み、カラーディテクタを加えた状態のNSCEです。
添付ファイル:
LDE1.png
LDE1.png [ 18.88 KiB | 表示回数: 1675 回 ]

添付ファイル:
LDE2.png
LDE2.png [ 16.12 KiB | 表示回数: 1681 回 ]


そのまま光線追跡すると、下図のような結果になります。
添付ファイル:
1st Layout.JPG
1st Layout.JPG [ 8.9 KiB | 表示回数: 1675 回 ]


この状態では色は再現されていません。
実際のLEDはzipファイルに同梱されているデータシートに記載された連続スペクトルを持っています。
しかし、この Source File は0.457ミクロンと0.595ミクロンという青色と黄色のピーク2波長だけが設定され、それぞれに青色と黄色の全光束量が設定されています。これでは色は再現しません。

色を再現する場合は、そのLEDの色の色度図上の座標を調べなければなりません。
こちらのサイトを見ると、このLEDはCIE 1931 の xy色度座標で
x=0.42
y=0.40
だと記載してあります。

そこで、以下の操作を行います。

1. まず、波長を増やします。現在の2波長だけでは上記色度座標は表現できないからです。本例では0.595ミクロンの波長は削除し、代わりにこれをはさむ2波長、0.55ミクロンと0.65ミクロンを設定します。青の波長はそのままです。
添付ファイル:
Wave.png
Wave.png [ 32.28 KiB | 表示回数: 1676 回 ]


2. 次に、黄色の Source File をコピー&ペーストしてそれぞれの Wave number を2と3に設定します。
3. 3光源とも Power を Variable にします。
4. 最適化に備えて、# Analysis Rays を50000に減らします。
その時点でのNSCEです。
添付ファイル:
LDE3.png
LDE3.png [ 28.54 KiB | 表示回数: 1674 回 ]


Merit Function Editor (MFE)を以下のように設定します。
添付ファイル:
MFE1.png
MFE1.png [ 20.84 KiB | 表示回数: 1673 回 ]

1行目は、NSDEのDet#=0なので、ディテクタがクリアされます。
2行目のNSTRで光線追跡が実行されます。
3行目は、NSDEのData=3なので、受光全光束が返されます。Target=1なので、全部で1ルーメンを目指します。
4行目は、NSDEのData=5なので、xy色度図のx座標値が返されます。このTargetを0.42にします。
5行目は同じくy座標なので、Targetを0.40にします。

設定を終えたら最適化を実行します。アルゴリズムはDLSでかまいません。
添付ファイル:
OPTIMIZATION.png
OPTIMIZATION.png [ 21.15 KiB | 表示回数: 1669 回 ]

最適化はすぐに終了し、MFEは下図のように全て満たされます。
添付ファイル:
MFE2.png
MFE2.png [ 19.05 KiB | 表示回数: 1666 回 ]

最適化後のNSCEです。
添付ファイル:
LDE4.png
LDE4.png [ 29.03 KiB | 表示回数: 1668 回 ]


# Analysis Rays を100倍して元に戻し、光線追跡をすると、このLEDの色が再現されます。
添付ファイル:
Warm White.JPG
Warm White.JPG [ 9.16 KiB | 表示回数: 1664 回 ]


なお、このLEDは"Warm White"と呼ばれていますが、他に"Ultra White"と呼ばれるLEDもあり、そのxy色度図座標値は
x=0.31
y=0.32
です。
Targetをこれに変更して再度最適化を行うと、下図のようになります。
添付ファイル:
Ultra White.JPG
Ultra White.JPG [ 9.14 KiB | 表示回数: 1663 回 ]


本例に使用したZEMAXファイルを添付します。
添付ファイル:
Warm White.ZMX [36.71 KiB]
ダウンロード回数: 97 回

添付ファイル:
Warm White.SES [47.77 KiB]
ダウンロード回数: 85 回

なお、本シミュレーションに必要なSource File は、 こちら からダウンロードしてください。


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