1つのLEDチップから出射した光束を使って、60×50mmを照明するバックライトのシミュレーション例を紹介します。
LCDバックライトのシミュレーション事例2
Best answer by Kensuke.Hiraka
1つのLEDチップから出射した光束を使って、60×50mmを照明するバックライトのシミュレーション例を紹介します。
第1ステップでは、LEDチップから±90に広がる光の角度を半減させるため、CPCを使います。
第2ステップでは、そのビームを使って、60mm長の線状照明を作成します。
最後のステップで、その線状照明を2次元の照明に変換します。
まずLEDとCPCをモデル化します。
LEDには、光源(矩形)を使用します。コサイン指数を1とすることでランバート光源になります。今回は矩形のCPCを使用します。アクリル製の体積型CPCになります。入射開口サイズはLEDと同じ1×1mmです。最大出射角を±45°としています。
![](https://uploads-us-west-2.insided.com/zemax-en/attachment/6e149478-83c1-4d07-affa-98b12b91e990.png)
レイアウトは以下になります。
![](https://uploads-us-west-2.insided.com/zemax-en/attachment/b2084188-e389-4568-a296-ad64033af3a3.png)
左端にLEDチップがあり、右側面から光が出射します。CPCの長さは2.5mmです。
CPC出射面の照度分布は以下になります。LEDの全光束は100ルーメンのうち、97ルーメンが出射しています。
![](https://uploads-us-west-2.insided.com/zemax-en/attachment/ae5101d3-6e1a-403b-905b-656bbefd1e89.png)
次にCPCの先端に、アクリルの細長い棒を接続します。そして、その棒に1辺45°の切り込みを多数刻みます。その切込みの傾斜で全反射した光線は、反対側の辺から出射します。
ノンシーケンシャルコンポーネントエディタは以下のようにします。
![](https://uploads-us-west-2.insided.com/zemax-en/attachment/8a802cc8-9005-4259-9de2-0d6fa10ca779.png)
オブジェクト3は矩形体積でアクリルの棒です。下面を2°傾けて先を細くしています。
オブジェクト4は空気の三角柱です。これがアレイオブジェクトの親オブジェクトになります。
オブジェクト5はアレイオブジェクトです。X’方向にオブジェクト4を63個並べています。
X’のZ方向余弦が0.037と設定されているので、X’も約2°で傾いています。CPC出射直後のアレイピッチは0.7mmですが、デルタ2X’で2乗の係数を0.005としていますので、ピッチは徐々に大きくなります。アレイオブジェクトの位置、傾き、ピッチを変えることで照度分布をコントロールできます。アレイオブジェクトはオブジェクト3の中に入っていますが、重なる部分はネストルールにより、下の行で定義されたオブジェクトで定義されます。従って、オブジェクト3の下面に45°の溝が63個切られていることになります。
以下が全体のレイアウトです。
![](https://uploads-us-west-2.insided.com/zemax-en/attachment/4e89f261-d469-464a-8dbf-55feafef1b05.png)
以下がCPC部の拡大図です。溝で全反射した光線が上面から出射していることが確認できます。
![](https://uploads-us-west-2.insided.com/zemax-en/attachment/69ef2ddb-ba23-40b6-9a16-a39d59829eee.png)
棒の上面から出射した光束の照度分布は以下になります。
![](https://uploads-us-west-2.insided.com/zemax-en/attachment/7984e14c-0b37-45cd-a548-e62df851b8cb.png)
最後に面光源かします。先ほどと同じように、下面が傾斜した導光板と、45°の空気の三角柱を作成します。空気の三角柱はアレイとして導光板の裏側に49個作成します。これが導光板裏側を横断する溝になります。
![](https://uploads-us-west-2.insided.com/zemax-en/attachment/805cb5bf-d516-4c66-9285-f78670fa4a24.png)
以下は平面図になります。
![](https://uploads-us-west-2.insided.com/zemax-en/attachment/2eef703b-fdeb-4538-b7e8-952d312ab5ed.png)
以下は60×50mmの照度分布です。
![](https://uploads-us-west-2.insided.com/zemax-en/attachment/80472fb2-8b9c-469e-91d9-b3c52d080a47.png)
全体の構成は以下になります。
![](https://uploads-us-west-2.insided.com/zemax-en/attachment/80aa7321-6b91-4177-b9f0-92934feb9d30.png)
参考までに、今回使用したファイルを添付します。
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