概述

目前，光導(dǎo)照明燈已廣泛應(yīng)用于汽車照明領(lǐng)域，光導(dǎo)的主要難點(diǎn)是導(dǎo)光條上的微結(jié)構(gòu)，通常是微棱鏡，如何設(shè)計導(dǎo)光條以符合規(guī)定，更重要的是要有良好的視覺亮度均勻性。光導(dǎo)利用光在導(dǎo)光結(jié)構(gòu)中傳輸，設(shè)計棱鏡在特定方向提取光的比例，使得光導(dǎo)線條照明外觀顯示均勻，沒有棱鏡則不能提取光從光導(dǎo)面出射，光在光導(dǎo)內(nèi)繼續(xù)傳播。當(dāng)光線以大于臨界角的角度射入物體表面時，就會在光導(dǎo)結(jié)構(gòu)內(nèi)發(fā)生全反射。

θcrit=sin?1(n2/n1)

圖1 ?Speos在內(nèi)飾仿真應(yīng)用

光導(dǎo)設(shè)計是添加一個光導(dǎo)齒棱鏡來提取光線，棱鏡的作用是使入射角小于臨界角，因此光在光導(dǎo)內(nèi)傳輸過程中，部分光線被提取了出來，實(shí)現(xiàn)光導(dǎo)表面出光，當(dāng)然棱鏡的光學(xué)形狀一部分取決于光導(dǎo)的造型，另一部分取決于光導(dǎo)的照明法規(guī)。

現(xiàn)在利用Speos的Light Guide光導(dǎo)設(shè)計功能，我們將創(chuàng)建一個光導(dǎo)。

Light guide光導(dǎo)創(chuàng)建

1. 打開Ansys Speos；

2. 在設(shè)計選項(xiàng)卡中，點(diǎn)擊光導(dǎo) ；

3. 在Guide Curve選項(xiàng)，選擇一根曲線作為導(dǎo)光體的導(dǎo)向；

4. 定義光導(dǎo)的外觀形狀，General-body選項(xiàng)中，選擇type設(shè)置光導(dǎo)導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，在Profile diameter設(shè)置直徑信息，例如：圓形 ，直徑設(shè)置6mm ；

5.在General-Prisms Orientation選項(xiàng)中，選擇棱鏡方向和光軸方向。光軸方向?yàn)楣鈧鲗?dǎo)的方向，出光方向是光線被棱鏡從導(dǎo)光體中提取出來的主要方向。在reverse direction可以改變光的方向，當(dāng)然也可以通過點(diǎn)擊3D視圖中的箭頭來反轉(zhuǎn)光方向；

6.在General-Distance選項(xiàng)中，設(shè)置參數(shù)type光導(dǎo)棱鏡與光導(dǎo)面之間的關(guān)系，或是棱鏡與引導(dǎo)曲線上的距離為基礎(chǔ)Curvilinear，或是投影來定義基于投影平面上的導(dǎo)向曲線的曲線距離Projection，當(dāng)然投影方式需要選擇投影平面參考，定義棱鏡起點(diǎn)位置和end棱鏡結(jié)束位置；

7.設(shè)置Prism Geometries的參數(shù)，設(shè)置光導(dǎo)棱鏡的大小，齒高、寬度、角度等參數(shù)，具體的參數(shù)設(shè)置，可以通過Prism內(nèi)的參數(shù)配合，完成不同出光類型的光導(dǎo)棱鏡設(shè)置，當(dāng)然也可以通過輸入外部光導(dǎo)棱鏡參數(shù)文件或者是通過調(diào)節(jié)比率的方式實(shí)現(xiàn)不同的光導(dǎo)棱鏡細(xì)節(jié)設(shè)計；

8.從設(shè)計面板單擊計算

來構(gòu)建光導(dǎo)幾何圖形，創(chuàng)建并顯示在3D視圖中。

光導(dǎo)參數(shù)解釋

光導(dǎo)體類型body type，光導(dǎo)體類型是光導(dǎo)體構(gòu)造的基礎(chǔ)。

Prism only棱鏡 Add Remove	棱鏡是在沒有光導(dǎo)體的情況下產(chǎn)生的。可以試用add棱鏡的操作，則將在沒有光導(dǎo)體的情況下單獨(dú)添加的棱鏡。棱鏡的高度是距離光導(dǎo)曲線的距離。 Add：棱鏡的高度定義為達(dá)到導(dǎo)向曲線距離。 Remove：棱柱高度不確定，僅用于棱鏡設(shè)計，與其他光導(dǎo)組合。
Constant Profile剖面	使用由平面曲面定義并位于導(dǎo)光曲線起始處的輪廓來創(chuàng)建導(dǎo)光體。選擇一個草圖作為導(dǎo)光體的剖面。
Circle shape?圓形	光導(dǎo)體是使用直徑確定的圓形輪廓創(chuàng)建的。

2.Prism Orientation棱鏡方向?

從Prism Orientation – type的下拉列表中，選擇棱鏡相對于導(dǎo)光體的方向。?

如果你想讓所有的棱鏡沿著導(dǎo)向曲線都有相同的方向，選擇Direction。通過棱鏡提取的光具有相同的方向，這種類型特別適合于線性光導(dǎo)。

如果你想讓棱鏡有不同的方向，選擇Normal to surface。通過棱鏡提取的光沿著導(dǎo)曲線有不同的方向。這種類型適用于非線性光波導(dǎo)。

3.Prism Geometries棱鏡的參數(shù)，可以通過以下參數(shù)調(diào)整棱鏡的幾何形狀。

Start Angle/ End Angle	Start角度:與光源入射端相連接的棱鏡角度。 End角度:與光源出射方向相連的棱鏡角。
Start Radius	施加在棱鏡光源入射側(cè)面的曲率半徑。
End Radius	施加在棱鏡光源出射側(cè)面上的曲率半徑。
Width	對應(yīng)棱鏡的寬度??
Length	對應(yīng)棱鏡的長度??
Step（add/Remove）	步長對應(yīng)于兩個相鄰棱鏡的上邊緣中點(diǎn)之間的間距
Step（Hybrid Operation）	對于棱鏡是混合模式，既有add也有remove的這種模式，step數(shù)值應(yīng)于兩個相鄰棱鏡投影在導(dǎo)向曲線上的間距
Trimming Ratio (Hybrid Operation)	通過微調(diào)棱鏡的底來控制棱鏡的高度
Offset (Add/Remove Operation)	偏移量是指光導(dǎo)曲線與棱鏡上邊緣中點(diǎn)之間的距離。 ?使用Add，如果偏移量太低，棱鏡就在光導(dǎo)體內(nèi)部。 ?使用remove，如果偏移量過高，則不會從光導(dǎo)體有任何切除操作
Offset (Hybrid Operation)	混合模式偏移量是指導(dǎo)光導(dǎo)曲線與棱鏡底部之間的距離(開始角邊)。
Top/ Bottom Prism milling	當(dāng)銑削激活時，在棱鏡的頂部和/或底部邊緣應(yīng)用。 銑削是考慮了在制造過程中，棱鏡表面會出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，如果銑削沒有計算在棱鏡上，這可能導(dǎo)致產(chǎn)品與設(shè)計的不符。

4.Design Table設(shè)計表?

可以通過設(shè)計表管理與棱鏡相關(guān)的以下參數(shù):步長、偏移量、寬度、起始角度和結(jié)束角度等。設(shè)計表是一個ANSYS SPEOS從一個外部文件鏈接light guide的參數(shù)值，可以是Excel文件(xls, xlsx, xlsm)或文本文件(txt)。也可以使用light guide初步設(shè)計光導(dǎo)參數(shù)，后導(dǎo)出設(shè)計表，重新編輯使用，修改每個棱鏡和所需參數(shù)，并重新生成文件，加載入Speos作為新的光導(dǎo)設(shè)計輸入。

光導(dǎo)視覺仿真

Speos的人眼視覺功能，可以模擬仿真光導(dǎo)的亮度結(jié)果，并且光導(dǎo)在內(nèi)飾場景或是車燈的點(diǎn)亮效果，亦可在Speos中實(shí)現(xiàn)。

總結(jié)

Speos的光機(jī)平臺，可以快速的通過參數(shù)設(shè)計光導(dǎo)，并能夠結(jié)合人眼視覺功能，點(diǎn)亮分析光導(dǎo)的照明效果，提高設(shè)計的準(zhǔn)確性。在后續(xù)的文章中，我們將會逐步引入新的workflow介紹，來解釋Speos light guide設(shè)計和optiSLang優(yōu)化聯(lián)合，進(jìn)一步提升light guide設(shè)計，優(yōu)化光導(dǎo)設(shè)計過程。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Ansys Speos | 手把手教你画光导的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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