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光学シミュレーション方法およびそれを実行させるためのプログラム 新技術説明会

国内特許コード P140010988
整理番号 S2014-0599-N0
掲載日 2014年9月8日
出願番号 特願2014-040659
公開番号 特開2015-166898
出願日 平成26年3月3日(2014.3.3)
公開日 平成27年9月24日(2015.9.24)
発明者
  • 柏尾 知明
出願人
  • 独立行政法人国立高等専門学校機構
発明の名称 光学シミュレーション方法およびそれを実行させるためのプログラム 新技術説明会
発明の概要 【課題】短時間で結果を得ることができる簡易な光学シミュレーション方法を提供する。
【解決手段】光学シミュレーション方法では、凹部1を有するパッケージ2と、放射光を発生させる発光素子3と、凹部1に充填された光透過材料4とを備えた発光装置10において、x方向とy方向により規定される光透過面Tを透過して装置外部へ出射される放射光の強度についてシミュレーションを行う。この方法では、発光素子3を含むxz断面とyz断面でそれぞれ光線追跡を行い、光線追跡の結果に基づいて、光透過面Tを透過する放射光の強度についての1次元分布H,Vを得た後、xz断面での1次元分布Hとyz断面での1次元分布Vとを乗算する。これにより、光透過面Tを透過する放射光の強度についての2次元分布が得られる。
【選択図】図5
従来技術、競合技術の概要


現在、小型であって発光効率が高く、さらに長寿命であることから、LEDの開発競争が世界中で行われている。特に、その用途の広さから表面実装型(SMD)LEDの研究が盛んであり、例えばサイドビュー(SV)LEDは、液晶ディスプレイ(LCD)のバックライトとして頻繁に用いられている。



一般に、表面実装型LEDなどの開発の初期段階では、光学シミュレータを用いて発光面などでの光強度分布を予め得ておくことが重要である。LEDの設計者は、シミュレート結果である光強度分布を均一にするように、LEDの各コンポーネントについて寸法などのパラメータ設計を行う。



非特許文献1には、液晶ディスプレイのバックライト開発のための、モンテカルロ法を用いた3次元光線追跡シミュレーション方法が開示されている。また、非特許文献2には、市販の3次元照明解析シミュレータを用いた、蛍光体を含むLEDにも適用可能な光学シミュレーション方法が開示されている。

産業上の利用分野


本発明は、光透過面を透過して発光装置の外部へ出射される放射光の強度についてシミュレーションを行う光学シミュレーション方法およびそれを実行させるためのプログラム
に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
凹部を有するパッケージと、凹部の底面に載置されて放射光を発生させる発光素子と、凹部に充填された光透過材料とを備えた発光装置において、光透過材料が規定する光透過面を透過して発光装置の外部へ出射される放射光の強度についてシミュレーションを行う光学シミュレーション方法であって、光透過面は、互いに垂直なx方向とy方向により規定される矩形を組み合わせた形状であって、x方向とy方向に対して垂直な方向をz方向とし、
発光素子を含むxz断面とyz断面でそれぞれ、放射光に含まれる複数の光線について光線追跡を行う工程と、
発光素子を含むxz断面とyz断面でそれぞれ、光線追跡の結果に基づいて、光透過面を透過する放射光の強度についての1次元分布H,Vを得る工程と、
xz断面での1次元分布Hとyz断面での1次元分布Vとを乗算し、光透過面を透過する放射光の強度についての2次元分布を得る工程と
を含むことを特徴とする光学シミュレーション方法。

【請求項2】
発光素子からの距離に応じて2次元分布を補正するための補正関数を計算する工程を含み、
2次元分布を得る工程は、xz断面での1次元分布Hとyz断面での1次元分布Vとの積Hに対して補正関数を乗算するサブ工程を含むことを特徴とする、請求項1に記載の光学シミュレーション方法。

【請求項3】
光透過面が非矩形面である場合に、光線追跡を行う工程では、互いに異なる形状を有する複数のxz断面、および/または、互いに異なる形状を有する複数のyz断面で光線追跡を行うことを特徴とする、請求項1または2に記載の光学シミュレーション方法。

【請求項4】
光線追跡を行う工程は、放射光に含まれる各光線が光透過面を透過するまで、発光装置内での反射による光強度の減衰計算を行うサブ工程を含み、
1次元分布H,Vを得る工程は、予めメッシュ分割された光透過面の計算格子に対して、減衰計算を経た各光線の光強度を積算するサブ工程を含むことを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の光学シミュレーション方法。

【請求項5】
発光素子が載置される凹部の底面にはリードフレームが露出し、
減衰計算を行うサブ工程では、発光素子の寸法、凹部の寸法、パッケージの反射率および反射タイプ、リードフレームの反射率および反射タイプ、封止樹脂の屈折率ならびにこれらの組合せ、からなる群から選択されるパラメータを基に減衰計算を行うことを特徴とする、請求項4に記載の光学シミュレーション方法。

【請求項6】
光線追跡を行う工程では、放射光に含まれる各光線の発射位置および発射角度を入力パラメータとするモンテカルロ法に基づいて各光線を発射することを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載の光学シミュレーション方法。

【請求項7】
コンピュータに請求項1から6のいずれか1項に記載の光学シミュレーション方法を実行させるためのプログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014040659thum.jpg
出願権利状態 公開


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