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OPTICAL SIMULATION METHOD AND PROGRAM FOR EXECUTING THE SAME meetings

Patent code P140010988
File No. S2014-0599-N0
Posted date Sep 8, 2014
Application number P2014-040659
Publication number P2015-166898A
Patent number P6338180
Date of filing Mar 3, 2014
Date of publication of application Sep 24, 2015
Date of registration May 18, 2018
Inventor
  • (In Japanese)柏尾 知明
Applicant
  • (In Japanese)独立行政法人国立高等専門学校機構
Title OPTICAL SIMULATION METHOD AND PROGRAM FOR EXECUTING THE SAME meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple optical simulation method capable of obtaining a result in a short time.
SOLUTION: In the optical simulation method, a light-emitting device 10, which comprises a package 2 having a recess 1, a light-emitting element 3 for generating radiation light, and light transmission materials 4 with which the recess 1 is filled, simulates intensity of the radiation light emitted through a light transmission surface T, which is defined by an x direction and a y direction, to the outside of the device. This method: performs light beam tracking on each of an xz cross-section and a yz cross-section that include the light-emitting element 3; obtains one-dimensional distributions Hx and Vy of the intensity of the radiation light emitted through the light transmission surface T based on the result of the light beam tracking; and then multiplies the one-dimensional distributions Hx on the xz cross-section by the one-dimensional distributions Vy on the yz cross-section. Thus, a two-dimensional distribution of the intensity of the radiation light emitted through the light transmission surface T can be obtained.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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コンピュータを用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、
コンピュータが、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、
コンピュータが、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Hx,Vyを得る工程と、
コンピュータが、xz断面での1次元分布Hxとyz断面での1次元分布Vy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】
 
コンピュータが、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Hxとyz断面での1次元分布Vyとの積HxVy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Hx,Vy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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
  • 5B046JA04 Simulation
  • 5F142AA04
  • 5F142AA12
  • 5F142BA02
  • 5F142BA24
  • 5F142CA01
  • 5F142CE02
  • 5F142CE16
  • 5F142CE17
  • 5F142CG04
  • 5F142CG05
  • 5F142CG06
  • 5F142HA03
Drawing

※Click image to enlarge.

JP2014040659thum.jpg
State of application right Registered


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