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Simcenter FLOEFDによる光学機器の熱-光学連成解析

Simcenter FLOEFDは、三次元CADに統合された汎用熱流体解析ツールです。光の波長を考慮した熱解析による高精度な温度予測と同時に光学解析が可能です。
Simcenter FLOEFDとLEDオプションによる光学機器向けの特徴と解析例を示します。


  ・照度・光度・配光解析
  ・LED,ランプの熱解析
  ・反射・屈折・蛍光体・コーティング
  ・くもり・結露と水膜の凝固融解
  ・導入実績
  ・青色LEDと蛍光体層の熱-光学解析例


照度・光度・配光解析

光源と固体(シリコンレンズや蛍光体など)でスペクトル特性を考慮した熱解析を実行することで、解析結果として近接場照度・遠方場光度・表面配光を得ることができます。

LED・ランプの熱解析

LEDやランプといった光源をモデル化する複数の方法があり光学特性や温度依存特性を考慮することで高精度な結果を得ることができます。
①LEDコンパクトモデル(二抵抗モデル)
 ・ジャンクション-ケース間、ジャンクションーチップ上部の熱抵抗を設定しLEDをモデル化

②LEDコンパクトモデル(RCラダーモデル)
 ・作動電流を指定した際の、温度による電圧、発熱量、熱抵抗の相関を考慮します。
 ・温度依存特性を考慮することで、温度の予測精度が大幅に向上します。

③ふく射源定義
 ・光源の構造はモデル化せず、レーザーダイオードなどの表面に光源を定義することができます。
  光学解析ツールで計算した結果をインポートすることも可能です。
 ・ふく射強度分布 (パターンとする) を角度の関数として定義する。
 ・ふく射スペクトルは拡散もしくは方向を指定し定義します。

反射・屈折・蛍光体・コーティング

光学機器を構成するシリコンレンズなど固体材料に反射や屈折を考慮できます。蛍光体(粒子による散乱、光の波長変換)やコーティングもモデル化することが可能です。

くもり・結露と水膜の凝固融解

LEDを採用した自動車のヘッドランプでは、くもりの除去が困難になる課題が増加しました。Simcenter FLOEFDではレンズや電子基板上のくもり(結露)の発生と水膜の凝固融解析が可能です。

レンズ表面の水膜厚さ分布の変化
・水膜の生成とランプ点灯による水膜厚みの減少を確認できる


導入実績

・Simcenter FLOEFDはNXやCATIA V5といった三次元CADに統合されているため、これまでの熱流体解析ツールと比較して効率的かつスピーディな熱解析が可能です。
・複雑な曲面形状を有するヘッドランプの開発では、日本・欧州で幅広く活用されています。
・フランスRenault社では、LEDヘッドランプ第2世代の開発において光学効率25%アップとサイズ50mm削減を、これまでの半分の工数で達成しました。従来2,3回であった解析回数を100回以上に増やし最適設計の実現に取り組んでいます。

青色LEDと蛍光体層の熱-光学解析例

LEDパッケージと基板、ヒートシンクで構成されるモデルでの熱解析、光学解析例を示します

資料ダウンロード申し込み

以下の資料をダウンロードいただけます。
・FLOEFDによる光学機器の熱-光学解析
・自動車ヘッドライト 海外事例
・英語版 海外事例①OPEL Automobile ヘッドライト開発での適用事例
・英語版 海外事例②Group Renault ヘッドライト開発での適用事例

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