照明案例：混色导光管

lanseyouyu1976

发光二极管，或者LED，近几年已经超越了白炽灯光源，应用也越来越广泛。LED具有尺寸小、发光效率高、使用寿命长[1]等优点。LED也有光学工程师必须处理的不良特性，比如混色和准直的需要。在这个例子中，我们看一个混合准直透镜的示例。

FRED模型

如手电筒示例中所示[2]，白光可以使用具有蓝光发射芯片和黄色荧光粉的LED来创建。产生白光的另一种方法是以适当的比例混合红光、绿光和蓝光。这种方法可以更准确的控制色温。如果将红色、绿色和蓝色靠在一起放置，颜色将最终在足够大的距离上混合。然而，辐照度分布在更大的区域，且不是空间均匀的（图1）。

图1.来自RGB LED两个距离处的彩色图像：14.5mm（左）和100mm（右）。每个LED直径为4.79mm。

为了在受控区域内均匀地混合波长，可以构造一个塑料的六边形光管。光管是由布尔操作来创建的。第一个Boolean组件是尺寸为14*14*100（宽*高*长）的矩形块，再添加四个相同尺寸的矩形块。移动并旋转这些矩形块，让它们裁剪第一个矩形块的每个角，最终成为一个六角棒。

图2.使用Element Boolean函数的六角棒的创建。左：剪裁前的矩形块。中：Boolean操作。右：剩余的六角棒形状

模拟光管的另一个方法是创建一个由分段曲线（六边形的每个点）组成的自定义元件，然后拉伸成为一个柱状面。

执行RGB LED通过光管的光线追迹后，均匀的色彩混合产生了。然而，色温太暖：红色占据了彩色图。一旦LED之间的相对功率输出经过调整，可以在彩色图像上获得白光（图3）。

图3 具有相等RGB功率输出的100mm长六边形光管末端的彩色图像。右：调整后RGB功率输出（0.4W，1.0W，0.7W）的彩色图