光⇔熱のマルチフィジックス解析〜光を起源とする熱変形を考慮〜

光を起源とする熱エネルギー

光はエネルギーを伝播する一形態であり、様々な場面でそのエネルギーは熱に変換されます。プロジェクターのような光学機器では自身の持つ強力な光源が、ソーラーパネルなど屋外で使われる機器では太陽光が熱源となります。

熱変形が光学性能に与える影響

どのような物質も熱を加えると変形します。また、一般的に光学定数(屈折率)には温度依存性があります。したがって、光を起源とする熱が発生するような機器の光学シミュレーションを行う際には、その熱による変形・変質をフィードバックすることでより正確な結果が得られます。

光と熱の連携解析ソリューション

照明解析ソフトウェアLightToolsと構造・熱流体解析ソフトウェアであるANSYSを組み合わせて、光⇔熱のマルチフィジックス解析を実行する方法をご紹介します。 本資料では、下記の解析を実行するためのLightTools側の具体的な手順や設定方法を解説しています。

解析の流れ

各部品内部や表面のどこでどの程度光が吸収されたかをLightToolsで解析し、その結果をANSYSで扱える形式でエクスポートします。次にANSYSで吸収された熱による変形量を解析し、変形後の形状をLightToolsにフィードバックします。


(1) レンズ中を伝播する光の様子(光線追跡)

(2)レンズ内部での吸収量の空間分布解析

使用したシミュレーションソフト

照明設計解析ソフトウェア LightTools

資料サンプル

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