lighttools基本操作(课)精讲

Section2LightTools基本介绍LightToolsOpticalResearchAssociates1963成立，1994LightTools开发Non-sequentialRayTracingSoftWare3DObjectMonteCarloRayTraceMethod何时需要用到LightTools？每一个需要控制光线的行业里都可以应用！完美的光学设计解决方案开始学习Lighttools软件光源光学系统接收器MonteCarlo计算照度图表照明分析的基本架构：确定你的计算机系统项目操作系统的要求处理器PentiumIII,PentiumIV,PentiumM，Xeon，AMDAtholnprocessors(1GB)系统Windows2000，XP，Win7内存最小512MB（建议1GB）显示器17寸以上的屏幕，分辨率1280×1024其他全部操作系统支持的绘图机和列表机系统导航栏首选项导航栏窗口导航栏输出窗口三维设计视图菜单栏TheToolbarTheCommandPanel指令按钮第一层：类别选单（共6种）第二层：种类选单第三层：指令选单二维几何模型的建立三维几何模型的建立LightTools模块组成系统的建构布尔运算交互式3D建模环境的革命性照明设计软件包含宏语言和支持COM的界面1、CoreModule:提供了广泛的光学模块选择方案照明系统的仿真MontoCartoon光源接收器与计量器2、IlluminationModule：提供蒙地卡罗模拟法光型設計（A字母）Target光型設計（圓變方）LED照明用透鏡完整的优化系统：MeritreaFunction寻找最佳情况，增进系统运算效率3、OptimizationModule：全新优化功能4、FourDataTransferModule：支持通用工业CAD数据格式标准格式：STEP、SAT、IGES特殊应用软件的格式：CATIALightTools的特色CAD用户图形接口（GUI），使用简单能容易的修改建立的组件，包含布尔运算可以读取及转成IGES、STEP及SAT文件格式材质：折射率、吸收率、体散射、偏振表面：穿透反射吸收、散射、涂膜、偏振、FresnelLossPiontandshoot光线追迹功能Lighttools设计举例BEXTechnologies(Jiangsu)Inc.,LtdK2LED封装一次配光举例LuxeonK2原厂数据BEXTechnologies(Jiangsu)Inc.,Ltd•光强分布为朗伯体•光通量：17.6lm•最大光强5.04cdLighttools光学设计目标设计目标设计一款新的K2LED的光学封装结构，使之具有高方向性的光强分布设计要求–总的光通量不能减小太多–能简易替换现有光学元件BEXTechnologies(Jiangsu)Inc.,Ltd初始设计BEXTechnologies(Jiangsu)Inc.,Ltd在Solidworks建模，用SLM连接模块传递到Lighttools主光学元件初始结构结构：由复杂的曲线旋转得到的实体材料：PMMA（polymethylmethacrylate聚甲基丙烯酸甲酯）光学表面特性：定义为Fresnellosses(菲涅尔损耗)优化变量：共9个–每条曲线有4个变量，共两条曲线–光学元件的边缘高度作为另一变量BEXTechnologies(Jiangsu)Inc.,LtdSolidworks设计目标的优化采用LightTools内置的“准直函数”（collimate）作为该例的评价函数–原理是将所有落在接受面上光线的余弦值一致化；–利用蒙特卡罗（MonteCarlosimulation）光线追迹的结果；–每次模拟19,000根光线，得到38,000个评价参数（每根光线有2个余弦值）。BEXTechnologies(Jiangsu)Inc.,Ltd优化前的光强分布初始结构中的每个变量都是半随机选择的；•最初，有将近6lm的光能通过主光学元件从后面出射；•总的光通量是17.9lm，是由于光元件阻止了部分原来被反射吸收的光线；•最大光强3cd；•但光强分布明显还未达到最优。BEXTechnologies(Jiangsu)Inc.,Ltd在LightTools中模拟10,000,000条光线追迹后的光强分布图优化结果(一)经过优化后,从LED出来的光得到了很好地准直；•17.5lm的光通量全部向前发射，比原来的朗伯体只少一点；•轴向的光强是91.6cd–是原来朗伯体的18倍，–是优化初始结构的30倍。BEXTechnologies(Jiangsu)Inc.,Ltd优化结果(二)最终优化的主光学元件比初始结构高一点；但曲线的形状还是和初始结构一样。BEXTechnologies(Jiangsu)Inc.,LtdConclusion经过上述优化，LED的一次光学设计使其效率和光强分布方向性提高了很多，因此光学设计是非常重要。现阶段很多光源生产商在LED设计中应用的光学设计方式都是凭借自身经验或者仿照国外已成熟技术，自我创新设计能力非常差，这是国内公司发展滞后的瓶颈。BEXTechnologies(Jiangsu)Inc.,Ltd认识与设定个人接口Lighttools提供了有关默认参数，新物体创建等的各种设置，这些参数大多与个人喜好有关（如颜色方案）。熟悉并保证这些默认参数的合理和正确的设置。首选项的使用和设定（练习一）将3D编辑窗口修改为白底黑字，单位：光通量，曲率模式：Radius1.将单位设为：mm，曲率模式改为RadiusEdit—Preference（首选项）—GeneralPreference（常规首选项）—System（系统）Title（标题）：自行定义名称Unit（单位）：毫米RadiusMode（半径模式）：曲率曲率不进行焦距渲染2、将接收面和光源的单位改为光通量Default（默认值）—Recevier＆Source单位改为PhotometricFlux（光通量）Save：将环境储存成系统内定制鼠标右键点击Defulats—SaveGeneralandDefaults(保存这些设置以供将来练习使用)光通量辐通量3、将3D编辑窗口修改为白底黑字ViewPreference（查看首选项）—3D_untitled—Colors—ColorScheme（颜色方案）—BlackonWhite(白底黑字)最后SaveViewpreference另外在Viewpreference还可以设置贴齐网格（Grid—SnaptoGrid）将XValue和YValue设为低于0.1mm可见性（Visibility）—清除“显示注释”复选框(ShowAnnotation)SnaptoGrid提高设计的精确性一般不用显示。提醒：设置完成后要记得保存系统设置，保存默认值设置和保存视图环境！现在可以开始进行设计啦1、开始一个新模型2、打开一个以前保存的模型1、开始一个新模型2、打开一个以前保存的模型Section4建构复杂的对象通过Lighttools所建构的3D组件，我们称为“Primitive”（原型）复杂形状的对象可以藉由以下方式获得：—由多个原型所组成—读取CAD软件所建构好的模型可以藉由类别选单中的Edit（编辑）来进行修改。画OpticalElements（光学元件）的基本原结构1.方块（cube）2.球（Sphere）3.椭球（Ellipse）4.圆柱（Cylinder）5.超环面（toroid）6.椭圆柱（EFiber）7.蒙皮实体（自由面）（Skinned）输入一个凸透镜方法一：使用命令按钮方法二：菜单---插入---镜头PrimitivesandEntitiesProperties属性对话框第一步选中对象第二步可以通过下面三种方式打开对话框1、EditProperties（编辑属性）；2、FromthetoolbarPropertiesbutton（工具栏属性按钮）；3、Byright-clicking,andselecting，Propertiesontheshortcutmenu（右键单击选属性）.LightTools中所谓的【对象】Lighttools以实体模型为架构•每一个物理实体都是一个完整的固体模型•每一个对象都有表面，表面不会独立存在所建构的几何形状称为“primitives”（原型）•原型多为球、方块、柱状等•可以透过编辑成复杂的几何形状一个对象是透过多个原型结构做组成的。利用对话窗口修改属性直接点选3D对象或是树状列上的对象名称，呼叫properties属性窗口直接修改对象参数。对象层可以修改坐标方位等Primitive层可以修改外形尺寸Properties属性对话框第一步选中对象第二步可以通过下面三种方式打开对话框1、EditProperties；2、FromthetoolbarPropertiesbutton；3、Byright-clicking,andselecting，Propertiesontheshortcutmenu.修改对象的参数修改参数：1、几何尺寸2、位置（坐标）起始点坐标方法二：TheCommandLine命令栏指定一个点：XYZ-2.4,1.2,5.6【例1】用点输入法来建一个长、宽、高均为10mm，起始点位于（0，0,0）的方块。输出三个坐标三维视图【例2】构建一个长4mm，宽2mm，高3mm起始点位于（1，-1,0）的方块。坐标点可以通过绝对坐标值或相对坐标值的方式来输入XYZLXYZ绝对坐标例：xyz0,0,0点位置在全局坐标的原点DXYZLDXYZ相对坐标例；xyz1,2,-3相对前一点往x移1，往y移2，往z移-3LA2,45长2，角度45；重复上一个坐标Opticalvs.MechanicalCategoryMaterialSurfacepropertiesElementsBK7glassTIR,Reflect,Absorb3DObjectsAluminumMechanical光学组件当对象为光学组件时，材料内定值为BK7，表面根据不同功能，给以适当光学的特性。注意：3DDrawBlack(1,2)必须在三维立体视图中操作。点输入法建构复杂物体“延伸Extruded”与旋转“Revolved”构建较为复杂的原型Extruded：利用点构成一平面再进行延伸以成为实体。可通过改变长度和锥度进行编辑。Revolved：利用点构成一平面再进行旋转以成为实体。可通过改变角度进行修改。Extrude（任意多边形棱镜或实体）的建立步骤步骤1：定义外形：点1，点2……点n步骤2:定义厚度:选取另一窗口点n+1和点n+2步骤3:输入“；”或双击结束整个步骤Revolved（将任意多边形旋转着得到的棱镜或实体）的建立步骤步骤1：定义外形：步骤2：鼠标连续点2次或输入“;”结束外形步骤3:定义旋转轴，输入2个点步骤4：决定旋转的角度，可在指令栏输入角度。OpticalPropertyZones光学特性区域建构表面特殊特性的方式有三种：PropertyZone：单纯的表面特性2DPattern：印刷网点应用3DTexture：微结构的应用一位：在某表面设定一个独立的特性区域（该区域可以设定独立的光学特性，如散射、光栅、镀膜等）二维：模拟印刷网点特性（形状可以是矩形、圆形、椭圆形）三维：微结构的应用光学特性区域PropertyZones类别：2DPattern：矩形、圆形、椭圆形3DPattern：Bumps(突起)、Holes每一个特性区域皆可以设定独立的表面特性，包括scattering，grating，coating等等。区域外型：Rectangule,circle,arcuate,ellipse等黑白图形格式（BMP）：黑色表示Zone区域，白色