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2020 1 1 Tracepro学习教程 2020 1 1 什么是Tracepro Tracepro是一套可以做照明系统分析 传统光学分析 辐射度以及光度分析的软件 它也是第一套由符合工业标准的ACIS立体模型绘图软件所发展出来的光机软件 Tracepro提供简单易用的图形接口 所以我们能够轻易的检视模型 建立立体对象 以及设定材料特性 表面性质和光源特性 Tracepro可以同时开启多个档案来完成编辑 2020 1 1 Tracepro的操作界面介绍 实体模型 消息区 工作区 导航区 工作菜单 2020 1 1 Tracepro的操作界面介绍 2020 1 1 Tracepro的操作设置 View Preference 此处可以设置Tracepro操作界面中显示方面的参数 如界面的显示单位 缩放时的倍率 显示光线的颜色 方式等等 2020 1 1 Tracepro的系统设置 View Customize 此处可以设置Tracepro操作界面中运行方面的参数 如导航区的位置 模型的显示方式 模型的颜色 背景的颜色等等 2020 1 1 Tracepro模拟步骤 建立模型光学特性光源设定分析功能 2020 1 1 Tracepro建模 Tracepro自建模利用Tracepro软件本身的功能建立各种模型面平面曲面球面非球面体球体正方体椎体环3D建模 导入在PRO E UG CAD等3D模型软件将实体建好 存igs sat stp等格式 导入Tracepro并设置属性后 就可进行模拟 光学软件建模Tracepro与很多光学模拟软件如ZEMAX OSLO CodeV等是共用的 所以可以直接用Tracepro打开这些软件保存的文档 2020 1 1 Tracepro建模 Tracepro自建模Tracepro软件本身提供了一个强大的模型库 使用者可以根据自己的需要选择不同的模块来建立模型 其路径就是 Insert 2020 1 1 Tracepro建模 Insert LensElement 要点 A 透镜的材料B 透镜的参数C 透镜的位置 2020 1 1 Tracepro建模 Insert FresnelLens 要点 A 透镜的材料B 透镜的参数C 透镜的位置 2020 1 1 Tracepro建模 Insert Reflector 要点 A 反射器的类型B 反射器的焦距C 反射器的长度D 反射器的位置 2020 1 1 Tracepro建模 Insert Tube 2020 1 1 Tracepro建模 Insert BaffleVane 2020 1 1 Tracepro建模 Insert PrimisiveSolids 2020 1 1 Tracepro建模 3D建模 导入Tracepro在建模方面有很强大的功能 但是在自由曲面方面仍存在一些不足 所以 就需要在3D软件中建好模型后 存igs sat stp等格式 最后导入Tracepro中 如图 有两种3D模型的导入方式 File Open Insert Part 2020 1 1 Tracepro建模 光学软件建模 同时 Tracepro可以将其他程序建好的模型 直接读取 简单方便 如图 通过Tracepro打开OSLO文档 2020 1 1 Tracepro光学特性 Tracepro的建模后 就要对模型进行属性的设置光学特性在Tracepro的模拟中非常重要 模拟的目的是模拟结果与实际更为接近 所以光学特性的定义就是给模拟效果一个好的起始 2020 1 1 Tracepro光学特性 Define ApplyProperties Material用来定义实体的材料如图 材料为BK7玻璃 材料的名称下面表示出材料的各种光学特性 色散系数 相对波长的折射率 材料的吸收率 而且 也可以通过最下方ViewDate更改材料的这些属性 2020 1 1 Tracepro光学特性 Define ApplyProperties Surface用来定义表面属性可以在此处对模型的表面进行定义 如 表面被设置为镜面 吸收面 散射面 或者在模型的表面定义一些薄膜 等等 2020 1 1 Tracepro光学特性 Define ApplyProperties SurfaceSource用来定义光源属性在Tracepro中 光线都是从灯具的某个发光面出发的 所以我们定义光源的方法就是设置模型的发光面上的参数 如图 这些参数包括灯具的光通量 模拟光线的数量 光线的波长 以及发光模式 2020 1 1 Tracepro光学特性 Define EditPropertiesDate Tracepro中并未涵盖所有我们需要的介质 但是在Tracepro中可以根据自身的需要编辑特定的面 材料 薄膜 折射率等光学介质 2020 1 1 Tracepro光源设定 Tracepro光源的设定有三种方法 1 Tracepro自建光源模型 然后进行光源属性定义 2 Tracepro光源库 其中有部分已经定义好光源参数的光源实体模型 3 光源文件导入 Insert Source选择需要插入的光源文件 对于光源文件 有几种符合的格式 ray dat src 2020 1 1 Tracepro分析功能 Tracepro具有强大的分析功能 追踪光线照度分析 辉度分析CIE色坐标 色度分析光强度分析光线资料偏振效应仿真模拟 2020 1 1 Tracepro分析功能 追踪光线RaytraceOptions光线模拟的环境参数设定 其中有光源的波长 光源的单位 热环境系数等 2020 1 1 Tracepro分析功能 照度分析参数设置 如图 照度分析的参数设置表 Smooting选定将光斑的显示更加平滑MapCount是照度计算点的数目 当计算点的数目增大到一定程度时 照度值也不再变化 此时得到合适的模拟值 2020 1 1 Tracepro分析功能 照度分析 如图 一个LED光源投射在1米处的光斑照度效果图 在图的下方注明模拟结果 最大照度 平均照度 接受面接受到的光通量参数 2020 1 1 Tracepro分析功能 光强分析参数设置 方向参数的设置NormalVector主方向光源投射的方向 输入不同的数值 软件会通过坐标自动的计算出该方向 UpVector参考方向与主方向垂直 2020 1 1 Tracepro分析功能 光强分析参数设置 光强分析的参数设置Smooting设定光强分析的区间大小 设置的数目却大 分析的区间越小 当数目增大到一定程度时 配光曲线的光强不再变化 此时得到合适的模拟值 2020 1 1 Tracepro分析功能 光强分析极坐标配光曲线 如图 一个LED光源的极坐标配光曲线图 在图的下方已注明模拟的结果 效率 接受到的光线数目 最大光强 接受到的光通量 2020 1 1 Tracepro分析功能 光强分析直角坐标配光曲线 2020 1 1 Tracepro设计实例 设计要求 光源 CreeLEDQ4110lm光斑要求 1米处最大光斑直径不于小1米 中心光斑直径不于小0 12米照度要求 1米处最大照度要达到4000lux透明件 3mm钢化玻璃反光杯尺寸 25 20mm 2020 1 1 Tracepro设计实例 分析设计要求光源总光通量110lm半光强角度110度配光截光角不应小于27度半光强角不小于6度照度中心光强为4000cd 通过分析 可以得出 设计需要一个聚光的反光杯 且反光杯的口径与深度的比值接近于1 2020 1 1 Tracepro设计实例 导入光源Insert source 2020 1 1 Tracepro设计实例 建立模型Insert Reflectior 2020 1 1 Tracepro设计实例 建立好模型后 需要通过ApplyProperties来为模型添加表面属性 点击导航区中模型的名字 然后鼠标右键 选择ApplyProperties 在ApplyProperties中选择Surface 在Surface的下拉表格中有多种反射面模式 可以根据自己的需要选择合适的反射面 也可以点击ViewDate 自定义反射面的属性 如图 自定义一个反射系数为0 7的反射面 光线打在此面上后 将有70 的光线被反射 2020 1 1 Tracepro设计实例 反光杯建好后 材料属性也定义完毕 需要根据要求在反光杯的前方添加3mm的钢化玻璃 2020 1 1 Tracepro设计实例 模型添加完毕后 最后需要添加一个接受平面 接受平面可以根据实际需要定义它的大小 位置 模拟完毕后 我们可以从接受平面上得到有效光效 光斑效果等模拟结果 首先 InsertPrimitiveSolide 添加接受平面 其次 将接受平面用过ApplyProperties中Surface定义为PerfectAbsorber 最后 点击 开始模拟 2020 1 1 Tracepro设计实例 查看模拟结果极坐标配光曲线 从模拟的结果中可以得出 灯具效率为61 最大光强1438 7cd 2020 1 1 Tracepro设计实例 查看模拟结果直角坐标配光曲线 从模拟的结果中可以得出 半光强角为6度 2020 1 1 Tracepro设计实例 查看模拟结果光斑照度 从模拟的结果中可以得出 1米处光斑的直径略大于1米 中心的最大照度为1076lx 平均照度16 2lx 2020 1 1 Tracepro设计实例 分析结果上述的模拟结果 光源的光通量为26 4lm 当光源的光通量为120lm时 半光强角不变 光斑的大小尺寸不变 中心光强为6086 8cd 1米处最大照度为4552lx 对比设计要求 符合设计需要 设计完毕 2020 1 1 Tracepro设计实例 设计要求 光源 欧司朗双端金卤灯250WHQI TS250W NDL光斑要求 矩形光斑照度要求 50米处 半径5米范围内最小照度80lx 4个灯头 透明件 3mm钢化玻璃反光杯尺寸 口径不大于180mm 2020 1 1 Tracepro设计实例 分析设计要求光源总光通量22000lm配光截光角不应小于27度半光强角不小于6度照度中心光强大于2000000cd 有中心光强非常高 所以 反光杯一定要聚 2020 1 1 Tracepro设计实例 导入光源打开已经建好的光源文件 2020 1 1 Tracepro设计实例 建立模型Insert Reflectior Frontdepth代表灯具到口径的距离Backdepth代表灯具到底部的距离Focallen代表两个面的不同曲率 2020 1 1 Tracepro设计实例 建立好模型后 需要通过ApplyProperties来为模型添加表面属性 点击导航区中模型的名字 然后鼠标右键 选择ApplyProperties 在ApplyProperties中选择Surface 在Surface的下拉表格中有多种反射面模式 可以根据自己的需要选择合适的反射面 也可以点击ViewDate 自定义反射面的属性 如图 自定义一个反射系数为0 7的反射面 光线打在此面上后 将有70 的光线被反射 2020 1 1 Tracepro设计实例 反光杯建好后 材料属性也定义完毕 需要根据要求在反光杯的前方添加3mm的钢化玻璃 2020 1 1 Tracepro设计实例 此外 我们对反光杯做一个布林运算 在反光杯的两壁上为光源开出一个位置 2020 1 1 Tracepro设计实例 模型添加完毕后 最后需要添加一个接受平面 接受平面可以根据实际需要定义它的大小 位置 模拟完毕后 我们可以从接受平面上得到有效光效 光斑效果等模拟结果 首先 InsertPrimitiveSolide 添加接受平面 其次 将接受平面用过ApplyProperties中Surface定义为PerfectAbsorber 最后 点击 开始模拟 2020 1 1 Tracepro设计实例 查看模拟结果极坐标配光曲线