lighttools基本操作PPT课件.ppt

1 Section2LightTools基本介绍 LightToolsOpticalResearchAssociates1963成立 1994LightTools开发Non sequentialRayTracingSoftWare3DObjectMonteCarloRayTraceMethod 2 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 3 完美的光学设计解决方案 4 5 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 6 确定你的计算机系统 7 8 TheToolbar 9 TheCommandPanel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 10 二维几何模型的建立 11 三维几何模型的建立 12 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 13 14 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 15 LED照明用透鏡 16 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 17 18 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 CATIA 19 LightTools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 FresnelLossPiontandshoot光线追迹功能 20 Lighttools设计举例 BEXTechnologies Jiangsu Inc Ltd K2LED封装一次配光举例 21 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 04cd 22 Lighttools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 23 初始设计 BEXTechnologies Jiangsu Inc Ltd 在Solidworks建模 用SLM连接模块传递到Lighttools 24 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 Ltd Solidworks 25 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 26 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 27 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 28 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 Ltd 29 Conclusion 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 30 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 31 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 Radius1 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 32 33 34 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 35 光通量 辐通量 36 37 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 38 39 40 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 41 SnaptoGrid 42 提高设计的精确性 43 一般不用显示 44 45 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 46 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 47 1 开始一个新模型 48 49 2 打开一个以前保存的模型 50 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 51 画OpticalElements 光学元件 的基本原结构 方块 cube 球 Sphere 椭球 Ellipse 圆柱 Cylinder 超环面 toroid 椭圆柱 EFiber 蒙皮实体 自由面 Skinned 52 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 53 PrimitivesandEntities 54 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 Edit Properties 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 55 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 56 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 57 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 Edit Properties 2 FromthetoolbarPropertiesbutton 3 Byright clicking andselecting Propertiesontheshortcutmenu 58 修改对象的参数 59 修改参数 1 几何尺寸 60 2 位置 坐标 61 方法二 TheCommandLine命令栏 指定一个点 XYZ 2 4 1 2 5 6 62 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 63 输出三个坐标 64 三维视图 65 例2 构建一个长4mm 宽2mm 高3mm起始点位于 1 1 0 的方块 66 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 3LA2 45长2 角度45 重复上一个坐标 67 Opticalvs Mechanical 68 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 3D DrawBlack 1 2 必须在三维立体视图中操作 69 点输入法建构复杂物体 70 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 71 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 72 73 74 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 75 76 77 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 78 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 79 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 白色表示BareSurface 80 3Dtextured 可支持的类型 球体 棱柱 角锥体 圆锥体 圆柱体 用户自定义结构组件特性 所有参数都可以修改树状方式列出所有参数可以选择 定值 多项式 列表 81 如何加入3DTexture 选择任一个表面或多个表面后按鼠标右键 A 选择对象后呼叫属性对话框 B 透过3D设计窗口面板必须要先选择单一表面 C 82 结构的范围与边界 平面以外的结构不会被描绘及进行光线计算非矩形表面 通常边界会超出要求尺寸 结构组件仅在现有的表面面积上被建立重叠的 贯穿的微结构都会被忽略 83 注意 当建构一个3DTexture时 内定值为 矩形排列10 10个微结构多个Zone不可重叠可能导致不准确的模拟结果 84 哪些可以参数化 几何形状大小 位置 外型 排列方式 突出 凹陷X Y为表面上得相对坐标轴 利用UCS坐标轴 85 为了减少显示适配器负担 Lighttools内定将PropertyZone的显示隐藏起来 要查看 要在可见性 显示属性区域 86 参考面 DummySurface 永远以线构的方式呈现两种参考面平面 Flatplane 通常在设定观察面时会使用到球面 Sphericalsurface 经常使用与于建构复杂的对象 87 二 坐标系统 Lighttools有全局 Global 与用户坐标 UCS 两种坐标系统两个坐标系统皆遵循右手定则 旋转坐标采用光学旋转坐标 Eulerangle 顺序很重要 对多方向旋转而言 Alpha先转 接着Beta沿着新轴再转 最后Gamma再沿着更新轴再转 88 89 用户坐标系统 表面坐标系统 UCS 每一个表面有属于自己的坐标区域Z轴为沿物体外的法线方向可以使用UCS来观察表面坐标位置 三点绘制UCS坐标 90 如何定义UCS 可以在View面板上选取UCSAxes面板UCS可以放置在表面或对光线来进行校正与定位 UCS坐标与全局坐标的相对关系 在进行草图设计时是非常方便的 UCS视图包括 前视图 右视图 上视图 91 92 93 如何选取多个对象 1 在系统导览中对对象编辑 利用Shift和Ctrl健来选取物体2 利用功能面板选取物体 94 如何编辑对象 利用编辑功能面板Move Copy Rotate Align Array等利用文字选单编辑选择一个或多个对象后 按下鼠标右键 即出现文字选单提供编辑选项EditSelectedAll可以方便改变多个对象的特性 95 将元件复制到矩形阵列 步骤1 将实体复制到的基本位置 步骤2 指示基线方向的实体数 步骤3 指示基线方向第一个副本位置 步骤4 指示正交方向的实体数 步骤5 指示正交方向的第一个副本位置 96 原始点光源 97 将原件复制到圆形图案阵列 步骤1 将实体复制到的基本位置 指示径向的数据实体数 指示径向方向第一个副本位置指示圆周方向的数据实体数 98 99 群组功能面板 群组功能可以让每一个独立却有关系的对象群组起来 100 Booleanoperations布尔运算 Booleanoperations可以将Lighttools所建立的对象群进行处理 以产生较复杂的对象 布尔运算种类Union Intersect Subtract Trim Unbool 101 CommandPaletteforBooleanOperations 布尔运算 合并材料 并集 相交 交集 移除材料 差集 撤销移除材料操作裁剪自动修复显示对对象的自动修复选项 102 Union 联集 103 Intersect 交集 104 Subtract 差集 105 Trim 裁剪 106 Unbool 撤销上一次布尔运算 并将两个部件恢复成独立的物体 ThecommandfortheunbooloperationisUnBoolean 107 对单透镜的编辑 Stretch 更改透镜焦距 Bend 弯曲 Fold 折叠 Cement 胶合 Break 破坏两个胶合 Immerse 浸入 Remove 移除浸入 108 胶合 Cement Cement常用在两个表面间无空气存在的情况 胶合时若两表面曲率不同 在第二选取的表面将会自动与第一选取表面相同 注意 两个表面特性不同时