lighttools基本操作(课)精讲PPT参考课件.ppt

1、Section 2 LightTools 基本介绍,LightTools Optical Research Associates 1963 成立 ，1994 LightTools开发 Non-sequential Ray Tracing SoftWare 3D Object MonteCarlo Ray Trace Method,1,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！,2,完美的光学设计解决方案,3,4,开始学习Lighttools软件,光源,光学系统,接收器,Monte Carlo 计算,照度图表,照明分析的基本架构：,5,确定你的计算机系统,6,7,

2、The Toolbar,8,The Command Panel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,9,二维几何模型的建立,10,三维几何模型的建立,11,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、Core Module:提供了广泛的光学模块选择方案,12,13,照明系统的仿真 Monto Cartoon光源 接收器与计量器,2、Illumination Module：提供蒙地卡罗模拟法,14,LED 照明用透鏡,15,完整的优化系统：MeritreaFunction 寻

3、找最佳情况，增进系统运算效率,3、Optimization Module：全新优化功能,16,17,4、Four Data Transfer Module：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,18,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、Fresnel Loss Piont and shoot 光线追迹功能,19,Lighttools设计举例,B

4、EX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd,K2 LED封装一次配光举例,20,Luxeon K2原厂数据,BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd,光强分布为朗伯体 光通量：17.6 lm 最大光强5.04 cd,21,Light tools光学设计目标,设计目标 设计一款新的K2 LED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,BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd,22,初始设计,BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd

5、,在Solidworks建模，用SLM连接模块传递到Lighttools,23,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（polymethyl methacrylate 聚甲基丙烯酸甲酯 ） 光学表面特性：定义为Fresnel losses(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,BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd,Solidworks,24,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

6、一致化； 利用蒙特卡罗（Monte Carlo simulation）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）。,BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd,25,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3 cd； 但光强分布明显还未达到最优。,BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd,在Light Tools中模拟10,000,000条

7、光线追迹后的光强分布图,26,优化结果(一),经过优化后,从LED出来的光得到了很好地准直； 17.5 lm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91.6 cd 是原来朗伯体的18倍， 是优化初始结构的30倍。,BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd,27,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。,BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd,28,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

8、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。,BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd,29,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。,30,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Radius EditPreference（首选项） General P

9、reference （常规首选项）System（系统） Title（标题）：自行定义名称 Unit（单位）：毫米 Radius Mode（半径模式）：曲率,31,32,33,2、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Photometric Flux（光通量） Save：将环境储存成系统内定制 鼠标右键点击Defulats Save General and Defaults(保存这些设置以供将来练习使用),34,光通量,辐通量,35,36,3、将3D编辑窗口修改为白底黑字,View Preference（查看首选项）3D_untitl

10、edColorsColor Scheme（颜色方案） Black on White(白底黑字) 最后Save View preference,37,38,39,另外在View preference还可以设置,贴齐网格（ Grid Snap to Grid）将X Value 和Y Value设为低于0.1 mm 可见性（Visibility）清除“显示注释”复选框(Show Annotation),40,Snap to Grid,41,提高设计的精确性,42,一般不用显示。,43,44,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！,45,现在可以开始进行设计啦,1、开始一

11、个新模型 2、打开一个以前保存的模型,46,1、开始一个新模型,47,48,2、打开一个以前保存的模型,49,Section 4 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。,50,画Optical Elements（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

12、）,51,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,52,Primitives and Entities,53,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、From the toolbar Properties button （工具栏属性按钮）； 3、By right-clicking, and selecting，Properties on the shortcut menu（右键单击选属性）.,54,LightTools中所谓的【对象】,Lighttools 以实体模型为

13、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。,55,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,56,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、From the toolbar Properti

14、es button ； 3、By right-clicking, and selecting，Properties on the shortcut menu.,57,修改对象的参数,58,修改参数：1、几何尺寸,59,2、位置（坐标）,60,方法二：The Command Line命令栏,指定一个点：XYZ -2.4,1.2,5.6,61,【例1】用点输入法来建一个长、宽、高均为10 mm，起始点位于（0，0, 0）的方块。,62,输出三个坐标,63,三维视图,64,【例2】构建一个长4 mm，宽2 mm，高3 mm起始点位于（1，-1, 0）的方块。,65,坐标点可以通过绝对坐标值或相对坐标

15、值的方式来输入,XYZ LXYZ 绝对坐标 例：xyz 0,0,0 点位置在全局坐标的原点 DXYZ LDXYZ 相对坐标 例；xyz 1,2,-3 相对前一点往x移1，往y移2，往z移-3 LA 2,45 长2 ，角度45 ； 重复上一个坐标,66,Optical vs. Mechanical,67,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。,68,点输入法建构复杂物体,69,“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

16、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。,70,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,71,72,73,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。,74,75,76,Optical Propert

17、y Zones光学特性区域,建构表面特殊特性的方式有三种： Property Zone：单纯的表面特性 2D Pattern：印刷网点应用 3D Texture ：微结构的应用,77,一位：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,78,Property Zones,类别：2D Pattern：矩形、圆形、椭圆形 3D Pattern：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，coatin

18、g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,79,3D textured,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,80,如何加入3D Texture,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）,81,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

19、，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,82,注意,当建构一个3D Texture时，内定值为: 矩形排列 1010个微结构 多个Zone不可重叠 可能导致不准确的模拟结果,83,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,84,为了减少显示适配器负担，Lighttools内定将Property Zone的显示隐藏起来。要查看，要在可见性显示属性区域,85,参考面（Dummy Surface）,永远以线构的方式呈现 两种参考面 平面（Flat plane） 通常在设定观察面

20、时会使用到 球面（Spherical surface） 经常使用与于建构复杂的对象,86,二、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（Euler angle）,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。,87,88,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,89,如何定义UCS,可以在View 面板上选取UCS Axes面板 U

21、CS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,90,91,92,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,93,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 Edit Selected All可以方便改变多个对象的特性,94,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

22、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。,95,原始点光源,96,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,97,98,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。,99,Boolean operations布尔运算,Boolean operations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

23、、Unbool,100,Command Palette for Boolean Operations (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,101,Union （联集）,102,Intersect （交集）,103,Subtract （差集）,104,Trim （裁剪）,105,Unbool,撤销上一次布尔运算，并将两个部件恢复成独立的物体。 The command for the unbool operation is UnBoolean.,106,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）,107,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