lighttools基本操作(课)精讲

Lighttools设计举例
K2 LED封装一次配光举例
BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd
Luxeon K2原厂数据
•光强分布为朗伯体 •光通量：17.6 lm •最大光强5.04 cd
BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd
Light tools光学设计目标
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)
BEX Technologies(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
BEX Technologies(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。
BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd
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。
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
初始设计
在Solidworks建模，用 SLM连接模块传递到 Lighttools
BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd
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
照明分析的基本架构： 光源 光学 系统 接收器
Monte Carlo 计算 照度图表
确定你的计算机系统
项目 操作系统的要求 处理器 Pentium III, Pentium IV, Pentium M， Xeon，AMD Atholn processors (>1GB)
ຫໍສະໝຸດ Baidu
量，曲率模式：Radius 1.将单位设为：mm，曲率模式改为Radius
Edit—Preference（首选项）— General Preference （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
曲率
辐通量
光通量
3、将3D编辑窗口修改为白底黑字
View Preference（查看首选项）— 3D_untitled—Colors—Color Scheme （颜色方案）— Black on White(白底黑字) 最后Save View preference

另外在View preference还可以设置

2、From the toolbar Properties button ； 3、By right-clicking, and selecting，Properties on the shortcut menu.
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：The Command Line命令 栏

Primitives and Entities
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）.

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

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
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。
BEX Technologies(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3 cd； •但光强分布明显还未达到 最优。

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
1、Core Module:提供了广泛的光学模 块选择方案
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
在Light Tools中模拟10,000,000 条光线追迹后的光强分布图
BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd
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。
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 Solidworks

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)
Snap to Grid
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，
BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd
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（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）。
系统 内存 其他 Windows2000，XP，Win7 最小512MB（建议>1GB） 全部操作系统支持的绘图机和列表机
显示器 17寸以上的屏幕，分辨率1280×1024
菜单栏
系统导 航栏 首选项 导航栏 三维设 计视图
窗口导 航栏 输出窗口
The Toolbar
The Command Panel 指令按钮
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10 mm， 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4 mm，宽2 mm，高3 mm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 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

画Optical Elements（光学元件） 的基本原结构
1.
2.
3. 4. 5. 6.
7.
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）
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

2、Illumination Module：提供蒙地卡罗模拟法
照明系统的仿真 Monto Cartoon光源 接收器与计量器

LED 照明用透鏡
Target
光型設計（A字母）
光型設計（圓變方）
3、Optimization Module：全新优化功能
完整的优化系统：MeritreaFunction 寻找最佳情况，增进系统运算效率

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
注意：3D>DrawBlack(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。
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、Edit > Properties；
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

Optical vs. Mechanical
Category Elements
Material BK7 glass
Surface properties TIR, Reflect, Absorb
3D Objects
Aluminum
Mechanical
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。
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
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。