针对LED光学设计的Tracepro软件培训
Tracepro学讲义习教程
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。
13.01.2021
Tracepro模拟步骤
建立模型 光学特性 光源设定 分析功能
13.01.2021
13.01.2021
File>Open
Insert>Part
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
13.01.2021
Tracepro光学 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。
光学软件建模
Tracepro与很多光学模拟软件如ZEMAX,OSLO,Code V等是共用的， 所以可以直接用Tracepro打开这些软件保存的文档。
13.01.2021
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>
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。
13.01.2021
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）
tracepro教程 (2)
TracePro教程简介TracePro是一款先进的光学模拟软件，能够帮助工程师和设计师进行光学系统的设计和优化。
本教程将介绍TracePro的基本用法和常用功能，帮助读者快速上手和熟练使用该软件。
安装和配置在开始使用TracePro之前，首先需要安装该软件并进行必要的配置。
安装TracePro软件请按照软件提供商提供的安装指南，下载和安装TracePro软件。
安装完成后，确保软件已经成功运行并可以正常使用。
配置TracePro软件在使用TracePro之前，需要对软件进行一些配置，以确保软件的正常运行和满足用户特定的需求。
具体的配置步骤如下：1.打开TracePro软件，选择“Options”菜单，再选择“Preferences”选项。
2.在弹出的对话框中，可以进行多种配置操作，包括界面语言、文件保存路径、单位设置等。
根据实际需求，进行相应的配置调整。
3.点击“Apply”按钮，保存配置修改后的设置。
4.关闭对话框，已完成TracePro软件的配置。
创建新项目在开始进行光学系统的设计和优化之前，首先需要创建一个新的TracePro项目。
下面是创建新项目的步骤：1.打开TracePro软件，选择“File”菜单，再选择“NewProject”选项。
2.在弹出的对话框中，输入项目的名称和保存路径。
3.点击“OK”按钮，创建新项目。
4.创建完成后，可以在软件界面中看到新项目的文件结构和相关信息。
导入和编辑模型TracePro支持导入和编辑多种模型，包括几何模型、光学材料、光源等。
下面将介绍导入和编辑模型的方法。
导入模型要导入模型到TracePro项目中，需按照以下步骤操作：1.在软件界面的“Model”选项卡下，选择“Import”按钮。
2.在弹出的对话框中，选择要导入的模型文件，并点击“Open”按钮。
目前TracePro支持常见的模型文件格式，如STEP、IGES、STL等。
3.导入完成后，可以在软件界面中看到导入的模型，并对其进行进一步编辑和设置。
tracepro学习经验和知识点
理论或测量得到数据制成光源文件
• 按照上一ppt页的制作方法保存为txt格式后， 删除其值，输入实测值，特别注意文件头
Source editor
• 单光源和多光源编辑器 • 选中光源的参数按modify selection可以对 其进行修改（包括缩放scale和直接赋值set to）
Exit surface出射表面
• 当采用仿真模式时，必须选者一个表面为 出射表面来显示辐照图 • 按如下步骤
将物体表面入射光线制作成光源
• 率的方法－光度学分析
• 1.从exit surface 反向的朝特定方向（重点取样）发射光线， 计算追迹的过程和计算原理和正向是一样的。 2.运用 ray sorting 可以“看到 ”source 和 exit 之间的光 线，包含所有的光线（random rays 也包括），方便的观 察两个面之间的能量传递过程。 3.irradiance map 看到的是通过2中选出的光线携带的能 量，所以在各个中间的面上，irradiance map得到的结果 里，总能量上都是一致的。 作小模型验证过 4exit surface 上出射的能量是如何计算的？ 从现有的文献看一开始并不知道是多少，是方向的计算得 来得，具体的计算方法，待详。
光线分割
光线分割2
插入反射体
• 1.Trought（cylinder）
表面属性定义中的slove for
slove for下拉菜单选中的项相当于函数，其它 输入量为自变量，保证满足的条件是所有 反射透射散射项之和为1，当其它自变量输 入后，直接点下拉菜单可以出来函数项
Tracepro培训一 光源设置
圆形 矩形
可实现环形发光面
Grid setup-格点图形
格点图形定义格点边界中发光点的位置，有以下6种变化
2016/1/20
Grid setup-格点光线条数及计量单位
经圆形边界，圆形格点图形为例。通过定义格 点图形的环数可设置光线条数。
Ex: Ring 10 rays/wave 210 Ring 100 rays/wave 22350 计量单位：辐度学、光度学 辐度学 光度学
Half angle: 定义发散角度 均匀角度 高斯分布 Lambertian分布 日照分布
光束方向 一般设置为垂直于格点。 若需调整光线方向，可通 过调整格点光源方向设置。
2016/1/20
wavelengths
单一波长，Raytrace光线条数与可点 光线条数一致；多波长刚按波长数成 正比增加。 更改波长对应weight仅减少对应光线 的光通量，不减少追迹光线数。 左例：格点光线条数：rays/wave 271 每条光线能量 1W 两个波长，计追迹光线542条
2016/1/20
档案光源
• 各大LED厂将近场量测数据公布于其官网，可免 费下载使用。 • 一般光源文件有.ray / .dat 两种数据格式。
2016/1/20
档案光源设置
.ray 文件无法调整波长（增加或删除） .dat 文件波长自定义 一般光源文件可分为蓝光与黄光两个部分，两者配光有区别。
Tracepro培训一 光源设置
Junyi.Zheng
2016/1/20
建立光源
TracePro5.0版本后的光源波长，分析 单位独立设定 • 可建立三种光源 – 格点光源：与几何模型无关 – 档案光源：从外部导入 – 表面光源：可直接用于模型表面
TracePro教程-LED
TracePro教程-LED1.新建文件.2.创建簿板特征: 菜单/插入/几何物件, 出现‘插入基本几何体’ 对话框, 选‘薄板’选项输入数据完成后点定插入并关闭.窗口中产生一薄板特征(旋转视图可看到), 模型树中也产生相应的名称.3.展开模型树中的薄板零件, 如下图4.点选‘表面0’, 按右键出现菜单, 选‘延伸填充’. 出现‘表面拉伸填料选项’ 对话框, 输入如附图中的数据选‘应用’.再分别更改0.9和4为0.2和0后选应用, 再分别改0.2和0为0.9和-4选应用, 关闭对话框. 在模型树任一空白处点一下, 即取消选取图中所有被选取的特征.5.创建圆锥特征: 菜单/插入/几何物件, 出现‘插入基本几何体’ 对话框, 选‘圆柱和圆锥’选项输入数据完成后点定‘插入’并关闭, 在模型树任一空白处点一下, 即取消选取图中所有被选取的特征.6.进行布尔运算: 在模型树中先选‘薄板 1’, 再按住Ctrl键选‘圆锥 1’. 菜单/编辑/布林运算/差集.7.慢速点选模型树中‘薄板 1’ 两次, 改名为 ‘Package’. 在模型树任一空白处点一下, 即取消选取图中所有被选取的特征.8.创建圆柱特征做散光板: 菜单/插入/几何物件, 出现‘插入基本几何体’ 对话框, 选‘圆柱和圆锥’选项输入数据完成后点‘插入’ 并关闭. 在模型树任一空白处点一下, 即取消选取图中所有被选取的特征.9.创建方块特征做LED: 菜单/插入/几何物件, 出现‘插入基本几何体’ 对话框, 选‘方块’选项输入数据完成后点‘插入’ 并关闭. 在模型树任一空白处点一下, 即取消选取图中所有被选取的特征.10.关键的来了, 设置三部曲:首先, 在模型树选取散光板特征(不是选展开后的某一面), 定义散光板的材质属性, 菜单/定义/编辑材质/表面材质, 出现对话框, 左侧选‘新增特性’ 按钮, 又出现‘输入一个新的表面特性’ 对话框, 如图设置并确定.然后, 将‘吸收率’ 设置为0, 将‘求解’ 设置为 BTDF, 按保存, 如下图:会自出现 ‘BTDF 符合能量守恒’ 的提示, 按确定后关闭, 再关闭‘表面材质编辑器’ 对话框.选择模型树中的 ‘Diffuser’按右边加号展开, 选择‘表面 1’, 也就是散光板的内侧, 然后按右键, 选菜单中的‘属性’,出现‘应用特性’对话框, 按下图设置后按‘应用’ 并关闭.12.第三步设置 ‘Package’ 上的凹槽的面属性.选择模型树中的 ‘Package’按右边加号展开, 选择‘表面0和表面 1’, 也就是凹槽的底面和侧面, 然后按右键, 选菜单中的‘属性’, 出现‘应用特性’对话框, 按下图设置后按‘应用’ 并关闭. 在模型树任一空白处点一下, 即取消选取图中所有被选取的特征.13.菜单/分析/光线追迹选项, 出现‘光线追迹选项’ 对话框, 照下图输入内容后‘应用/关闭’.14.设置LED光源:选择模型树中LED展开, 选择‘表面 0’ 即LED上表面, 右键出‘应用特性’ 对话框, 设置表面光源后按‘应用/关闭’.15.一切模型都设置完必, 就待分析了.16.菜单/开始光线追踪, 出现‘光线追踪’对话框, 选择追迹光线按钮/应用/关闭.17.菜单/分析/Candela Plots选项, 出现 ‘Candela选项’ 对话框, 选‘方位与光线’选项, 输入数据/应用.再选Candela 分布选项, 输入数据/应用/关闭.18.菜单/分析/Candela Plots/Polar Candela Distribution.。
tracepro使用指南
tracepro使用指南TracePro是一款用于光学和照明系统设计和分析的软件工具。
它具有强大的功能和灵活性，可以帮助用户快速准确地进行光学系统的设计和优化。
本文将为您介绍TracePro的使用指南，帮助您更好地了解和使用这一软件工具。
一、TracePro简介TracePro是美国Lambda Research公司开发的一款基于物理光学原理的软件工具。
它提供了一套完整的工具和功能，可以帮助用户进行光学系统的设计、分析和优化。
TracePro可以模拟和分析多种光学过程，包括散射、透射、反射、折射等。
它可以模拟光线的传播路径，并计算光学元件的性能参数，如光强分布、亮度、照度等。
二、TracePro的安装与启动2. 启动TracePro：启动TracePro后，可以选择新建一个项目或者打开一个已有的项目。
新建项目时，需要先选择一个工作目录和文件名，并设置项目的基本信息。
三、创建模型1. 创建模型：在TracePro中，可以通过两种方式创建模型，即创建几何模型和导入CAD文件。
创建几何模型时，可以选择从零开始创建或者使用预定义的几何体。
导入CAD文件时，可以选择支持的CAD文件格式，如STEP、IGES等。
2. 定义材料属性：在创建模型后，需要为模型定义材料属性。
可以从TracePro的数据库中选择预定义的材料属性，也可以手动定义或导入材料属性。
3.修改模型参数：可以对模型的参数进行修改，如几何体的大小、形状等。
也可以对模型的材料属性进行修改，如折射率、吸收率等。
四、设置光源和探测器1. 设置光源：在TracePro中，可以选择不同类型的光源，如点光源、平行光源、球面光源等。
可以设置光源的功率、波长、方向等参数。
2. 设置探测器：在TracePro中，可以选择不同类型的探测器，如粒子探测器、能量探测器、光强度探测器等。
可以设置探测器的位置、形状、大小等参数。
五、设置系统条件1. 设置边界条件：在TracePro中，可以设置系统的边界条件，如外部介质的折射率、吸收率等。
TracePro 7.0自学课件(6)——LED源模块
用拉伸填充构造实体
选中表面4，表面拉伸0.2mm，角度为0°，
用拉伸填充构造实体
选中表面8，表面拉伸0.9mm，角度为-4°
此时的效果图
在下图中建立圆锥形孔
选择：Insert→Primitiver Soild→Cylinder/Cone
改名字
object 1 object 2
布林运算
光线追迹效果图
本讲结束
右边
散射表面特性
define→edit property data →surface properties...
添加属性
吸收率：0
→保存
File→Save
应用表面散射特性
打开应用属性对话框
选择surface 1
选择Lambertian Diffuser 朗伯辐射器 Lambertian Diffuser 1
TracePro 7.0 自学课件（6）
黄振永
TracePro设计案例
LED源模块
设计任务
构建一个表面装有LED的源模块，尺 寸用于建立一个实体模型，并且定义 源模型的输出与光度曲线匹配。
1.新建并保存文件：LED-1.oml
2.点击XY视图按钮。
3.打开Insert→Primative Solid对话框， 并选择薄板Thin Sheet标签。
应用镜面属性
都选中
点右键，选择： Proterties...
选择Perfect Mirror
surface
perfect mirror
定义LED光源source
photometric
选择： surface 0
Flux
0.05
0.587
Tracepro学习教程
Tracepro学习教程Tracepro是一款强大的光学设计和仿真软件，广泛应用于光学系统设计和光学元件性能评估。
它提供了一套完整的工具和功能，可用于光学元件分析、衍射和散射分析、非球面镜设计、光学系统优化、发光二极管（LED）设计和非线性光学分析等。
1. Tracepro的安装和基本界面2. Tracepro的基本操作和数据输入在学习Tracepro之前，用户需要了解软件的基本操作和数据输入方式。
Tracepro可以通过输入光源、光学元件和材料等数据来进行光学设计和分析。
用户可以使用Tracepro提供的标准光源模型，也可以导入外部光源数据。
通过设置光源的参数和位置，用户可以模拟不同类型的光源，并观察其在光学系统中的传播和衍射情况。
对于光学元件的设计，用户可以选择使用Tracepro提供的标准元件模型，也可以自定义非球面镜、透镜等元件。
用户可以设置元件的参数和材料属性，并观察它们对光学系统的影响。
3.光学系统设计和优化Tracepro提供了丰富的工具和功能，用于光学系统设计和优化。
用户可以通过在光学系统中添加、删除或调整光学元件，来改变光学系统的传输特性。
用户可以观察光束的传播路径、聚焦性能和光线散射情况，以评估光学系统的性能。
在光学系统优化方面，Tracepro提供了多种优化算法和策略，例如遗传算法、步进法和灵敏度分析等。
用户可以根据需要选择合适的优化方法，并设置优化的目标和约束条件，以实现光学系统的最佳设计。
4.光学元件性能评估和分析5.LED设计和非线性光学分析除了常规光学设计和分析，Tracepro还提供了专门的功能和工具，用于发光二极管（LED）设计和非线性光学分析。
在LED设计方面，用户可以模拟LED光源的发射特性、发光度和色温等，并评估其在光学系统中的光衰情况。
在非线性光学分析方面，Tracepro可以模拟非线性光学效应，例如二次谐波生成（SHG）、三次谐波生成（THG）和光学放大等。
TracePro光学设计精讲
公司
人眼视觉效果仿真
• Photorealistic Render • 可先仿真出产品制造后，人
眼所见之的实际效果
• 应用于导光管，背光板，车 灯，室内照明，户外照明等 等…
2024/8/15
版权所有 讯技光电科技(上海)有限
17
公司
Macro Recorder
• TracePro独有之功能 • Scheme为MIT发展之人工智能语言 • 可记录图形接口所有指令动作，并转为宏指令 • 不需辛苦学习宏语法 • 兼具图形接口之简单易学，方便使用及宏指令之使用弹性，批次
• LCD模块:友达光电,瀚宇彩晶，广辉，胜华，瑞仪光电，芸光，中 强，华上，深圳宏瑞光电，国冶星，苏州冠鑫…
• 佳能(Canon) ，菱光，精碟，欣昱晟，东莞莹辉，上海奥姆龙 （OMRON），丽清车灯,香港理工大学，ASM等其它灯具，镜头厂，车灯， 背光源…
2024/8/15
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
版权所有 讯技光电科技(上海)有限
8
公司
光学软件转文件
• 可读取光学软件格式
– ZEMAX – OSLO – CodeV – ACCOS – Sigma 2000
2024/8/15
版权所有 讯技光电科技(上海)有限
9
公司
TracePro是所有光学软件中 兼容性最高的光学仿真设计软件
2024/8/15
版权所有 讯技光电科技(上海)有限
LED设计及应用，照明灯具，车灯，投影显示器，扫描 仪，医疗仪器，激光器材，各式消费性电子产品等等…
2024/8/15
版权所有 讯技光电科技(上海)有限
3
公司
版本说明
• 目前版本：3.2.5 • 分为四个等级
Tracepro实例学习教程
Tracepro实例学习教程TracePro是一个强大的光学仿真软件，可以帮助工程师和科学家设计和分析光学系统。
本教程将介绍TracePro的基本操作和主要功能。
通过几个实例案例，你将学会如何使用TracePro进行光线追踪、光线分析和优化等。
实例一：透镜系统设计假设我们要设计一个简单的透镜系统，主要包括一个凸透镜和一个凹透镜。
我们首先打开TracePro，创建一个新的项目，并选择“凸透镜”和“凹透镜”作为初始模型。
然后，我们可以设置透镜的物理属性，如曲率半径、折射率等。
接下来，我们需要定义光源。
在TracePro中，我们可以选择不同类型的光源，如点光源、方向光源等。
我们可以通过拖动光源调整其位置和方向，以模拟实际情况。
在设置完透镜和光源后，我们需要设置接收器，即检测光线的位置。
可以选择光强、光通量、光能量等作为接收器参数。
通过选择不同的接收器参数，可以得到不同的光学性能结果。
最后，我们可以通过点击“分析”按钮开始光线追踪。
TracePro会模拟光线在透镜系统中的传播和折射，然后显示光强分布、光通量等结果。
我们可以通过对比不同参数设置下的结果，来优化透镜系统的设计。
实例二：光学元件分析在这个实例中，我们将学习如何使用TracePro对光学元件进行性能分析。
假设我们使用一个平面反射镜作为光路中的一个元件。
我们打开TracePro，创建一个新的项目，并选择“平面反射镜”作为初始模型。
首先，我们需要设置反射镜的物理属性，如尺寸、反射率等。
然后，我们选择一个合适的光源，并设置接收器。
在设置完光源和接收器后，我们可以通过点击“分析”按钮开始光线追踪。
TracePro会模拟光线在反射镜上的反射，然后显示反射效果、光强分布等结果。
我们可以通过对比不同参数设置下的结果，来优化反射镜的设计。
实例三：光学系统优化在这个实例中，我们将学习如何使用TracePro对光学系统进行优化。
假设我们有一个复杂的光学系统，包括多个透镜、反射镜、棱镜等。
tracepro学习经验和知识点
仿真运行
运行仿真，TracePro将自动计 算光线的传播路径和行为，并 生成结果图像或数据。
建立模型
使用TracePro的建模工具创建 光学系统模型，包括透镜、反 射镜、光源、观察器等元件。
光源和观察器设置
根据需要设置光源和观察器的 类型和位置，以模拟不同的照 明和观察条件。
感谢您的观看
THANKS
详细描述
TracePro是一款功能强大的光束模拟软件，广泛应用于光学工程领域。它能够 模拟和分析激光、光纤、显示和照明系统的光学特性，为设计、优化和调试光 学系统提供强大的支持。
TracePro软件界面和工具栏
总结词
TracePro软件界面简洁明了，工具栏包含了常用的操作按钮，方便用户进行光束模拟和分析。
02
TracePro光学仿真原理
TracePro光学仿真概述
TracePro是一款专业的光学仿真软件， 广泛应用于光学设计、照明系统设计、 光机系统设计等领域。
它能够模拟光线在光学系统中的传播、 反射、折射、吸收和散射等行为，帮 助设计师更好地理解光学系统的性能 和优化设计。
TracePro光学仿真基本概念
学习如何将CAD软件（如 SolidWorks、AutoCAD等）中 的模型导入TracePro中进行光学 仿真。
数据交换
了解如何将TracePro中的仿真数 据导出为其他软件（如MATLAB、 Excel等）可用的格式。
联合仿真
探索与其他光学仿真软件（如 Zemax、Code V等）进行联合仿 真的方法，以提高仿真效率和精 度。
关注TracePro软件的更新动态，以确保软件与 操作系统和其他软件的兼容性。
技驰光学设计培训之——培训内容
第2课 1. （实战演练）CREE XPE φ20mm H11mm 60°透镜设计； 2. 自由曲线的优化方式；配光曲线、光斑照度图的分析方法； 3. 课后作业：以上尺寸：10°25°40°。
第3课 1. （实战演练）珠面透镜建立；各种画法； 2. 鱼鳞面透镜建立；各种画法 3. 3030 光源、5050 光源的建立、自建光源的设计方法，各种光源分析方法； 4. 课后作业：设计鱼鳞面透镜，光源 nichia757，φ20mm H11mm60°透镜。
技驰光学培训之——培训内容
《LED 二次光学透镜光学设计》
第一阶段：室内照明设计
课程目录
第1课 1． Tracepro 软件的安装； 2． SolidWorks 软件的安装； 3． Tracepro 软件界面讲解； 4． SolidWorks 软件界面讲解； 5． 设计过程步骤演示分析； 6． 课后作业：solidworks 帮助课程练习。
第三阶段：TV 透镜和闪光灯透镜
第9课 1. 手机闪光灯透镜设计； 2. 手机闪光灯行业标准； 3. 课后作业：客户要求设计方案；
第 10 课 1. 直下式电视背光（TV）透镜设计； 2. 直下式背光要求，思路梳理； 3. 课后作业：客户要求设计方案；
第 11 课 1. LIGHTTOOLS 光学软件简介； 2. 软件界面介绍；功能优缺点对照； 3. 课后作业：用 LIGHTTO6课 1. dialux 软件界面讲解简述； 2. 路灯行业标准介绍； 3. 路灯透镜建模； 4. 了解 ies 数据； 5. 课后作业：按照参考配光设计一个两车道等照度配光曲线；
技驰光学培训之——培训内容
第7课 1. （实战演练）设计一个搭配 CREE XPG-2 的路灯透镜，要求：双向六车道，杆高 10m，距高比 3.5，突
台灯tracepro课程设计
台灯tracepro课程设计一、教学目标本课程旨在通过台灯tracepro软件的学习，让学生掌握光学模拟的基本原理和操作技巧，培养学生的创新意识和实践能力。
具体目标如下：1.知识目标：使学生了解光学基础知识，理解台灯tracepro软件的工作原理，掌握基本的光源、材质和渲染设置。
2.技能目标：培养学生能够独立操作台灯tracepro软件，进行简单的光学设计和模拟，提高学生的实际操作能力。
3.情感态度价值观目标：激发学生对光学设计和创新的兴趣，培养学生的团队合作意识和解决问题的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括台灯tracepro软件的基本操作、光学原理和实际案例分析。
具体安排如下：1.第一部分：台灯tracepro软件的基本操作，包括软件的界面介绍、光源的添加和调整、材质的创建和应用、渲染设置等。
2.第二部分：光学原理，包括光的传播、反射、折射和散射等基本概念，以及这些原理在实际设计中的应用。
3.第三部分：实际案例分析，通过分析具体案例，使学生了解光学设计和模拟的实际应用，提高学生的实践能力。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过讲解台灯tracepro软件的基本操作和光学原理，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：通过分组讨论和分享，培养学生团队合作意识和解决问题的能力。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解光学设计和模拟的实际应用。
4.实验法：通过实际操作台灯tracepro软件，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：台灯tracepro软件的操作手册和光学原理的相关书籍。
2.参考书：提供一些光学设计和模拟的案例分析，供学生参考。
3.多媒体资料：通过视频和图片等多媒体资料，帮助学生更好地理解光学原理和实际应用。
tracepro软件学习
发光强度
发光强度简称光强，国际单位是candela(坎德拉)简称 cd，1cd是指单色光源（频率540X10^12HZ）的光，在 给定方向上的单位立体角发出的光通量。可以用基 尔霍夫积分定理计算。 发光体在给定方向上的发光强度是该发光体在该方 向的立体角元dΩ内传输的光通量dΦ除以该立体角元 所得之商，即单位立体角的光通量．其公式为：
Dialux
DIALux是一个灯光照明设计软件。DIALux是当今市 场上最具功效的照明计算软件，它能满足目前所 有照明设计及计算的要求。只要是与照明设计有 关的人，都能使用DIALux。从标准化的室内、户 外或街道的照明计算，到形象逼真的视觉立体化。
用DIAlux软件分析照明系统的光照效果图
地板上等照度图
光学分析软件TracePro
TracePro是一套普遍用于照明系统、光学分析、辐射 度分析及光度分析的光线模拟软件。 分析步骤：
建立 几何 模型
设置 光学 材质
定义 光源 参数
进行 光线 追迹
分析 模拟 结果
用Solidworks建模 下图为射灯模型
设置透镜材料属性
把建立的模型另存为igs的格式，导入到TracePro里。把LED芯片设 置为表面光源，该射灯功率为7W，设置的表面参数如图所示。
光线追踪
射灯的光强分析 设置光强分析强分析 设置照度分析的一些参数
射灯的照度分布图
带有反光杯的LED灯具模型
光线追踪
设置光强参数
光强分布图
设置照度参数
照度分布图
照明场景
利用照明设计软件 TracePro 对设计的透镜进行追迹 分析，得出了实际的配光曲线，利用 DIALUX 对配 光曲线进行了分析，并对照配光目标，通过改变 透镜面型和优化透镜结构，最终实现了照明目标。
tracepro教程
TracePro教程简介TracePro是一款广泛应用于光学系统设计和分析领域的光学仿真软件。
它提供了光线追踪和非准直光线追踪两种模式，可以用于设计和优化光学元件、光学系统，以及进行光学性能分析。
本教程将介绍TracePro的基本使用方法和一些常用功能，旨在帮助用户快速上手并利用TracePro进行光学系统设计和分析。
安装和配置在开始使用TracePro之前，首先需要进行软件的安装和配置。
1.下载TracePro的安装包，并根据安装向导进行安装，确保安装过程中选择了合适的安装路径。
2.安装完成后，可以启动TracePro软件，并进行必要的配置。
例如，可以设置默认的工作目录，修改界面语言等。
TracePro界面TracePro的界面简洁直观，提供了丰富的工具和功能来进行光学系统的设计和分析。
以下是TracePro的界面主要组成部分:1.菜单栏：包含各种菜单和下拉列表，用于进行设置、导入导出文件、运行仿真等操作。
2.工具栏：提供了常用的工具按钮，如新建文件、保存文件、运行仿真等。
可以通过自定义工具栏按钮来增加或移除对应的功能按钮。
3.视图栏：显示当前文件的视图类型，可以通过点击视图栏的不同选项来切换视图。
4.图纸窗口：用于绘制光学元件和系统的图纸，可以通过拖拽和绘制的方式添加和调整光学元件的位置和属性。
5.结果窗口：显示仿真结果和分析数据，例如光强分布、传输率、反射率等。
可以通过结果窗口对仿真结果进行分析和调整。
TracePro基本操作1. 创建新项目在菜单栏选择。
TracePro练习实例(培训用)
2020/1/16
（9）在TracePro中，新建一个窗口，把第（8）步得到的模 型复制到这里，然后插入两圆柱，使复制过来的模型分别与 两圆柱取差集，切去两端部分；
2020/1/16
（10）再插入两方块，数据如图，把上一步得到的模型与两 方块作差集处理，得到可以切割散热器的鳞片；
（11）把得到的散热器鳞片复制到设计球泡灯的窗口，使其 向上移动1mm，然后复制，旋转6度，依次下去，插入60个 鳞片，把得到的60个鳞片取并集，整合成一个模型；
（3）插入圆管作为固定孔，数据如图所示，复制一个圆管， 绕Z轴旋转180度，使上一步的模型与两圆管取并集；
2020/1/16
插入两圆管
（4）插入圆柱，数据如图，再复制一个，绕Z轴旋转180，使 上一步得到的模型与两圆柱取差集，差出固定孔；
2020/1/16
差集出穿线孔
插入两圆柱
（5）插入圆锥，作为散热器支架，数据如图，然后连续复制 三个，各绕Z轴旋转90度，把上步得到的模型与四圆锥取并集， 到这完成底座的建模；
（4）插入圆柱，如图所示，支架与圆柱取差集，差出放热 沉的地方；
2020/1/16
片，如图所示；
2020/1/16
（7）插入电极，先插入方块Block1，再插入Block2，两者 取差集，把差出的电极1，绕Z轴旋转180度，得到电极2；
2020/1/16
（8）插入荧光粉，如图所示，复制芯片，使荧光粉与芯片 差集，差出放芯片的位置；
四个散热器支架
2020/1/16
（6）散热器的建模，插入圆管，数据如图所示；
2020/1/16
（7）把刚插入的圆管复制到一个新建窗口里面，插入三个方 块，使圆管与其取差集，得到散热器鳞片；
TracePro 训练课程参考文档
2
版
10
SAT特性
•可储存于SAT file之Data
–Material Properties –Surface Properties –Surface Source parameters –Importance sampling targets –Prescription data –Object and surface names –Exit surface for simulation mode
2
版
23
多面体反射面
• Facetted Rim Ray • 指定光源位置、
大小及目标位置、 大小，便可自动 产生多面体反射 面
2
版
24
遮光板及水管状
• Baffle Vane • Tube
2
版
25
基本形状
•Primitive Solids
–Block –Cylinder/Cone –Torus –Sphere –Thin Sheet
2
版
6
版本
•目前版本3.3.1版
–包含有一个主程序及数个 CAD Translator
–Photo realistic Render –主程序分为四个等级
RC ,LC ,Standard ,Expert
•每年数次版本更新
2
版
7
国内使用群
• 投影显示器:中强光电，明碁，台达，大亿，奇景光电，美隆电 子，铼德，浙江舜宇… • 镜头：普立尔，佳能(Canon)，玉晶，致申，台达，葳强，光宝… • LED封装及应用:工研院，仁宝，亿光，东贝，光宝，天津光宝， 今台，佰鸿，铼宝，玉景，艾笛森… • LCD模块:友达光电,瀚宇彩晶，广辉，胜华，瑞仪光电，芸光，中 强，华上，深圳宏瑞光电，国冶星，苏州冠鑫，世成， 李洲… • 罗技，菱光，精碟，欣昱晟，东莞莹辉，上海奥姆龙（OMRON），丽
TracePro课件授课课件
• 应用属性
• 编辑属性数据
3.光线追迹 (RAYTRACING)
• TracePro通过光线轨迹控制来模拟光通量通过模型的分布
• 描光模式 Analysis mode 和Simulation mode
• 描光设置 Analysis→Raytrace Option
• 栅格化描光 Analysis→Grid Raytrace
• 点击Insert插入，然后缩放
• 接下来使用Revolve命令对上面输入的光管进行右端面延伸： 1、选中光管右端面，即表面2。 2、选择Edit→Surface→Revolve命令。 3、在Revolve Surface Selection对话框中，延转角度Angle为90 度，半径25。 4、位置坐标输入见图：
• TracePro的4个等级：
• RC：只能仿真反射式光学机构； • LC：可以分析较少对象数及光源数的系统； • Standard：标准配备，可分析大部分照明及光学系统； • Expert：增加 RepTile 功能，方便设计多且重复的对象。
• TracePro用“Generalized Raytracing”技术来追迹光线,这种技术允许你引入光线到一 个模型，而在物件和表面相交处并没有引起额外的损失。在每个每交点，个体光 线遵从吸收、反射、折射、衍射和散射定律。
• 当光线在实体中沿不同路径传播时,TracePro跟踪每条光线的光通量。TracePro计算 光的吸收、镜面反射及折射、衍射和散射能量。
SEQUENTIAL RAY TRACING
• 以光学面来建构模型 • 单一光源 • 计算时考虑光学面的顺序 • 各光学面只计算一次 • 计算速度快，时间短 • 可作最佳化计算(Optimization)和公差分析(Tolerance)
Tracepro培训一 光源设置
光束方向 一般设置为垂直于格点。 若需调整光线方向，可通 过调整格点光源方向设置。
2016/1/20
wavelengths
单一波长，Raytrace光线条数与可点 光线条数一致；多波长刚按波长数成 正比增加。 更改波长对应weight仅减少对应光线 的光通量，不减少追迹光线数。 左例：格点光线条数：rays/wave 271 每条光线能量 1W 两个波长，计追迹光线542条
2016ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1/20
Grid setup-格点边界设置
圆形 矩形
可实现环形发光面
Grid setup-格点图形
格点图形定义格点边界中发光点的位置，有以下6种变化
2016/1/20
Grid setup-格点光线条数及计量单位
经圆形边界，圆形格点图形为例。通过定义格 点图形的环数可设置光线条数。
Ex: Ring 10 rays/wave 210 Ring 100 rays/wave 22350 计量单位：辐度学、光度学 辐度学 光度学
Grid setup-格点光源方向设置
左图例设置为光线朝Z轴正向 出射
2016/1/20
Beam setup-密度分布
• 均匀分布 • 高斯分布
均匀光通 /位置加权 均匀位置/光通加权
Beam waist: the 1/e2 point. X,Y 方向可设置不同宽度
2016/1/20
Beam setup-角度分布、光束方向
Junyi.Zheng
2016/1/20
建立光源
TracePro5.0版本后的光源波长，分析 单位独立设定 • 可建立三种光源 – 格点光源：与几何模型无关 – 档案光源：从外部导入 – 表面光源：可直接用于模型表面
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培训
纳米光学咨询
LED光学设计
• LED照明已开始在工业（生产，检测等）和医疗 领域逐步推广。专家预计5年内LED将进入民用照 明。巨大的市场正在形成。
• LED光学设计示意图如下：
+
生产检测照明 医疗手术室照明 手电筒 自行车灯 汽车车灯 户外照明 室内夜灯 指示灯 路灯
…
…
LED芯片 + 封装（一次光学） LED + Primary Optics
透镜，光杯，扩散板，反射镜（二次光学） Secondary Optics
产品
2
培训内容纲要
1. 关于本次培训 2. 照明光学的基本概念及专业用语 3. 光学照明软件的特点和使用要点 4. TracePro
i. 软件的构成组合和其光学模拟流程 ii. 案例1 iii. LED光源的构建 iv. 光学部件（光杯，反射镜，导光管等）的构建 v. 案例2 vi. 面光源特性的设定 vii. 光线追迹的设定 viii. 模拟结果的设定 ix. 模拟结果精确度的验证 x. 要点提示
85
实例操作：LED+CPC光杯
• 课题：再考虑实际一点的情况，光源和光 杯入口处的配置可能如下图所示，则光杯 该如何重新设计
D光源
？
119
实例操作：LED+椭圆反射镜+导光管
• 如何有效地构建Cree XLamp XR-E LED光源
122
实例操作：LED+椭圆反射镜+导光管
• 构建Cree XLamp XR-E LED光源
如果再考虑偏振，情况就渐渐复杂起来了 入射光
折射光
PMMA n=1.49 (@600nm)
反射光
光洁表面
折射光
Aluminum n=0.958+6.69i
(@550nm)
11
金属表面的反射率
• 抛光的金表面的平均反射率 • 照明系统的模拟可以从简到繁
– 大多数LED照明系统可以简单化 – 到底要不要“繁”，取决于工程师的判断
AOI
12
TracePro的模拟流程
定义3D物体 几何形状
各种透镜，抛物镜（光杯），椭圆镜，圆柱体，梯形长方体，等等 布尔运算 更复杂的形状可以通过Macro（宏）来实现，如渐开线面，自由曲 面
定义光学特性 定义光源
面的光学特性（反射/折射/散射） 材质的折射率 体散射 重点目标
频谱，配光，光线数
实例操作：LED+椭圆反射镜+导光管
• 比较三个面上的照度分布
136
5 48
几何形状：反射镜
55
光线追击的设定
• 在现实世界里，光线追击可以考虑为只有一种 • 在电脑模拟世界里，光线追击也只有一种！但为了节省
CPU时间和内存，设定了不同的选项来简化光线追击
最重要的光线追击选项，但不在“光线追击选项” 一栏 分析模式时，每一根光线在每一个面上将被“记 住”在内存或硬盘上 仿真模式时，只有被设定的面或相关联的光线 数据才会被记录 TracePro里的初期设定是分析模式！！
5. 实例操作
i. LED+CPC光杯 ii. LED+椭圆反射镜+导光管
6. 总结
3
光度学和辐射度学之间的转换
暗视觉
明视觉
• 照明光学软件一般只 考虑明视觉
• 国际规定（人为规 定），波长为 555nm 的光，
1w = 683 lumens
• 测量仪器其实测的是 光通量！
6
光线追迹，表面反射/折射
定义探测面
必须定义在某个面上
光线追迹的 各种设定
• 分析模式还是仿真模式 • 模拟结果的保存 • 光线的阀值（门槛数值）
验证模拟结果
• 探测领域（面积范围，角度 范围）的分割数 • 精度，分割数，光线追迹数 的相互关系
22
TracePro的常用菜单
CPC!!
23
几何形状：透镜元件
其实移动/旋转整个透镜
除了球面以外都设成 吸收面 125
实例操作：LED+椭圆反射镜+导光管
• 构建Cree XLamp XR-E LED光源
插入反射镜 127
实例操作：LED+椭圆反射镜+导光管
• 构建Cree XLamp XR-E LED光源
考察反射镜对强度分布（配光分布）的影响
没有反射镜
有反射镜
实际测量值 129
• 光线追迹是几何光学的应用，不考虑光的波动性
– 光线，理想线，截面积为0，只携带光通量（通常为相对光通量）
– LED光源是非相干光源 – 适用于照明光学系统
• 光线在物体表面的反射/折射
入射光
反射光
– 斯涅耳定律 – 菲涅耳公式
光洁表面
折射率(材料特性)/反射率/透射率是波长的函数， 同时，反射率/透射率也是入射角的函数，