针对LED光学设计的Tracepro软件培训

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
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
LED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
• 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
5
48
几何形状：反射镜
55
光线追击的设定
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 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
定义光学特性
定义光源
定义探测面 光线追迹的 各种设定
必须定义在某个面上
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
Aluminum n=0.958+6.69i (@550nm)
光洁表面 折射光
PMMA n=1.49 (@600nm)
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
产品
+
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
2
培训内容纲要
1. 2. 3. 4. 关于本次培训 照明光学的基本概念及专业用语 光学照明软件的特点和使用要点 TracePro
i. ii. iii. iv. v. vi. vii. viii. ix. x. 软件的构成组合和其光学模拟流程 案例1 LED光源的构建 光学部件（光杯，反射镜，导光管等）的构建 案例2 面光源特性的设定 光线追迹的设定 模拟结果的设定 模拟结果精确度的验证 要点提示 LED+CPC光杯 LED+椭圆反射镜+导光管
– 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 入射光 – 适用于照明光学系统 反射光
• 光线在物体表面的反射/折射 – 斯涅耳定律 – 菲涅耳公式
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， 如果再考虑偏振，情况就渐渐复杂起来了 入射光 反射光 光洁表面 折射光
针对LED光学设计的
培训
纳米光学咨询
ห้องสมุดไป่ตู้ 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 … …
5. 6.
实例操作
i. ii.
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
• 光线追迹是几何光学的应用，不考虑光的波动性
• 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！！