基本操作课详解

基本操作第节课详解演示文稿现在是1页\一共有117页\编辑于星期一优选基本操作第节课现在是2页\一共有117页\编辑于星期一非成像光学非成像光学理论起源于六十年代中期，1966年，Hinterbgerer等在发表的一篇提高太阳能收集效率的文献中首次提出“非成像光学”（nonimagingoptics）一词。1967年B~ov提出将其应用于太阳能收集系统中的复合抛物集能器（CPC，CompoundParabolicConcentrator）设计，同年，Ploke设计出一种应用于显微镜系统中替代传统聚光镜的三维CPC。七十年代中期，Winston等人提出非成像光学概念，此后，一系列非成像光学理论的提出和完善极大地丰富了非成像光学概念。现在是3页\一共有117页\编辑于星期一非成像光学非成像光学注重的并非是光源能够在目标平面上成像及成像后的质量，其主要关注的是光源的能量利用率以及该能量在方位角及空间内的具体分布情况。如图1所示，在成像光学系统中，其主要传递的是物点的光强度及位置信息，而在非成像光学系统中，则主要是对物点能量进行传输及重新组合与分配。现在是4页\一共有117页\编辑于星期一现在是5页\一共有117页\编辑于星期一对非成像光学系统的评估主要是能量收集率。

——能量的分配如图2所示的非成像光学器件模型：A所代表的平面是入射孔径面积，A′所在的平面则是出射孔径面积。假设该器件的出射孔径面积A′能够让全部光线都透过这部分面积出射，入射光束面积与出射光束面积这两者之间的比值C就是能量收集率。现在是6页\一共有117页\编辑于星期一能量收集率：C=A/A′现在是7页\一共有117页\编辑于星期一非成像光学系统与相差理论不同的是非成像光学不考虑或很少考虑相差对系统性能的影响，而是光能利用率作为系统的评价标准。

对于面光源，发光强度是有方向性的，因此亮度也是有方向性的。亮度是单位面积单位立体角内发射的光通量，也就是说光通量在两个集合空间扩展的一种量度，即在面积上的扩展和立体角内的扩展。

现在是8页\一共有117页\编辑于星期一相关光学术语亮度光强现在是9页\一共有117页\编辑于星期一PrimaryIlluminationQuantitiesLm/sr=cdFlux通量Illuminance(照度)Intensity(光强)Luminance(亮度or辉度)/Area/SolidAngleLm/㎡/Area/SolidAngleCd/㎡现在是10页\一共有117页\编辑于星期一Scattering（散射）InOutSpecularSnell’sLawInOutDiffuseLambertianInOutRealLifeMixture没有完美的光滑表面，散射设计在设计上往往占有重大的功用！接收面现在是11页\一共有117页\编辑于星期一Section2LightTools基本介绍LightToolsOpticalResearchAssociates1963成立，1994LightTools开发Non-sequentialRayTracingSoftWare3DObjectMonteCarloRayTraceMethod现在是12页\一共有117页\编辑于星期一何时需要用到LightTools？每一个需要控制光线的行业里都可以应用！现在是13页\一共有117页\编辑于星期一完美的光学设计解决方案现在是14页\一共有117页\编辑于星期一现在是15页\一共有117页\编辑于星期一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现在是16页\一共有117页\编辑于星期一现在是17页\一共有117页\编辑于星期一照明系统的仿真MontoCartoon光源接收器与计量器2、IlluminationModule：提供蒙地卡罗模拟法现在是18页\一共有117页\编辑于星期一光型設計（A字母）Target光型設計（圓變方）LED照明用透鏡现在是19页\一共有117页\编辑于星期一完整的优化系统：MeritreaFunction寻找最佳情况，增进系统运算效率3、OptimizationModule：全新优化功能现在是20页\一共有117页\编辑于星期一现在是21页\一共有117页\编辑于星期一4、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现在是22页\一共有117页\编辑于星期一Lighttools设计举例BEXTechnologies(Jiangsu)Inc.,LtdK2LED封装一次配光举例现在是23页\一共有117页\编辑于星期一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现在是24页\一共有117页\编辑于星期一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现在是25页\一共有117页\编辑于星期一初始设计BEXTechnologies(Jiangsu)Inc.,Ltd在Solidworks建模，用SLM连接模块传递到Lighttools现在是26页\一共有117页\编辑于星期一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.,LtdSolidworks现在是27页\一共有117页\编辑于星期一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现在是28页\一共有117页\编辑于星期一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现在是29页\一共有117页\编辑于星期一优化结果(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现在是30页\一共有117页\编辑于星期一优化结果(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现在是31页\一共有117页\编辑于星期一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现在是32页\一共有117页\编辑于星期一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A、模型建构现在是33页\一共有117页\编辑于星期一各式光源各种观察方式（照度、强度、辉度和色彩，显色指数）速度快B、照明分析C、杰出的灵活性结合指令列和GUI其他软件搭配，MATLAB、VB、VBA、C++现在是34页\一共有117页\编辑于星期一开始学习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：现在是35页\一共有117页\编辑于星期一确定你的计算机系统项目操作系统的要求处理器PentiumIII,PentiumIV,PentiumM，Xeon，AMDAtholnprocessors(>1GB)系统Windows2000，XP，Win7内存最小512MB（建议>1GB）显示器17寸以上的屏幕，分辨率1280×1024其他全部操作系统支持的绘图机和列表机现在是36页\一共有117页\编辑于星期一练习一：认识与设定个人接口将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Radius

Edit—Preference（首选项）—GeneralPreference—SystemTitle：自行定义名称UnitRadiusMode现在是37页\一共有117页\编辑于星期一曲率不进行焦距渲染现在是38页\一共有117页\编辑于星期一2、将接收面和光源的单位改为光通量Default—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)现在是39页\一共有117页\编辑于星期一光通量辐通量现在是40页\一共有117页\编辑于星期一3、将3D编辑窗口修改为白底黑字ViewPreference—3D_untitled—Colors—ColorScheme—BlackonWhite(白底黑字)最后SaveViewpreference现在是41页\一共有117页\编辑于星期一现在是42页\一共有117页\编辑于星期一另外在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)现在是43页\一共有117页\编辑于星期一SnaptoGrid现在是44页\一共有117页\编辑于星期一提高设计的精确性现在是45页\一共有117页\编辑于星期一一般不用显示。现在是46页\一共有117页\编辑于星期一Section3几何模型的建立开始一个新模型Lighttools的操作接口3D设计窗口详解客制化自己的操作环境善用鼠标右键现在是47页\一共有117页\编辑于星期一Lighttools控制台窗口（Console）现在是48页\一共有117页\编辑于星期一1、开始一个新模型现在是49页\一共有117页\编辑于星期一现在是50页\一共有117页\编辑于星期一2、打开一个以前保存的模型现在是51页\一共有117页\编辑于星期一菜单栏系统导航栏首选项导航栏窗口导航栏输出窗口三维设计视图现在是52页\一共有117页\编辑于星期一现在是53页\一共有117页\编辑于星期一TheToolbar现在是54页\一共有117页\编辑于星期一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：指令选单现在是55页\一共有117页\编辑于星期一二维几何模型的建立现在是56页\一共有117页\编辑于星期一三维几何模型的建立现在是57页\一共有117页\编辑于星期一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。现在是58页\一共有117页\编辑于星期一画OpticalElements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）自由面（Skinned）现在是59页\一共有117页\编辑于星期一输入一个凸透镜方法一：现在是60页\一共有117页\编辑于星期一PrimitivesandEntities现在是61页\一共有117页\编辑于星期一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.

现在是62页\一共有117页\编辑于星期一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。现在是63页\一共有117页\编辑于星期一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现在是64页\一共有117页\编辑于星期一PrimitivesandEntities现在是65页\一共有117页\编辑于星期一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.

现在是66页\一共有117页\编辑于星期一DialogBoxesYoucanalsocreateachartfromthedatainanyLightToolsdatatable.Todisplayachart,selectthetable,right-click,andselectCreateChart.Thefollowingfigureshowsachartcreatedfromtherawdataonanilluminancemesh.现在是67页\一共有117页\编辑于星期一DialogBoxes现在是68页\一共有117页\编辑于星期一用滑块sliders来选择属性现在是69页\一共有117页\编辑于星期一ModifyingTables——插入行现在是70页\一共有117页\编辑于星期一插入行现在是71页\一共有117页\编辑于星期一IfyouselectInsertRows,youarepromptedtospecifythenumberofrowstoinsert.

现在是72页\一共有117页\编辑于星期一打开一个新窗口现在是73页\一共有117页\编辑于星期一打开一个新窗口现在是74页\一共有117页\编辑于星期一修改参数：

1、几何尺寸现在是75页\一共有117页\编辑于星期一2、位置（坐标）起始点坐标现在是76页\一共有117页\编辑于星期一方法二：TheCommandLine命令栏指定一个点：XYZ-2.4,1.2,5.6

现在是77页\一共有117页\编辑于星期一【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。现在是78页\一共有117页\编辑于星期一输出三个坐标现在是79页\一共有117页\编辑于星期一三维视图现在是80页\一共有117页\编辑于星期一【例2】构建一个长4mm，宽2mm，高3mm起始点位于（1，-1,0）的方块。现在是81页\一共有117页\编辑于星期一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；重复上一个坐标现在是82页\一共有117页\编辑于星期一点输入法建构复杂物体现在是83页\一共有117页\编辑于星期一Extrude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现在是84页\一共有117页\编辑于星期一现在是85页\一共有117页\编辑于星期一现在是86页\一共有117页\编辑于星期一Revolved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。现在是87页\一共有117页\编辑于星期一现在是88页\一共有117页\编辑于星期一现在是89页\一共有117页\编辑于星期一练习三依次输入如下坐标点。（也可在Excel表输入后copy到命令栏）注意：需在Y-Z平面作图现在是90页\一共有117页\编辑于星期一点输入现在是91页\一共有117页\编辑于星期一现在是92页\一共有117页\编辑于星期一二、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。现在是93页\一共有117页\编辑于星期一现在是94页\一共有117页\编辑于星期一用户坐标系统

——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坐标现在是95页\一共有117页\编辑于星期一如何定义UCS可以在View面板上选取UCSAxes面板UCS可以放置在表面或光在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、上视图现在是96页\一共有117页\编辑于星期一现在是97页\一共有117页\编辑于星期一现在是98页\一共有117页\编辑于星期一如何选取多个对象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现在是99页\一共有117页\编辑于星期一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现在是100页\一共有117页\编辑于星期一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。现在是101页\一共有117页\编辑于星期一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现在是102页\一共有117页\编辑于星期一CommandPaletteforBooleanOperations

(布尔运算)现在是103页\一共有117页\编辑于星期一Union（联集）现在是104页\一共有117页\编辑于星期一Intersect（交集）现在是105页\一共有117页\编辑于星期一Subtract（差集）现在是106页\一共有117页\编辑于星期一Trim（裁剪）现在是107页\一共有117页\编辑于星期一UnboolUnboolisusedtocancelthelastBooleanoperationperformedonanobjectandrestoreeachcomponentobjecttobeingaseparateobject.ThiscanbedoneovermultiplelevelsofBooleanoperationsformingcomplexst