LED(Tracepro官方LED建模光学仿真设计教程)
用TracePro设计高功率LED

用T racePro设计高功率L ED钱雯磊,李 筠,陈晓荣,戴曙光,陈祥熙(上海理工大学光学与电子信息工程学院 上海 200093)摘 要:提出一种简化的高功率L ED仿真模型,采用圆锥面作为反光碗,增加平凸透镜汇聚光线,用3D仿真软件TracePro 建立模型,追迹L ED发光面发出的光线并检验设计效果。
仿真结果表明,该简化模型具有一定的可行性,并验证了实际应用中采用锥形反光碗的合理性。
关键词:高功率L ED;简化模型;TraceProDesigning of High2Pow er L ED using T raceProQian Wenlei,Li J un,Chen Xiaorong,Dai Shuguang,Chen Xiangxi (College of O ptics and Elect ronics,Universit y of S hanghai f or S cience and Techno log y,S hanghai200093,China)Abstract:In t his paper,a simplified High2power L ED simulation model is described,in which t he taper is used as reflector,and plane2convex lens is added for beam2focusing.The3D simulation model by t he software TracePro is built and the rays emitted from L ED are traced to verify t he effect.It is shown by simulation result t hat t he simpli2 fied model used taper as reflector is feasible and practical.K ey w ords:high2power L EDS;implified model;TracePro1 引 言发光二极管(L ED),作为一种电致发光器件,已经有较悠久的应用历史。
Tracepro在大功率LED一次光学设计中的应用简介

5
他们用Tracepro来做些什么?
导光管( light pipes )、背光板 (Backlight Light) 、面板灯等 相机系统、投影显示系统 杂散光分析 汽车照明系统( automotive lighting ):前头灯、尾灯、内部及仪表 照明 照明灯具、照明应用 LED 光学设计及应用 红外线成像系统( infrared imaging systems ) 薄膜光学( tissue optics )
要求:利用低折硅胶(n=1.41)在离灯珠10米处,形 成一个长20米,宽3米的矩形均匀光斑;
专业LED制造商,提供照明解决方案
15
四、设计经验分享和相关注 意事项
Monte Carlo相关; 光线颜色问题; 导入模型格式(SAT、IGES 、STEP ); 仿真模式不分析模式; IES文件格式相关; 模型破面问题; 中英文版本的细微差距;
2
设
r In A ( x, z) r ( xt 故有, O u t B ( xt , H ) ( xt N ( dz, dx)
( x, z) x z
2 2
x, H z) x) (H z)
2 2 2
(dx ) (dz )
2 2
专业LED制造商,提供照明解决方案
9
建立仿真光路系统模型
曲面数据 计算
Proe透镜建 模
模型导入 TP 完善光路 系统模型
专业LED制造商,提供照明解决方案
10
参数设置不光线追迹
专业LED制造商,提供照明解决方案
11
仿真结果不分析
专业LED制造商,提供照明解决方案
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光学设计精讲演示教学

TracePro光学设计精讲
TracePro简介
• 美国NASA卫星计划所开发的软件 • Lambda Research公司 • 光学与机构最佳沟通桥梁,曾获软件设计大奖 • 适用于各种光学设计如:镜头杂散光分析,背光板,
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…
2020/6/11
版权所有 讯技光电科技(上海)有限
16
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
2020/6/11
版权所有 讯技光电科技(上海)有限
6
公司
CAD 转档
• 可读取CAD档案格式 – 通用格式Sat,Iges,Step – Pro/E (*.prt,*.asm) – Catia V4,Catia V5 – Inventor (*.ipt)
2020/6/11
版权所有 讯技光电科技(上海)有限
– Photorealistic Render:人眼 视觉效果仿真
2020/6/11
版权所有 讯技光电科技(上海)有限
3
公司
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,普立尔,铼德,浙江舜宇…
• 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…
TracePro实例教程

TracePro实例教程第一步是创建一个新项目。
在启动TracePro后,点击“File”菜单中的“New”选项,然后选择“Project”命令。
在弹出的对话框中,输入项目的名称和路径,并选择模板。
我们选择“General”模板,它提供了一个基础的空白项目。
第二步是设置光线追迹的参数。
在项目创建后,我们需要设置光线追迹的参数,以便进行模拟和分析。
在左侧的“Configuration tree”窗口中,选择“Model”节点,并点击右键,在弹出菜单中选择“Add Model”。
在弹出的对话框中,选择“Ray Trace”模块,并点击“OK”按钮。
然后,在右侧的属性窗口中,设置光线源的类型和位置,以及其他相关参数。
第三步是绘制光学系统。
在项目中,我们需要绘制光学系统的几何形状。
在左侧的“Configuration tree”窗口中,选择“Geometry”节点,并点击右键,在弹出菜单中选择“Add Surface”。
然后,在右侧的属性窗口中,设置表面的类型和位置,例如球面、棱镜等。
通过重复这个过程,我们可以添加多个表面来构建完整的光学系统。
第四步是定义材料属性。
在光学系统设计中,材料的光学特性非常重要。
在左侧的“Configuration tree”窗口中,选择“Materials”节点,并点击右键,在弹出菜单中选择“Add Material”。
然后,在右侧的属性窗口中,设置材料的光学参数,例如折射率、透射率等。
第五步是设置分析和输出参数。
在光学系统设计完成后,我们可以通过模拟和分析来评估其性能。
在左侧的“Configuration tree”窗口中,选择“Analysis”节点,并点击右键,在弹出菜单中选择“Add OutputAnalysis”。
然后,在右侧的属性窗口中,选择要分析的参数和结果的输出格式。
第六步是运行模拟和分析。
在完成了上述的设置后,我们可以点击“Run”按钮来运行模拟和分析。
TracePro将根据设置的参数进行光线追迹,并生成相应的结果。
如何使用TracePro模拟LED光源效果

如何使用TracePro模拟LED光源效果使用的TracePro版本是3.3.7实验目的:36颗LED环形排列,调整环形的半径和光源平面与物体的距离,观察何种光源参数比较合适实验步骤:1. 在YZ平面上建立初始面片Thin Sheet,使用坐标参数如下:(0,1,1)(0,1,-1)(0,-1,-1)(0,-1,1)2. 将这个面片Move(30,0,0)3. 设置其Surface Source为如下参数:Flux, 1 Watts, Total 10,0004. 将其Rotate ,以10度为间隔,About Z ,点击35次copy 生成总共36颗环形排列的LEDS U M E C O L L E C T I O N5. 插入一个受光物体,Insert Primitive Solids,使用Cylinder/Cone,采用参数为:Major 25(表示直径25mm),Base Position (0,0,-5)6. 点击Source Trace生成追踪光线7. 选择受光物体,选择受光面,选择菜单“Select Surface”,在“%Starting Rays to Display”中填写“1”,这样只显示1% 的光线,避免显示太多看不清楚8. 选择菜单“Analysis / Irradiance Map Options”,设置辉度图/照度图的选项,在“Ray to Plot”中选择“incident”即针对入射光线进行分析9. 然后选择“Analysis / Irradiance Map”即可显示辉度图/照度S U M E C O L L E CT I O N}360,000根光线总计运行时间约23秒实验环境:CPU:Pentium M 1.3GHz内存:512+256 MBsume@20100905S U M E C OL L E CT I O N。
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
高端灯光设计师之TracePro配光设计与应用

反光罩案例分析
反射器设计:
1、选择棱晶面来建模; 2、模拟设计的实体模型。以Tracepro配光设计软件来验证;
结 论: 完成轨道金卤射灯系列,G8.5光源10°、24°、40°反射器
10°反射器
24°反射器
40°反射器
同样打开Tracepro配光设计软件,导入光源资料,再插入上述所建的40 度反射器实体模型,调整到实际灯具中的相对位置上。点击光线追踪,待 光线追踪完成后,直接点击光斑效果图、极座标或直角坐标。如下图。
通过软件TRACEPRO ,可以得到灯具出光角度—通过灯具的3D模块 进行仿真就可以提前知道灯具的光束角。例如下图反光罩光束角为30 度。
获取灯具打到多远距离的光斑分布、照度分布图:
设计灯具时,根据软件仿真得到的配光图和照度图可判断灯具光学性 能。如果设计达不到预想目标,软件可提供修改方向:
通过照度分布光斑图-分析光斑每处的光线来源 以便提供修改参考。
长条形的光源
有两个对称平面的光强分布
反射设计原理
有一个对称面的柱 面反射器
长条形的光源
有一个对称平面的等光强分布
不对称反射器
旋转对称光源
有一个对称平面的等光强分布
反射器反光示意图
主反射器
球面反射器
M1
θ-α 2
R θ
α
{
M
FRO
2
反射器反光示意图
光源
像点
光源
反射器反光示意图
F2
F1
M1 M2
一:灯具光学讲议 二:配光设计工具——Tracepro 三:配光测试工具——分布光度计 四:配光设计实践与案例 五:反射器设计汇总
五:反射器设计汇总
反射器表面的纹理效果
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
RequirementsModels: NoneProperties: NoneEditions: TracePro LC, Standard and ExpertIntroductionIn this example you will build a source model for a Siemens LWT676 surface mount LED based on the manufacturer’s data sheet. The dimensions will be used to build a solid model and the source output will be defined to match the LED photometric curve. Copyright © 2013 Lambda Research Corporation.Create a Thin SheetFirst analyze the package to determine the best method of constructing the geometry in TracePro. The symmetry of the package suggests starting from a Thin Sheet and extruding the top and bottom halves with a small draft angle. Construct Thin Sheet in the XY plane.1. Start TracePro2. Select View|Profiles|XY or click the View XY button on the toolbar, and switch to silhouette mode, View|Silhouette.3. Select Insert|Primitive Solid and select the Thin Sheet tab.4. Enter the four corners of the Thin Sheet in mm in the dialog box, as shown below, and click Insert.5. Click the Zoom All button or select View|Zoom|All to see the new object.Selecting a SurfaceTracePro uses surface and object selections for many operations.1. Close the Insert Primitive Solid dialog box. The thin sheet object has only one surface.2. Select View|Profiles|YZ or click the View YZ button on the toolbar to view the profile of the Thin Sheet.3. Select the surface using by selecting Edit|Select|Surface (or clicking the Select Surface button), then use the mouse to “pick” the rod end, which is Surface 0 as shown in the figure below, After selecting the surface it will be highlighted in black in the model view.Use Sweep to Form a SolidThe package has a small angle of about 4 degrees so you will extrude the sheet using Edit|Surface|Sweep.1. Select Edit|Surface|Sweep or right-click on the surface and select Sweep.2. Enter a sweep distance of 0.9 mm and a draft angle of 4 degrees.3. Click Apply. The surface will be swept along the plane’s surface normal, in this case along the Z axis.4. Make sure Surface 4 is selected for the next sweep to complete the object.Complete the SolidPerform two more sweep operations to complete the solid according to the data sheet.1. Select Surface 4.2. Sweep by 0.2 with draft=0 to create the central portion of the package.3. Select Surface 8.4. Sweep again by 0.9 with a –4 degree draft to complete the construction.Create a Conical HoleNext you can add the cone reflector which holds the LED die. To create the conical hole, first create a cone, then perform a Boolean Subtract operation.1. Select Insert|Primitive Solid and select the Cylinder/Cone tab.2. Select the Cone option and enter the values shown, then click Insert to create the cone.Subtract the Cone from the PackageBoolean Operations use a concept of Body and Tools. The Body is the item you wish to keep and the tools are items which will have some effect on the Body. Here you want to remove the volume occupied by the cone from the package. In this example the Body is the package and the Tool is the cone.1. Select the Package object from the System Tree by clicking on the Thin sheet 1 object.2. Select the Cone 1 object from the System Tree using Ctrl+Click to add it to the selection.3. Select Edit|Boolean|Subtract or use the Boolean Subtract button as shown in the figure.4. Cone 1 will be removed from the System Tree as shown in the bottom figure with 15 surfaces shown in the Thin Sheet ObjectYou also need to add a diffuser. This will be a thin cylinder joined to the package. You will make the inner surface of the diffuser scattering and the inside of the cone a perfect mirror.1. Select Insert|Primitive Solid, Cylinder/C one tab.2. Enter the values shown, Major Radius 1.2, Length .01 and Base Position 1.99.3. Click Insert to create the cylinder.Now you will add the LED chip itself. The dimensions are not given, but you can estimate from the data sheet that it is 0.4 x 0.4 x0.15 mm.1. From the Insert|Primitive Solid dialog box, select the Block tab2. Enter the values shown in the Block dialog shown below. Make sure you name the object by typing LED in the Name box3. The center of the LED has a Z-value 1.175 to position the block so that it is on the bottom of the conical hole.4. Click Insert to create the block.5. The other 2 objects could have been named when they were created, but they can also be renamed at any time. Selecteach object in turn with 2 slow clicks to get the name in edit mode, then name them “Package”, and “Diffuser”.Diffusing Surface PropertyYou will make three assumptions about the optical properties of this LED package. First, that the Diffuser is a perfect Lambertian transmitter with no losses. Second, the inside of the conical hole is a perfect reflector without any losses. Third, the LED is a perfect reflective diffuser. These simple-minded assumptions could be improved with more data from the manufacturer.1. TracePro includes a Perfect Mirror Surface Property so you only need to add the diffuser property.2. Select Define|Edit Property Data|Surface Properties.3. Click the Add Property button, enter the property name Lambertian Diffuser, select ABg for the Scatter Model, andclick the OK button to enter data into the surface property editor spreadsheet.4. Set the absorptance value to 0.0 (a lossless surface) and select Solve for BTDF (Bidirectional Transmission DistributionFunction) from the drop-down list. The BTDF is the scattering portion of the surface property with three coefficients.(See the TracePro User’s Manual for information about the ABg scattering model). Make sure you save the property by either clicking on the Save button or selecting File|Save. You should see the completion message that the property was saved successfully as shown in the figure below.Make the inside surface of the Diffuser the scattering surface.1. Select Define|Apply Properties to open the Apply Properties dialog box and select the Surface option from the list onthe left.2. Select the inner surface of the Diffuser by either:• clicking on it in the System Tree• Selecting Edit|Select|Surface and clicking on the surface in the model window.3. You may want to zoom in on the diffuser to see which surface is which (as shown).4. Select Lambertian Diffuser from the Surface Property Name dropdown list.5. Click Apply to apply the property to the diffuser.The next step is to apply a mirror surface property to the base and sides of the conical hole in the package.1. Select the Package object and select surfaces 0 and1. After selecting one surface, you can add to the selection by holdingdown the Ctrl key and selecting additional surfaces.2. Select Perfect Mirror from the Surface Property Name drop-down list.3. Click Apply to apply the property to the selected surfaces.Define LED Source1. Select Raytrace|Raytrace Options to open the Raytrace Options dialog box.2. On the Options tab, select Photometric for the Analysis Units type.3. Click Apply and close the dialog box.4. Select the top surface of the LED (surface 0).5. In the Apply Properties dialog box, select the Surface Source menu item.6. Enter the values and selections shown, 50000 rays, .54 microns7. Click Apply to create an LED that emits 0.05 lumens in a Lambertian patternPerform the RaytraceNow the model is ready for raytracing.1. Begin a ray-trace by:Raytrace|Trace Rays• selectingTracePro will perform an Audit of the model and report any invalid properties or geometry, and then the ray-trace will start.Candela Plot Options1. Select Analysis|Candela Options.2. Select the Orientation and Rays tabs.3. Set the Normal and Up vectors as shown in the top illustration.4. Select the Candela Distributions tab and enter the settings shown in the bottom illustration.5. Click Apply to apply the changes to the plot.Display Candela PlotThe candela plot from TracePro can be compared to the photometric curve from the data sheet.1. Select Analysis|Candela Plots|Polar Candela Distribution or press the Polar Candela Distribution button.2. Compare the data from the datasheet with TracePro’s results.。