Light tools光学设计目标
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
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）。
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优化前的光强分布
在Light Tools中模拟10,000,000 条光线追迹后的光强分布图
初始结构中的每个变量都 是半随机选择的；
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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。
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，
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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
设计软件 包含宏语言和支持COM的界面
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
–光学元件的边缘高度作为另一变量es(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
•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。
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优化结果(一)
经过优化后,从LED出来的光 得到了很好地准直；
完整的优化系统：MeritreaFunction 寻找最佳情况，增进系统运算效率
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、
•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。
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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。
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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。
Xeon，AMD Atholn processors (>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
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
菜单栏
The Toolbar
The Command Panel 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
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
Fresnel Loss ➢ Piont and shoot 光线追迹功能
Lighttools设计举例
K2 LED封装一次配光举例
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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
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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