Sc<1m<|Ntiiiixi“rioccil>Uipsc«lrhncIc4.ilPomci（l.tBiicimbsIlitK^Q
曲卜"血乡＜2
“％
ktbJ
IUcccorcsI.J
四•照明分析
LightTools照明模块中可以进行三种类型的照明分析:
一个表面上的辐照度（光通量/表面积），发光强度（光通量/立体角），光亮度。
对于这些量中的每一个量，都存在着若干种可用的图像输出来描述这个量，这种图形称作图表视图，可能包括:
2维线条图（2Dlineplot）
颜色或者灰度刻度图（Rastercolororgrayscale
plots）
发光强度图（Intensityplots）
Iso-irradiancecontourplots）Iso发光等高线图（
Iso-irradiancecontourplots三维表面图
Is。
-让radiance在接收器表面的蒙特卡洛点列图显示（
contourplots）
Encircledenergyplots）环绕能量图（
这些在说明书中的ChartViews部分中有详细的说明。
五（照明系统设计实例
作为展示LightTools照明模块强大功能的实例，我们将分析一个非常简单的模型，这个模型包括一个圆柱形的光源、一个椭圆反光碗、一个长方体的积分棒。
我们将考虑积分棒前表面和后表面（输入端和输出端）的光照度分布，以此来分析积分棒的光积分效率。
通常，以下这些是LightTools照明分析的步骤：
1.建立完整的光-机系统的LightTools模型。
这包括定义所
有的三维光学元件和机械元件的表面属性。
2.定义光源。
对于一个复杂的三维光源，这可能需要儿个光
源结合在一起建立需要的光源形状。
3.指定接收器表面。
4.进行仿真设置，这决定着仿真的方向。
这必须在仿真开始
之前进行。
5.指定要追迹光线的数LI和光线的间隔（是为了图形刷新而
使用的）。
6.（可选）选择在分析中使用的蒙特卡洛光线是否显示在
LightTools模型中或者在控制台窗口中是否打印光线追迹
结果（这些是非常有用的选项，它们可以影响仿真的执行）。
7.选择期望的图形输出（这可以在完成仿真之前或者之后
做）。
8.进行分析。
5.1第一步-建立LightTools模型
我们建立一个椭圆反光碗，在反光碗前面建立一个长方体积分棒。
下图显示了
这个模型，图中对从反光碗焦点到通过积分棒的栅格NSS光线进行追迹。
椭球面的内表面被指定为反射镜，积分棒的所有表面都被指定为TIR（全反射）类型的表面。
模型中的非序列性光线追迹使用标准的LightTools方法，这对于检验你的模型结构来说很有用，但是在照明分析的蒙特卡洛光线追迹的设置中不包括这些。
5.2第2步-定义光源
在这个例子中，我们只使用一个光源，一个位于椭球反光碗内焦点处并且与椭球的轴垂直的圆柱面光源。
整个圆柱面以及它的末端都将发出光线;一些光线将到达反光碗并且反射进入积分棒，而另外一些光线将直接进入积分棒而不到达椭球面。
下图显示了圆柱光源的方位。
Source
5.3指定接收器表面
我们将指定两个接收器，位于积分棒的两端。
这可以使我们对积分棒输入面和输出面的光照度均匀性进行对比。
选择期望的表面，右键点击，然后再弹出的快捷菜单中选择添加接收器。
我们需要这样做两次，以便在积分棒的两端添加接收器（先添加哪个接收器无关紧要，只要我们能将两个接收器区分开就行）。
在LightTools模型中添加的接收器如下图所示。
注意添加的接收器会自动给出名称，例如Receiver_9和Receiver_14。
如果你希望的话这些名称可以被改变；在这种情况下，你可以将接收器的名称改为“输入”和“输出”以便区分开两个接收器。
Input
5.4笫四步-初始化仿真设置
通过选择11lumination>SetupSimulation菜单选项就可以完成这一步。
在LightTools照明模块中，仿真是从光源追迹到接收器。
在将来的版本中，附加的功能可以从接收器追迹到光源进行仿真。
进行仿真的设置这一步选择使用哪一种类型的仿真。
5.5第五步-指定进行追迹的光线的数LI
这一步是指定在照明仿真中要追迹的蒙特卡洛光线的数U。
这一步将决定仿真的精确度，因为我们追迹的光线越多，得到的结果就越精确。
当然，追迹的光线越多，需要的时间就越多，因此在时间和精确度上我们要权衡一下。
这是使用蒙特卡洛方法进行照明分析的一般特性。
通过选择IIlumination〉SimuldtionInfo...菜单项我们可以指定被追迹的蒙
特卡洛光线的数U,在结果对话框中输入希望的光线数U然后点击应用。
“TotalRaystoTracen的值是在仿真期间被追迹的光线总数。
默认情况下，每个光源发出相同数LI的光线。
每个光源发出的光线中被追迹的光线的相对数LI可以通过使用光源权重因子来进行控制。
注意这是从光源发出的光线的数U，而不是到达接收器的光线的数訂。
我们将使用的值为10000c
"UpdateInfo”部分是图像输出刷新重画的频率。
一个较小的数值将使我们能够监视仿真的进度，但是要花费更长的时间，因为图像更加频繁地刷新。
我们将使用1000这个值。
5.6第六步-选择是否显示蒙特卡洛光线
这是可选的步骤。
使用的蒙特卡洛光线构成了照明分析，它在LightTools模型中可以被显示岀来。
为了确定光线到达了你期望到达的位置，你可能希望开启这项功能以显示儿口条光线。
为了做到这些，选择Illumination
>SimulationInfo菜单项并且选中"PreviewRaysv复选框。
对于使用更多的光线进行的更加全面的仿真，你可能希望关闭这种显示以避免使3Ddesign视图变得模糊并且消耗额外的内存。
5.7笫七步-指定希望的图表输出类型
在LightTools照明模块中有若干种图表输出类型。
我们最初将选择显示一个照度图表。
这是一个2维图表，它显示了每个接收器上的照度值，同时显示说明不同颜色代表的数值意义的图例。
通过选择Illumination〉IlluminanceDisplay>RasterChart
菜单选项就可以选择这种表格。
每个接收器上的照明数据输出将出现在单独的表格中，因此只需要选择这种类型的表格一次。
5.8第八步-开始分析
我们现在即将开始进行精确的照明分析。
选择
Illumination[J1
>StartSimulation菜单项可以做到这些，也可以通过点击工具图标。
在仿真运行的时候，将弹出一个对话框显示运行的进度。
注意在仿真运行期间通过点击一个单独的InterruptOperation对话框中的中断按钮就可以中断仿真的运行。
当指定数LI的光线被追迹完，仿真也就完成了。
通过仿真得到的光栅图表（rasterchart）如下图所示。
上图显示了两种图表，下面的两张是在输入端得到的数据，或者说是在积分棒的输入端;上面的两张图表是在输出端得到的数据，或者说是在积分棒的输出端。
我们可以看到输入端的光照度显然不均匀，并且显示岀了圆柱形光源的形状。
在输出端，光照度显然更加均匀，当然，这是使用积分棒要达到的□的。
在上图的光栅右端是左边图表对应的衡量照度水平的柱状图。
下面所示的图显示的是在两个方向通过接收器的照度横截面的线条图。
通过点
击Illumination>IlluminanceDisplay>
LineChart可以得到此图。
我们可以在仿真之前或者仿真完成后做这些，因为
半仿真结束后储存的照度数据在不同的图表中都可以被看到。
Position^roti-XSlice
•YSlice
对应于输入面的图表清楚地显示了圆柱形光源的像。
而对应
于输岀面的图显示了更加均匀的照度分配。
如果使用更多的光
线，那么将得到更加好的均匀性。
注意对于每个接收器，相应的图表中Y轴的刻度的变化范围都是从0到0.075,这样可以直接比较输入和输出端。
菜单选项Illumination>IlluminanceDisplay>Surface
Chart可以显示一个三维表面图表，如下图所示。
很明显，我们再次看到输出面的照度均匀性相对于输入面而言提高了。
通过手
动改变接收器的网状分级（meshbinning）,你可以改进数据的表达方式（请参考UsingMeshDimensionstoOptimizeOutput）。
多种类型的图表都显示在了这里，没有在这里显示的图表我
们将在说明书的ChartViews部分进行详细的讨论。
六•照明术语
在照明领域中对于相似的概念常常有很多不同类型的单位和术语来对它们进行描述。
通常，照明计算可以从辐射度学（单位与瓦有联系）和光度学（单位与流明有关）两方面来进行。
光度学的计算考虑到人眼的光谱灵敬度（视觉响应曲线），而辐射度学讣算却不考虑这些。
6.1定义
下面的表格给出了在照明讣算中标准量的定义。
注意这些量相似，但是在光度学和辐射度学中的名字和单位都不一样。
Table1eflMidon3
（MLVhtlty
RAdlonutiklining
Ui加
；Er>er^
Tofalehmgv
JOlilftS
0
Flux
Radiantflux
waGs
轧
iCa-putfluxperunitarea
Exitance
v^aKsJcm2
M
.Outputfluxperunitsolidangle（pointssurces&nMinlens^
wafi5J?
-1er
f
©mruiflwp^runita^nersohdcinQl©
Radiants
waKsJcm2-sler
L
；lnc?
der1ilijHperunit3如
Irradiance
wate/crn2
E
TikkMlifkCbKDTtvtrlciMtiiJtiiu
•jiMiimv
PlirtnmeiikNwnc
uwnWbrt
LjjtllEf!
/八bJriNYQylllnR
lu加lUlil
Lrrtcr-:
ev^»J：
HX
VMitilrnx;
Linenbt
uin/.HvpMtnngrw
lu-nn;^匕亦心
诃印就/厲仆：
*
uul>jtw«pcrcmmalejnpt•:
«j:
aimruhccu
l-ansry
errcriTsler.
nirtfatiiujfcfinnaw;的
1肿心蚀
ur“Hfr°»ncatr--|
■ils]
ilrizmiiwccrunturcQ
iiumnxcc
urrz幼』三liwE
6.2单位
LightTools照明模块中允许为每个光源或者接收器单独选择辐射度学的单位或者光度学的单位。
光源的单位可以在它们的information对话框中指定。
接收器的单位可以在Properties对话框的Properties标签中指定。
LightTools照明模块中可以为所有的光源指定它们的辐射通量或者光通量，对应的单位分别为瓦和流明。
光源远场的强度可以用强度或者发光强度来衡量，单位为瓦/球面度或者坎德拉。
接收器表面上的照明可以用单位面积上的功率或者光照度来衡量，单位为瓦/面积或者流明/面积。
面积的单位取决于系统的单位，可以是等等。
cm2mm2,in2
即使辐射度学的单位很合适，但我们在一个表面上还是经常使用光度学上的光照度来衡量表面的光分布。
这是因为光照度是经常被使用的量（即使它经常被错误地使用）。
注意能量和功率是联系在一起的。
能量是经过一定时间累积的功率。
可是，时间不是LightTools要考虑的部分;你可以认为LightTools中的输出是在某个点处的一幅“快照”。
因此，功率是LightTools中的实际输出，而不是能量。
可是在LightTools
照明模块中的一些地方我们可能会提到能量，例如在环绕能量分析中。
我们这样做是因为这些名字被普遍使用，即使被错误的使用。
你应该意识到这点，输出和讣算使用的是功率而不是能量。
这点从单位中就可以清楚地判断出来（例如，单位为瓦特而不是焦耳，是流明而不是流明X秒）。
升级会员 