Tracepro-實(shí)例學(xué)習(xí)教程

Tracepro學(xué)習(xí)教程6/2/20241什么是Tracepro？Tracepro是一套可以做照明系統(tǒng)分析，傳統(tǒng)光學(xué)分析，輻射度以及光度分析的軟件，它也是第一套由符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的ACIS立體模型繪圖軟件所開展出來的光機(jī)軟件。Tracepro提供簡(jiǎn)單易用的圖形接口，所以我們能夠輕易的檢視模型，建立立體對(duì)象，以及設(shè)定材料特性，外表性質(zhì)和光源特性。Tracepro可以同時(shí)開啟多個(gè)檔案來完成編輯。6/2/20242Tracepro的操作界面介紹實(shí)體模型消息區(qū)工作區(qū)導(dǎo)航區(qū)工作菜單6/2/20243Tracepro的操作界面介紹6/2/20244Tracepro的操作設(shè)置View>Preference此處可以設(shè)置Tracepro操作界面中顯示方面的參數(shù)，如界面的顯示單位，縮放時(shí)的倍率，顯示光線的顏色，方式等等。6/2/20245Tracepro的系統(tǒng)設(shè)置View>Customize此處可以設(shè)置Tracepro操作界面中運(yùn)行方面的參數(shù)，如導(dǎo)航區(qū)的位置，模型的顯示方式，模型的顏色，背景的顏色等等。6/2/20246Tracepro模擬步驟建立模型光學(xué)特性光源設(shè)定分析功能6/2/20247Tracepro建模Tracepro自建模利用Tracepro軟件本身的功能建立各種模型面平面曲面球面非球面體球體正方體椎體環(huán)3D建模，導(dǎo)入在PRO/E,UG,CAD等3D模型軟件將實(shí)體建好，存igs，sat，stp等格式，導(dǎo)入Tracepro并設(shè)置屬性后，就可進(jìn)行模擬。光學(xué)軟件建模Tracepro與很多光學(xué)模擬軟件如ZEMAX,OSLO,CodeV等是共用的，所以可以直接用Tracepro翻開這些軟件保存的文檔。6/2/20248Tracepro建模

Tracepro自建模

Tracepro軟件本身提供了一個(gè)強(qiáng)大的模型庫(kù)，使用者可以根據(jù)自己的需要選擇不同的模塊來建立模型。其路徑就是:Insert>6/2/20249Tracepro建模Insert>LensElement要點(diǎn)：A.透鏡的材料B.透鏡的參數(shù)C.透鏡的位置6/2/202410Tracepro建模Insert>FresnelLens要點(diǎn)：A.透鏡的材料B.透鏡的參數(shù)C.透鏡的位置6/2/202411Tracepro建模Insert>Reflector要點(diǎn)：A.反射器的類型B.反射器的焦距C.反射器的長(zhǎng)度D.反射器的位置6/2/202412Tracepro建模Insert>Tube6/2/202413Tracepro建模Insert>BaffleVane6/2/202414Tracepro建模Insert>PrimisiveSolids6/2/202415Tracepro建模3D建模，導(dǎo)入Tracepro在建模方面有很強(qiáng)大的功能，但是在自由曲面方面仍存在一些缺乏，所以，就需要在3D軟件中建好模型后，存igs，sat，stp等格式，最后導(dǎo)入Tracepro中。如圖：有兩種3D模型的導(dǎo)入方式File>OpenInsert>Part6/2/202416Tracepro建模光學(xué)軟件建模同時(shí)，Tracepro可以將其他程序建好的模型，直接讀取，簡(jiǎn)單方便。如圖，通過Tracepro翻開OSLO文檔6/2/202417Tracepro光學(xué)特性Tracepro的建模后，就要對(duì)模型進(jìn)行屬性的設(shè)置光學(xué)特性在Tracepro的模擬中非常重要，模擬的目的是模擬結(jié)果與實(shí)際更為接近。所以光學(xué)特性的定義就是給模擬效果一個(gè)好的起始。6/2/202418Tracepro光學(xué)特性Define>ApplyPropertiesMaterial用來定義實(shí)體的材料如圖：材料為BK7玻璃，材料的名稱下面表示出材料的各種光學(xué)特性：色散系數(shù)，相對(duì)波長(zhǎng)的折射率，材料的吸收率。而且，也可以通過最下方ViewDate更改材料的這些屬性。6/2/202419Tracepro光學(xué)特性Define>ApplyPropertiesSurface用來定義外表屬性可以在此處對(duì)模型的外表進(jìn)行定義。如：外表被設(shè)置為鏡面，吸收面，散射面，或者在模型的外表定義一些薄膜，等等。6/2/202420Tracepro光學(xué)特性Define>ApplyPropertiesSurfaceSource用來定義光源屬性在Tracepro中，光線都是從燈具的某個(gè)發(fā)光面出發(fā)的，所以我們定義光源的方法就是設(shè)置模型的發(fā)光面上的參數(shù)。如圖：這些參數(shù)包括燈具的光通量，模擬光線的數(shù)量，光線的波長(zhǎng)，以及發(fā)光模式。6/2/202421Tracepro光學(xué)特性Define>EditPropertiesDateTracepro中并未涵蓋所有我們需要的介質(zhì)，但是在Tracepro中可以根據(jù)自身的需要編輯特定的面，材料，薄膜，折射率等光學(xué)介質(zhì)。6/2/202422Tracepro光源設(shè)定Tracepro光源的設(shè)定有三種方法：1.Tracepro自建光源模型，然后進(jìn)行光源屬性定義.2.Tracepro光源庫(kù)，其中有局部已經(jīng)定義好光源參數(shù)的光源實(shí)體模型。3.光源文件導(dǎo)入。Insert>Source選擇需要插入的光源文件.對(duì)于光源文件，有幾種符合的格式〔*.ray,*.dat,*.src〕6/2/202423Tracepro分析功能Tracepro具有強(qiáng)大的分析功能：追蹤光線照度分析，輝度分析CIE色坐標(biāo)，色度分析光強(qiáng)度分析光線資料偏振效應(yīng)仿真模擬6/2/202424Tracepro分析功能追蹤光線

RaytraceOptions光線模擬的環(huán)境參數(shù)設(shè)定，其中有光源的波長(zhǎng)，光源的單位，熱環(huán)境系數(shù)等。

6/2/202425Tracepro分析功能照度分析參數(shù)設(shè)置如圖：照度分析的參數(shù)設(shè)置表。Smooting選定將光斑的顯示更加平滑MapCount是照度計(jì)算點(diǎn)的數(shù)目，當(dāng)計(jì)算點(diǎn)的數(shù)目增大到一定程度時(shí)，照度值也不再變化，此時(shí)得到適宜的模擬值6/2/202426Tracepro分析功能照度分析如圖，一個(gè)LED光源投射在1米處的光斑照度效果圖。在圖的下方注明模擬結(jié)果：最大照度，平均照度，接受面接受到的光通量參數(shù)。6/2/202427Tracepro分析功能光強(qiáng)分析參數(shù)設(shè)置方向參數(shù)的設(shè)置NormalVector主方向光源投射的方向，輸入不同的數(shù)值，軟件會(huì)通過坐標(biāo)自動(dòng)的計(jì)算出該方向。UpVector參考方向與主方向垂直6/2/202428Tracepro分析功能光強(qiáng)分析參數(shù)設(shè)置光強(qiáng)分析的參數(shù)設(shè)置Smooting設(shè)定光強(qiáng)分析的區(qū)間大小，設(shè)置的數(shù)目卻大，分析的區(qū)間越小。當(dāng)數(shù)目增大到一定程度時(shí)，配光曲線的光強(qiáng)不再變化，此時(shí)得到適宜的模擬值。6/2/202429Tracepro分析功能光強(qiáng)分析極坐標(biāo)配光曲線如圖，一個(gè)LED光源的極坐標(biāo)配光曲線圖。在圖的下方已注明模擬的結(jié)果：效率，接受到的光線數(shù)目，最大光強(qiáng)，接受到的光通量。6/2/202430Tracepro分析功能光強(qiáng)分析直角坐標(biāo)配光曲線6/2/202431設(shè)計(jì)要求：光源：CreeLEDQ4110lm光斑要求：1米處最大光斑直徑不于小1米，中心光斑直徑不于小0.12米照度要求：1米處最大照度要到達(dá)4000lux透明件：3mm鋼化玻璃反光杯尺寸：25*20mm分析設(shè)計(jì)要求光源總光通量110lm半光強(qiáng)角度110度配光截光角不應(yīng)小于27度半光強(qiáng)角不小于6度照度中心光強(qiáng)為4000cd通過分析，可以得出：設(shè)計(jì)需要一個(gè)聚光的反光杯，且反光杯的口徑與深度的比值接近于1.Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例6/2/202432Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)入光源Insert>source6/2/202433Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例建立模型Insert>Reflectior6/2/202434Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例建立好模型后，需要通過ApplyProperties來為模型添加外表屬性。點(diǎn)擊導(dǎo)航區(qū)中模型的名字，然后鼠標(biāo)右鍵，選擇ApplyProperties，在ApplyProperties中選擇Surface。在Surface的下拉表格中有多種反射面模式，可以根據(jù)自己的需要選擇適宜的反射面，也可以點(diǎn)擊ViewDate，自定義反射面的屬性。如圖：自定義一個(gè)反射系數(shù)為0.7的反射面。光線打在此面上后，將有70%的光線被反射。6/2/202435Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例反光杯建好后，材料屬性也定義完畢，需要根據(jù)要求在反光杯的前方添加3mm的鋼化玻璃。6/2/202436Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例模型添加完畢后，最后需要添加一個(gè)接受平面。接受平面可以根據(jù)實(shí)際需要定義它的大小，位置。模擬完畢后，我們可以從接受平面上得到有效光效，光斑效果等模擬結(jié)果。

首先，InsertPrimitiveSolide，添加接受平面。其次，將接受平面用過ApplyProperties中Surface定義為PerfectAbsorber。最后，點(diǎn)擊，開始模擬。6/2/202437Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例查看模擬結(jié)果極坐標(biāo)配光曲線從模擬的結(jié)果中可以得出，燈具效率為61%，最大光強(qiáng)1438.7cd6/2/202438Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例查看模擬結(jié)果直角坐標(biāo)配光曲線從模擬的結(jié)果中可以得出，半光強(qiáng)角為6度。6/2/202439Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例查看模擬結(jié)果光斑照度從模擬的結(jié)果中可以得出，1米處光斑的直徑略大于1米，中心的最大照度為1076lx，平均照度16.2lx。6/2/202440Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例分析結(jié)果上述的模擬結(jié)果，光源的光通量為26.4lm。當(dāng)光源的光通量為120lm時(shí)，半光強(qiáng)角不變，光斑的大小尺寸不變，中心光強(qiáng)為6086.8cd，1米處最大照度為4552lx。比照設(shè)計(jì)要求，符合設(shè)計(jì)需要，設(shè)計(jì)完畢。

6/2/202441Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)要求：光源：歐司朗雙端金鹵燈250WHQI-TS250W/NDL光斑要求：矩形光斑照度要求：50米處，半徑5米范圍內(nèi)最小照度80lx〔4個(gè)燈頭〕透明件：3mm鋼化玻璃反光杯尺寸：口徑不大于180mm分析設(shè)計(jì)要求光源總光通量22000lm配光截光角不應(yīng)小于27度半光強(qiáng)角不小于6度照度中心光強(qiáng)大于2000000cd有中心光強(qiáng)非常高，所以，反光杯一定要聚6/2/202442Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)入光源翻開已經(jīng)建好的光源文件6/2/202443Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例建立模型Insert>ReflectiorFrontdepth代表燈具到口徑的距離Backdepth代表燈具到底部的距離Focallen代表兩個(gè)面的不同曲率6/2/202444Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例建立好模型后，需要通過ApplyProperties來為模型添加外表屬性。點(diǎn)擊導(dǎo)航區(qū)中模型的名字，然后鼠標(biāo)右鍵，選擇ApplyProperties，在ApplyProperties中選擇Surface。在Surface的下拉表格中有多種反射面模式，可以根據(jù)自己的需要選擇適宜的反射面，也可以點(diǎn)擊ViewDate，自定義反射面的屬性。如圖：自定義一個(gè)反射系數(shù)為0.7的反射面。光線打在此面上后，將有70%的光線被反射。6/2/202445Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例反光杯建好后，材料屬性也定義完畢，需要根據(jù)要求在反光杯的前方添加3mm的鋼化玻璃。6/2/202446Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例此外，我們對(duì)反光杯做一個(gè)布林運(yùn)算，在反光杯的兩壁上為光源開出一個(gè)位置。6/2/202447Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例模型添加完畢后，最后需要添加一個(gè)接受平面。接受平面可以根據(jù)實(shí)際需要定義它的大小，位置。模擬完畢后，我們可以從接受平面上得到有效光效，光斑效果等模擬結(jié)果。

首先，InsertPrimitiveSolide，添加接受平面。其次，將接受平面用過ApplyProperties中Surface定義為PerfectAbsorber。最后，點(diǎn)擊，開始模擬。6/2/202448Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例查看模擬結(jié)果極坐標(biāo)配光曲線從模擬的結(jié)果中可以得出，燈具效率為63%，最大光強(qiáng)26463cd6/2/202449Tracepro設(shè)計(jì)實(shí)例查看模擬結(jié)果