华中科技大学文华学院毕业设计(论文)
3 光源设计软件TracePro简介
3.1 TracePro简介[16]
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TracePro是美国Lambda Research Co．所开发的一套光学仿真软件，是一套普遍用于照明系统、光学分析、辐射度分析及光度分析的光学仿真软件。与其它的光学设计软件相比，Trace Pro既具有真实立体模型的建模方法，又兼具强大的光学分析功能。尤为可贵的是，它是第一套以符合工业标准的ACIS(立体模型绘图软件)技术为核心的光学软件。
到目前为止，Lambda Research Co.已经推出TTracePro的四种版本，如下所述。 ●Rc：只能模拟反射式照明系统；
●Lc：可以分析较少量组件数与光源数的发光及照明系统； ●Standard：标准配置，可分析大部分照明及光学系统；
●Expert：增加RepTile（鳞甲）功能，方便设计多且重复的物件(Object)，如菲涅耳透镜（Fresnel Lens）。其中，RepTile是TracePro的一个特别算法，能定义数千甚至数百万表面的特性。此算法能很快的定义表面任一区域，从点、到棱镜、到Fresnel等结构，来漫射、反射或折射进入的光线。Reptile的独特性能在于当光线切入表面时，所计算的是“动态(oN the fly)”表面；而正因为所刨造的是动态的表面，所以RepTile的几何架构并不会存成CAD表面的形式。这样可以节省大量档案空间以及处理光线与数百万表面相切的时间。使得TracePro得以数分钟而非数天的时间来分析背光系统。
TracePro具有广泛的应用领域能模拟所有的类型的显示系统、照明系统，从背光到前光、光管、光纤以及LCD投影系统，目前广泛应用于汽车照明系统（前头等、尾灯、内部及仪表照明）、望远镜、照相机、红外线成像系统、导光管、投影显示系统、背光源系统等。
设计一个照明系统，首要任务是建立一个实体模型，TracePro跟3D实体模型的兼容性非常的高，可以将Auto CAD、Mechanical Desktop、CADKEY等机械制图软件设计的模型直接导入，也可从非ACIS内核的光学设计程序（OSLO、ZEMAX、Code V等）导入光学镜头。除此之外，你也可以自己创建一立体模型，TracePro自带的建模功能，可以建立块，柱，锥，球面和薄板，也允许你建立在光机一体机中常见的光学元件，如菲涅耳透镜（Fresnel lens），反射体（reflector），灯管（tube）等。一些非规则的复杂模型，可通过布尔运算建立，布尔运算包含：相交，相减，联合。通过Sweep（填充延伸）和Revolve（旋转）命令对可以模型进行修改。不仅如此，TracePro还具有强大的物件(Object)编辑功能，移动、选装、缩放、剪切、复制、粘贴、插入等操作都非常方便直观，操作风格与Windows基本相同。
作为光学仿真软件，实际物体与仿真结果中的光线的分布与光强一致或基本相同，才有实际意义。TracePro用“普适光线追迹”技术来追迹光线，这种技术允许你引入光线到一个模型，而在物件和表面相交处并没有引起额外的损失。在每个交点，个体光线
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遵从吸收、反射、折射、衍射和散射定律。符合实际的光路走向，使所设计的模型都能正确的分析出来。
Trace Pro同时还具有强大的光学分析功能。分析菜单提供多种方法来显示光线追迹数据。Displaying Rays（显示光线）和Ray Sorting（选择光线），让你观察数据是否是你期待的结果。Irradiance Maps（光照分析图）、Ray Tables（入射光线表格）和Polarization Maps（光偏正分析图）提供每一个表面的模拟结果。Candela Plots（光强分布图）显示模型中光线数据的角度分配。Volume Flux Viewer（光通量）能够观察模型内部的流量分布。Reports Menu（报告菜单）帮助你完成分析光线数据和模型的多种报告形式。Tools(工具)菜单包括附加的功能来帮助你完成光线追迹结果。
3.2 TracePro操作流程
3.2.1 建立直下式背光源模型 [16][17]
直下式背光源如前文介绍，由反射片、灯光组、扩散板、扩散片、增光片等组成，在本设计中，我先用TracePro模拟设计BLU的各个组成部分，再将各个部分搭建在一起。当然你也可以在同一文档中搭建BLU的元件，我采用分散设计，最终搭建的方法是为了方便进行后面的分析比较。
打开TracePro，点击桌面TracePro快捷方式或使用开始→程序→TracePro。 创建反射背板。
●从“插入”下拉菜单中，选择“插入基本几何体”命令。
●选择“薄板”模型，输入四点坐标（-442.8,229.075,0）（-442.8,249.075,20）（-442.8，-249.075,20）（-442.8，-229.075,0）。
●点击“插入”，创建薄板1。
图3-1 创建薄板
●选择薄板的表面0，点击右键选择“填充延伸”选项。
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●输入长度=885.6，角度=0；选择自定义拉伸方向（1,0,0）。所得结果如图所示。
图3-2 表面拉伸
●定义反射面板表面属性。选择薄板面0、1、3、4、5，点击右键选择“属性”项，在表面选项卡中，选择Perfect Mirror，点击应用。
图3-3 设置表面属性
●将薄板1重命名为反射背板，这样反射背板就创建完成。 创建灯管组
●从“插入”下拉菜单中，选择“插入基本几何体”命令。
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●选择“圆柱/圆锥”模型，选择圆柱选项，主半径=2，长度=880，底部位置（-442.8,225,4），底部转向（0,90,0），点击“插入”，创建圆柱1。
图3-4 插入圆柱
●新增灯管表面属性。选择圆柱1的表面0，点击右键选择“属性”项，在表面选项卡中，选择Fluor Whie，点击应用。
●新增表面光源属性到灯管。在应用特性对话框中选择“表面光源”选项卡。选择光源形式为光通量，光通量=30流明，总光线数=1000，场角分布为Lambertian发光场型。
●点击“应用”，表面光源创建完成。
图3-5 创建表面光源
●将圆柱1重命名为CCFL，这样单灯管就创建完成。
●40寸TV的背光源用到16根CCFL，接下来创建灯管组。选择CCFL，点击右键，
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选择“移动”选项，点击“相对移动”，输入中心位置（0，-30,0），点击复制。
●重复复制15次，16根灯管就创建完成，结果如图所示。
图3-6 运用位移复制功能创建灯管组
创建扩散板
●从“插入”下拉菜单中，选择“插入基本几何体”命令
●选择“方块”模型，输入X=885.6，Y=498.15，Z=2，中心位置（0,0,21.1），点击插入，创建方块1。
图3-7 插入方块
●设置方块1的材料、表面属性。实际生产中扩散板所用的是散射材料，现在我们要模拟这一散射材料的属性。
●新增散射的表面属性。点击定义→编辑材质→表面材质，进入表面材质编辑器。
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