毛書哲 曾維友 陳偉 周小紅

摘 ?要：隨著社會的發(fā)展，如何節(jié)約能源是人們面臨的嚴(yán)峻問題。提高光源的聚光效果便是節(jié)約能源的一種體現(xiàn)，照明工具是由光源和反光杯組成。本文利用光學(xué)設(shè)計軟件Tracpro來設(shè)計一種輔助照明的反光杯，并通過仿真分析并進(jìn)行優(yōu)化，以此來提高光能的利用效率，實現(xiàn)照明效果的提升。

關(guān)鍵詞：反光杯;LED;TracePro

1.Tracepro簡介

TracePro是一種光學(xué)分析軟件。它把建模實體和光學(xué)分析緊緊結(jié)合在一起，實現(xiàn)了建立模型、屬性定義、仿真分析、優(yōu)化處理于一體的功能。依照光的反射與折射的光學(xué)特性，進(jìn)行光線追跡，計算光通量，分析幅度與光度圖，以此來判斷建立模型的優(yōu)劣。是一個能為光學(xué)設(shè)計人員節(jié)約大量時間的軟件。

在TracePro完成一個新的項目所需要的操作如下：

（1）建立幾何模型。第一步是插入一個或多個幾何元件，分別設(shè)置其尺寸參數(shù)，使它們組成所需要分析的系統(tǒng)。

（2）定義屬性。對第一步建好的元件的屬性進(jìn)行定義，不管是材料屬性還是表面屬性都要定義成系統(tǒng)所需要的特性，例如光源就定義為表面光源、反光杯的內(nèi)表面就定義成所需的材料特性。（3）應(yīng)用屬性。將上訴所定義的屬性應(yīng)用到與之相對應(yīng)的元件上去。

（4）追跡光線。進(jìn)行光線追跡之前，要在格點光源、表面光源和檔案光源這三種光源之中確定你要追跡的光源，這樣系統(tǒng)才會把相應(yīng)的光源的光線導(dǎo)入系統(tǒng)，才能進(jìn)行下一步。

（5）分析。完成光線追跡之后，進(jìn)入分析階段。可以就輻照度圖、光照度圖、坎德拉圖和光通量圖等進(jìn)行分析來辨別系統(tǒng)的好壞。

3.設(shè)計及分析

在Tracepro中建立模型并進(jìn)行光線追跡。

在Tracepro頂部菜單欄中點擊插入，選擇反射鏡選項，進(jìn)入插入反射器界面，點擊二次曲面反射器欄。在形狀選項中選取拋物面，在計算選項中選擇半徑，厚度填入0.5mm、長度設(shè)為15mm、開孔半徑為3mm、直徑填入31mm、原點位置坐標(biāo)為（0、0、11），焦距自動計算為4mm。點擊插入，建立如圖1所示反光杯模型。

完成光線追跡后，直接在工具欄中點擊輻照度分析圖圖標(biāo)，可以看到輻照度分析圖，選中輻照度分析圖點擊右鍵進(jìn)入輻照度/光照度 分析圖選項（O）來對參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。在分析項目中選擇輻照度、描繪光線處選擇入射、在顯示選項中勾上平滑化、梯度顯示及剖面曲線，在平滑效果處設(shè)置為30。圖形顏色處有很多種可供選取，最常用的色彩效果是彩虹輻照度分布圖和灰度輻照度分布圖。如圖2所示。

通過輻照度分析圖可以看出圖中光斑圓滑、集中且沒有缺口，這意味著反光杯反射的光束非常集中、均勻，聚光效果非常好。

參考文獻(xiàn)

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