利用LightTools优化面向制造的设计
想要节省设计非成像系统的时间？LightTools拥有优化面向制造的设计所需的一切
LightTools为非成像系统提供了完整的优化解决方案。在本文中，我们将概述LightTools的优化能力，包括帮助您快速设计背光、光导和自由曲面光学器件等应用的专用功能。
LightTools优化模块：快速获得最符合您目标的设计
LightTools优化模块自动提升任何类型照明系统的性能，为设计人员提供极大的灵活性，可以从数百个系统参数中选择指定为变量、约束和性能标准，以实现所需的系统性能。更重要的是，该模块速度很快：其算法产生快速的收敛结果，从而提高您的优化解决方案成功率，并显著缩短设计周期。
图1.背光显示屏的LightTools优化
与LightTools 3D实体建模环境的完全集成确保了优化模块能够提供实用、真实的解决方案，帮助您创建最符合您独特项目目标和要求的设计。
内置的评价函数支持许多常见照明应用的优化，并加快了优化过程。例如，聚焦评价函数有助于优化指定接收器位置的光学系统照度，而网格评价函数则可以轻松获得所需的光分布。
强强联合：结合参数分析器使用优化
LightTools参数灵敏度分析器提供了实验设计功能，可自动分析系统变量对指定性能指标影响的过程，帮助设计人员快速达到最佳设计解决方案。它是加速优化的非常有效的工具，因为它能快速扫描评价函数空间并选择最佳的起始变量配置。
图2.LightTools参数灵敏度示例模型
主要功能包括支持多种配置、用于非均匀间隔变量状态和非数值变量的参数列表，以及用于详细性能分析的多种图表视图。该工具还支持在变量值更改后或每次评估周期完成后运行脚本。
背光模式优化：优化曲面以实现高空间均匀性
LightTools 背光模式优化 (BPO) 实用程序可以有效优化显示系统的性能，包括曲面面板、背光和导光管。例如，使用该实用程序创建的设计可以贴合汽车仪表板、围绕用户视场旋转，并具有自定义形状——同时还能提供高空间均匀性。
图3.LightTools背光模式优化实用程序
BPO实用程序与LightTools优化模块协同工作，通过改变模式元素的间距或大小来实现所需的输出。用于优化空间均匀性的元素可以是二维或三维（纹理）模式元素。
自由曲面光学设计
LightTools高级设计模块拥有一套专用工具，能够针对各种照明应用，对单面和分面配置中的反射式和折射式自由曲面光学器件进行快速、稳健的建模。与传统光学器件相比，自由曲面光学表面在满足复杂照明要求方面具有诸多优势，例如精确的光控制、创新造型、紧凑的系统尺寸以及高能效。
图4.LightTools中的自由曲面光学设计
高级设计模块利用专有算法，包括来自是德科技LucidShape产品的算法，这些算法基于用户定义的照度和强度模式自动计算和构建光学几何形状。这种独特的功能性方法让设计人员可以自由地专注于整体设计目标，而不是复杂光学元件的实现细节。
高级设计模块的主要功能包括：
自由曲面设计功能，用于对反射式和折射式自由曲面进行建模，这些曲面会自动成形以形成用户指定的光图案。自由曲面设计功能对于具有小型光源（如 LED 和卤素灯）的系统尤其有利。
MacroFocal反射器工具，用于设计多面分面反射器，每个小面具有不同的发散角。在为需要在光束一侧或多侧精确控制光斑或锐利强度截止的应用设计照明系统时，MacroFocal反射器非常有用。应用包括街道照明、户外照明和建筑照明系统。
程序化矩形透镜工具，用于设计具有枕形光学阵列的表面，从而能够在LED灯具和信号照明以及需要光学分布叠加的应用中实现精确的光分布控制。
LED 透镜工具，用于创建各种类型的自由曲面LED聚焦透镜和准直透镜。这些透镜可产生高效率的光纤照明器或高度定向的光分布。
面向可制造性的公差分析
公差分析（也称为tolerancing）对设计人员来说是一个关键工具。公差分析有助于预测光学系统的可制造性并控制制造成本。在照明光学设计中，公差分析对于需要精密制造的系统（如基于LED的导光管、激光雷达和自由曲面照明元件）尤其有用。
图5.LightTools公差分析
LightTools 提供了一个公差管理器，可在设计过程早期洞察潜在问题区域。它还可以用于分析已投入生产的系统，以及基于制造过程中预期引入的误差来预测性能变化。LightTools允许设计人员评估性能、调整所需精度以获得可接受的结果，并预测可制造性和生产良率。
公差管理器是LightTools优化模块的一部分，支持：
灵敏度分析，评估每个性能指标对影响系统的公差变化的敏感程度
交互式公差分析，微调公差限值并即时查看更改的影响
蒙特卡罗公差分析，预测实际制造出的系统性能
导光管设计器
LightTools 导光管设计器工具是优化模块的一部分，它自动化了创建、设计、优化和评估光提取导光管性能的整个过程。它利用特殊算法快速优化沿导光管长度方向的光通量提取的空间均匀性，并确保光线正确导向。它可以创建一个完整的导光管系统，包括光源、带有三维棱柱提取器的导光管、外部反射器和输出接收器。
图6.LightTools导光管亮度分析