LightTools优化教程

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LightTools 优化教程

目录

第一章

开始优化的基本概念

什么是照明设计 结构和要求 软件的用途 什么是优化？ LT 优化

照明系统优化有何特别 LT 优化的特别功能 LT 优化过程中的图表

第二章 优化的光线和光线图

背景：为何通过光线进行优化？ 例 1：优化一个椭圆反射器 主要步骤汇总 细节步骤 更多应用

第三章 噪声优化函数

背景：关于噪声优化函数 选择正确的优化引擎 例 2：LED 功率平衡光管 关于 pikups

步骤汇总（70/30 功率平衡） 细节步骤（70/30 功率平衡） 例 3：一致性的例子 网格细节 更多功能

例 4：使用选择引擎进行优化

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第一章 开始优化的基本概念

这一章我们将要学习一些关于优化的基本概念 目录

什么是照明设计?……………………………………………………………………………………………….1 什么是优化？……………………………………………………………………………………………….1 照明系统优化有何特别 LT 优化的特别功能 LT 优化过程中的图表 什么是照明设计?

照明设计意味着以下几件事，包括基于审美因素的选择和设计；这可能比理解 为发光设计要好。照明设计是一个技术问题，是为了确定需要的光源的组合（通常 在光学软件的帮助下），其他组合以及他们的位置来得到想要的光分布。基于这一性 能，分布是指照度、亮度或光强（或他们的辐射当量），可能包含特殊考虑（例如 CIE 色坐标）。这里有一个典型的目标分布，特殊表面或者区域的照度一致性，或者 根据强度曲线定义的角度分布。另外还有功效要求，即是到达照明区域的所有可探 测的光功率或光通量所占的百分比。

组件和要求

在初始设计阶段，光源可以被定义为点光源或扩展光源（通常使用角度和空间 分布来近似的模拟物理分布），或者更多的细节光源模型可以使用，基于光源组件的 物理模型，或者基于测量数据。组成可以是反射面、透镜、有光滑表面的塑胶块、 毛面或粗糙的表面、或其他的光学或机械组件。这些组件具有一定的尺寸、位置、 放置的角度、材料属性（如反射系数、吸收系数、体散射），面属性如金属镀层或面 散射，面的形状从简单的平板到复杂的样条或者非球面。组件和整个系统可能具有 一定的对称，如旋转或双向对称，这些需要特殊的外形设计，或者可能没有对称需 求。

光源和组件的选择强烈的依赖于性能的要求，以及大小、位置、耗资、能达到的光 功率，或者其他像包装或机械的因素。一般一个设计是在一个以及存在的系统上进 行变异，可能要用到不同的光源（例如用 LED 光源替代已经存在的光源）或者满足 不同的要求（例如一个新加入的非常薄的平面显示器的背光）。这些经常提供一个非 常好的起始点，最起码建立一个基础的几何界面。 软件的性能

LT 照明建模建模软件能相对容易的建立一个虚拟的原型，这个原型通过组合不同光 源和组件得到，并通过照度的模拟进行评估。你可以做不同的改变并在照度分布上 看到他们的效果。到目前为止这些一致都是照明优化的本质---在软件模拟的基础上 对一两个变量的改变进行考察和评估。这些一般比建造物理原型要快，不然会比预 想花去更多的时间，并且得不到最好的解决方案。一些基本规律和使用者的洞察力，

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会使你得到你想要的光线分布，你可能设想通过不同组件参数的组合来达到。对这 种潜在组合进行评估可能需要花费很长的时间。实际上，如果你有三个以上的变量， 未必能在有限的时间内找到解决方案。这就是 LT 优化出现的原因。

什么是优化

自动优化找寻不同参数值的组合来达到最佳性能。优化需要你定义一个或更多的参 数（尺寸、角度、曲率、表面形状的系数或组织多项式等等），这些有利于提高系统 的性能。这个需要你制造一个有效的起始系统模型，还有一个性能测量或者叫做评 价函数（或者误差函数）用于评估一个可能的方案是否够好（通常评估一个单一的 总值，定义值越小越好）。优化允许小于，等于，大于改值的分界线进行限制，例如 你可以设定一个最小值的界限。例如，你可以设置一个最小值的界限，在测量函数 中保持不变。然而你必须确定满足所有界限的方案是存在的；否则你的优化结果可 能不好。

上面的图例虽然只有两个变量（实际问题可能有一个，两个或更多的变量），但常用来说明 一个评价函数有一个谷底区域，它的位置（在这里是 x,y 坐标）由两个变量表示，地形的高 度代表了评价函数的值。注意在局部优化中，为了得到一个更好的方案，起始设计在谷底必 须有一个评价函数值（这里是灯的 x,y 位置）。一旦评价函数和变量被确定，优化过程将反 复运算以得到评价函数最小时的变量值。这可以看做同时对一系列（非线性）的方程进行求