LightTools?設計應用系列-
LED
鈦思科技光學部
著者：楊適華（Gore）
ora@https://www.doczj.com/doc/ee9924090.html,
https://www.doczj.com/doc/ee9924090.html,
大綱
?LightTools?簡介
?如何利用LightTools?建構LED ?最佳化設計
?LED 設計應用
LightTools?介紹
?Optical Research Associates
–1963成立
–1997 LightTools?開發
–員工75人、50%以上技術背景人員、14 PHD ?計算方式
–Non-sequential Ray Tracing Software
–3D Object
–Monte Carlo Ray Trace Method
?優點
–LightTools?不僅是分析軟體，也是設計軟體！
–資料庫完整
–可接受COM Interface
–計算速度快
Module Of LightTools?
?LightTools 提供了多樣化的模組：
–Core Module: 互動式3D 立體建模環境
?支援布林運算、巨集語言和COM 介面
–Illumination Module: 提供蒙地卡羅模擬法
?提供點、面、體及資料光源，準確模擬結果
?實境虛擬功能
–Four Data Transfer Module: 支援CAD 數據格式
?標準格式：STEP、SAT、IGES
?特殊應用軟體的格式：CATIA V4、CATIA V5
–Optimization Module: 全新的優化功能
?提供參數控制器，改善系統的效能
–Local Distribution Computing Module: 支援多CPU計算功能–Advance Physics Module: 全新物理特性設定
?提供動態連結檔，彈性設定各種物理特性
選用LightTools?的原因
?LightTools 提供給不同習性的工程師不同的平台–工學院相關工程師可透過GUI 來設計
–理學院相關工程師可藉由API/COM 來設計?LightTools 是一套整合了設計與分析的軟體–可在LightTools 中設計產品
–可在LightTools 中分析產品性能
?龐大的資料庫，減少建模時間、改進模擬準確度?集合了幾十位全球光學資深工程師的經驗–可提供完整的教育訓練
–快速且精確的技術支援
–廣大的使用族群與經驗分享
操作系統的需求
17 吋以上的螢幕，建議解析度為1280 x1024建議使用支援OpenGL 的顯示卡
顯示器
執行LightTools 時需安裝硬體鎖
USB 埠用來安裝軟體
光碟機最小512MB （建議1 GB ）記憶體Microsoft Windows 2000、XP 作業系統Intel Pentium III, Pentium IV, Pentium M, Xeon, or AMD Athlon processors （1GHz 或更高）注意：不支援Intel Itanium 處理器處理器
個人電腦
LightTools?的特色
?模型建構
–CAD 使用者圖形介面（GUI），使用簡單
–能容易的修改建立的元件，包含布林運算
–可以讀取及轉成IGES、STEP 及SAT 檔案格式
–材質：折射率、吸收率、體散射、偏振
–表面：穿透反射吸收、散射、塗膜、偏振、Fresnel loss –“point and shoot”光跡追蹤功能
?照明分析
–各式光源（可自建角度、空間分佈）
–多種觀察方式（照度、强度、輝度和色彩）
–速度快
?傑出的靈活性
–結合指令列和GUI
–軟體搭配，MATLAB、VB、VBA、C++（COM）
LightTools ?的操作介面
功能選單
系統導覽
偏好設定導覽
視窗導覽
錯誤訊息窗
控制台視窗
3D 設計視窗
屬性對話框
指令列
可編輯的COM 介面
?LightTools?可由COM 介面與其它軟體來結合
–MATLAB、VB、VBA、C++…
?也有許多以編輯好的介面供使用
–Utility Library
?7大類的COM 介面
Source Library
Physical Structure
Apodization Library
LED 模型：外型+光源
?封裝透鏡?反射杯?光
源
Package
Lead Frame
Die
Cup
Magnified View of cup/die
and part of lead frame
Cup/Die
Lead Frame Cup
Die
Magnified View
of cup/die
Cup/Die
Epoxy Package
照明分析的基本架構
光
源
接收器
Monte Carlo 計算
光學系統
分析圖表
設計流程
NG
3D實體模型
?以實體物件來表達
–所有特性都可作控制?材質特性
–可建構玻璃和塑膠元件
–折射及吸收的光學特性
?其他可修改部分
–布林運算
–移動、複製、旋轉、尺寸
–參數控制
–膠合、沈浸
–群組
彈性高的布林運算
?LightTools 的布林運算，將會保留所有的資料
–交集、聯集、差集–切角–回覆
Lens Package
有些微的斜率
反射杯與光源可能
不會在中心上
表面可能非亮面
反射杯到透鏡面的距
離是可調整的
不連續面
Epoxy Dome的建立
?材料：Epoxy (1.4～2.0), PMMA
?可利用布林運算Array
+=
建構反射杯
?反射杯的設計可以根據手邊的資料來加以建構?典型的反射杯在底部與邊緣的地方都會
導角
Rounded Matte appearance
~ Lambertian
Relatively Specular
~ Low angle scatterer
Reflector Cup 的建立
?可利用布林運算，將兩個Cylinder 相減
–改變
Taper
L e n g t h
2 x (Radius + 0.1)
2 x Radius Radius x Taper
當兩物件干涉時
?利用沈浸(Immerse) 來避免錯誤情形發生
反射物體
透明物
體
〤錯誤
○正確Immerse “No”
Immerse “Yes”
“Point and Shoot”
?NS Ray Trace
?LightTools?強大且獨特的分析功能
–設計的初期非常實用
–指定起始點、方向、光扇範圍，行進的路線一覽無遺?模型被修改時，光線會立即更新
照明是光学的主要领域之一，并且正在成为越来越重要，很多公司和它们的产品然而，截至目前为止尚未有一个为照明系统设计和分析的商用软件产品的广泛选择，以及那些已经提供可能都难于使用。正因为如此，对照明系统的设计往往是做通过建立原型和测量它们。 在LightTools照明模块已被写入，以填补这个社会上有需要的光照。它通过计算机进行模拟照明系统准确的定量分析，从而帮助您开发照明产品更迅速和更有信心。 什么是LightTools照明模块？ 在LightTools照明模块是一个可选的附加模块向LightTools核心模块。它使用固有的非连续线迹和元素为基础的LightTools建模模拟，以帮助您完成照明系统，包括来源，光学和机械结构。 在LightTools照明模块完全集成在LightTools核心模块，增加新的菜单和命令调色板。因为它是完全集成的，一旦你熟悉了LightTools核心模块，您将很快能够使用后，有关其特殊的特点和要求学习LightTools照明模块。如果您是新的LightTools，我们建议您首先成为熟悉的LightTools核心模块，然后尝试在LightTools照明模块，得到的基本特点和LightTools 的技术，熟悉。 在LightTools照明模块使用非连续的射线追踪。因此，它集成了二维和三维设计视图设计LightTools认为，这两项研究使用非连续的射线追踪。这不是集成了影像路径模块，只使用顺序射线追踪。 照明系统的要素 大部分照明系统具有以下共同特点，所有这些都可以在LightTools照明模块为蓝本。 该系统有一个或更多的光源，通常延长和不均匀，在空间和方位地 用户有必要在分析系统中的几个地点的照度 用户有必要分析远场强度 用户有需要模式不同表面特性，包括菲涅尔损失和散射 用户有一个非连续的光需要跟踪，用蒙特卡罗型概率射线最好跟踪照度计算 · 光源 所有的照明系统至少有一个光源，并可能有几个来源。在LightTools照明模块允许你指定一个来源是无限的。这些来源可以是点源，面三维排放源，排放量或三维来源。 面发射源,可以有空间分布均匀,可以定义和角分布均匀,算法的,或者用户定义的。这些分布可以指定分别为每一个表面的源头体积排放来源是均匀分布的数量或用户定义的，也可以有定义的角分布是均匀或用户。照明光源为模块仿照LightTools照明是光的来源描述更详细研究。 接收机 所有的照明系统至少有一个表面照度在其中的利益（它可能是远场），并可能有几个这样的接收器。在LightTools照明模块允许你指定一个无限数量的接收器。光照接收机作为模块仿照LightTools照明是接收机更详细描述 表面性质 在LightTools核心模块，您可以指定每个任何物体表面三维固体表面性质分开。这些属性包括屈光模式（折射，公路货运，反映等）以及表面处理（衍射，散射等）。光学对象，这些属性可以指定单独的表面上不同的区域 蒙特卡罗光线追踪 在LightTools照明模块照明分析是基于蒙特卡罗光线跟踪。该方法从随机挑选的痕迹点的射线所需的数字（可以是几千甚至几百万的射线）对地表，或在数量，来源（或来源）和空间将随机选择angles。作者的出发点和线方向选择是基于描述光源的发光特性的概率函
LightTools 简介 LightTools 是一个全新的具有光学精度的交互式三维实体建模软件体系，提供最现代化的手段直接描述光学系统中的光源、透镜、反射镜、分束器、衍射光学元件、棱镜、扫描转鼓、机械结构以及光路。由于LightTools 把光学和机械元件集合在统一的体系下处理，并配有“放置”光源、发射光线的非顺序面光线追迹的强大功能，使它在系统初步设计、复杂系统设计规划、光机一体设计、杂光分析、照明系统设计分析、单位各部门间学术交流和数据交换、课题论证或产品推广等各环节中均可发挥重要的作用，成为人们理想的工具。 LightTools 简介 美国Optical Research Associates (ORA?) 公司以研制国际领先的CODE V? 光学工程软件而著称于世。1995年，该公司根据用户需求和计算机技术的发展，隆重推出最新产品—光学系统建模软件LightTools，马上得到各国用户的欢迎和好评，并获得国际大奖。1997年，ORA 又研制成功与LightTools 主体程序配套使用的Illumination 模块，圆满地解决了照明系统的计算机辅助设计问题。 其中的主要功能简单介绍如下： 系统建模 提供多种展现系统光机模型的方式和人机交互的手段。使用者可直接在系统的二维、三维线框图或三维实体模型图上进行各种操作。方便易用的图形交互式建模和修改功能包括元件或元件组的放置、移动、旋转、复制和缩放。操作时既可用鼠标以实时观察修改造成的效果，也可用键盘以输入准确的数据。透镜、反射镜和棱镜等光学元件及各种机械件可以极快地以图形方式“画入”系统。系统数据可以用表格和元件详情对话框的形式列出和修改。所有上述各种输入方式同时并存，可交替使用。 光机一体化设计 光学和机械元件的形状的描述是通过对软件提供的一组尺寸可变的基本实体模型做布尔运算（与、或、异等等）实现的。这些光学或机械部件的形状虽然可能非常复杂，但均可以在软件中得到精确的展现和描绘，并以光学精度进行光线追迹。遮光罩、镜筒和产品结构的设计均将大大得益于这种光机一体的考虑方法和非顺序光线追迹提供的大量信息。 复杂光路设置 在光学设计中，LightTools 可以和ORA 公司研制的CODE V 软件配合使用。特别是在多光路或折迭光路系统、带有棱镜或复杂曲面的系统的光路设置和视觉建模型验证中，LightTools 将发挥重要作用。有了LightTools，设计人员完全可以摒弃过去为了简化问题而采用的一些传统技巧，如符号规则、用多通道定义模拟变焦功能、把反射镜和棱镜展开成平板、略去非光学面和机械结构的影响、人为简化光瞳形状，等等。
并行程序设计开题报告 院系：信息技术科学学院 成员：王亚光2120100319 田金凤1120100119 题目：串匹配算法KPM和矩阵运算的并行算法实现与分析
1.文献综述 1.1消息传递并行程序设计(MPI)介绍 (1)M assage P assing I nterface:是消息传递函数库的标准规范，由MPI论坛开发，支持Fortran和C (2)一种新的库描述，不是一种语言。共有上百个函数调用接口，在Fortran 和C语言中可以直接对这些函数进行调用 (3)MPI是一种标准或规范的代表，而不是特指某一个对它的具体实 (4)MPI是一种消息传递编程模型，并成为这种编程模型的代表和事实上的标准 (5)指用户必须通过显式地发送和接收消息来实现处理机间的数据交换。 (6)在这种并行编程中，每个并行进程均有自己独立的地址空间，相互之间访问不能直接进行，必须通过显式的消息传递来实现。 (7)这种编程方式是大规模并行处理机（MPP）和机群（Cluster）采用的主要编程方式。 (8)并行计算粒度大，特别适合于大规模可扩展并行算法，由于消息传递程序设计要求用户很好地分解问题，组织不同进程间的数据交换，并行计算粒度大，特别适合于大规模可扩展并行算法。 (9)消息传递是当前并行计算领域的一个非常重要的并行程序设计方式。 (10)高可移植性。MPI已在IBM PC机上、MS Windows上、所有主要的Unix 工作站上和所有主流的并行机上得到实现。使用MPI作消息传递的C或Fortran 并行程序可不加改变地运行在IBM PC、MS Windows、Unix工作站、以及各种并行机上。 1.2串匹配算法 以字符序列形式出现而且不能将这些字符分成互相独立的关键字的一种数据称之为字符串（Strings）。字符串十分重要、常用的一种操作是串匹配（String Matching）。串匹配分为字符串精确匹配（Exact String Matching）和字符串近似匹配(Approximate String Matching)两大类。字符串匹配技术在正文编辑、文本压缩、数据加密、数据挖掘、图像处理、模式识别、Internet信息搜索、网络入侵检测、网络远程教学、电子商务、生物信息学、计算音乐等领域具有广泛的应用。而且串匹配是这些应用中最好时的核心问题，好的串匹配算法能显著的提高应用的效率。因此研究并设计快速的串匹配算法具有重要的理论价值和实际意义。 串匹配问题实际上就是一种模式匹配问题，即在给定的文本串中找出与模式串匹配的子串的起始位置。本文对已有的基于分布存储系统上的并行的串匹配算法（KMP）进行了分析和实现，并与串行的算法进行了比较。KMP算法首先是由D.E. Knuth、J.H. Morris以及V.R. Pratt分别设计出来的，所以该算法被命名为KMP算法。KMP串匹配算法的基本思想是：对给出的文本串T[1,n]与模式串P[1,m]，假设在模式匹配的进程中，执行T[i]和P[j]的匹配检查。若T[i]=P[j]，则继续检查T[i+1]和P[j+1]是否匹配。若T[i]≠P[j]，则分成两种情况：若j=1，则模式串右移一位，检查T[i+1]和P[1]是否匹配；若1 Introduction Backlights are used for compact, portable, electronic devices with flat panel Liquid Crystal Displays (LCDs) that require illumination from behind. Applications include devices as small as hand-held palm pilots and as large as big-screen TVs. Goals for backlight design include low power consumption, large area with small thickness, high brightness, uniform luminance, and controlled viewing angle, either wide or narrow. To achieve these challenging design goals with a cost effective and timely solution, it is necessary to use computer-aided optical design tools to expedite the design. This paper describes fea-tures in ORA’s LightTools? illumi-nation design and analysis software that enable the development of state-of-the-art backlight designs. Optical Design and Analysis Tools for Backlights Illumination or lighting systems take light from one or more sources and transform it in some way to produce a desired light distribution over an area or solid angle. Illumination design software must be able to model the geometric and optical properties of different types of light sources and transforming elements, and it must also be able to evaluate the paths of light using optical ray tracing through the model to calcu-late the final light distribution.The light distributions are calculated using Monte Carlo simulations to calculate illuminance, luminance, or luminous intensity over the desired areas and/or angles. Rays are started from random locations and direc- tions from the source(s), traced through the optical system, and col- lected on receivers. Illuminance can be calculated for rays collected on surface receivers and intensity for rays collected on far field receivers. By defining a luminance meter for surface receivers, the spatial or angular variation of luminance can be calculated from that surface. In some cases, it may be important to analyze the chromaticity of a dis- play. The spectral energy distribu- tion of the sources (such as LEDs) can be specified. The output of CIE coordinates, together with corre- lated color temperature (CCT), quantifies the colorimetric behavior of the display. An RGB photorealis- tic rendering of the display output can also be generated. All of these analyses are available in LightTools. Aspects of backlight displays make particular demands on illumination analysis software. As will be dis- cussed, the means by which light is extracted from a backlight relies on either dense patterns of paint dots or patterned microstructures. Model- ing microstructure arrays in particu- lar can result in extremely large model sizes if created explicitly as a CAD model. LightTools provides the capability to define arrays of 3D textures that ray trace and render accurately but are not explicitly con- structed as part of the geometric model, thereby resulting in much smaller model sizes and much faster ray tracing. A second aspect of backlight analy- sis involves ray splitting and scatter- ing from the surfaces of the light guide. Because Monte Carlo simu- lations are used to analyze the illu- mination performance, a potentially large number of rays must be traced to get sufficient accuracy for com- parison of designs. It is most effec- tive to trace rays that carry most of the flux. This can be achieved by using probabilistic ray splitting to trace the paths with the most flux, and allowing use of aim areas or solid angles for scattering surfaces to direct scattered light in “important” directions (i.e., toward the display observer). What is a Backlight? A typical backlight consists of a light source, such as a Cold Cathode Fluorescent (CCFL) or Light Emit- ting Diodes (LEDs), and a rectangu- lar light guide, which is also referred to as a light pipe. Other elements than can be used include a diffuser, which enhances display uniformity, and a brightness enhancement film (BEF), which enhances display brightness. The light source is usually located at one edge of the light guide to mini- mize the thickness of the display. Edge lighting typically uses total internal reflection (TIR) to propa- gate light along the length of the dis-Optical Design Tools for Backlight Displays 并行实验报告 一、积分计算圆周率 1.1 积分计算圆周率的向量优化 1.1.1 串行版本的设计 任务：理解积分求圆周率的方法，将其用C代码实现。 注意：理论上，dx越小，求得的圆周率越准确；在计算机中由于表示的数据是有精度范围的，如果dx太小，积分次数过多，误差积累导致结果不准确。 以下为串行代码： #include { int dx; double pai; double start,finish; dx=N; start=clock(); pai=get_pi(dx); finish=clock(); printf("%.8lf\n",pai); printf("%.8lfS\n",(double)(finish-start)/CLOCKS_PER_SEC); return 0; } 时间运行如下： 第一次：time=0.02674000S 第二次：time=0.02446500S 第三次：time=0.02402800S 三次平均为：0.02508S 1.1.2 SSE向量优化版本设计 任务：此部分需要给出单精度和双精度两个优化版本。 注意： （1）测试均在划分度为10的7次方下完成。 以下是SSE双精度的代码： #include [说明]lighttools中文说明 第一章介绍 翻译:郑一狼 照明作为光学领域中的一个重要部分，对于很多公司和它们的产品来说正变得越来越重要。可是，直到现在对于照明系统设计和分析来说还没有可供广泛选择的专业软件，能够应用于照明系统的软件也很难使用。正因为如此，目前照明系统的设计通常是建立系统的模型然后测试此模型。 LightTools的照明模块是为了满足照明行业的需要而编写的。它通过计算机建模对照明系统进行精确的定量分析，从而帮助你更加快速有效的开发照明产品。 一.什么是LightTools照明模块, LightTools照明模块是LightTools核心模块的可选的扩展模块。它使用非序列性光线追迹并且基于元件进行建模，帮助你模拟完整的光学系统，包括系统的光源、光学元件和机械结构。 LightTools照明模块完全与LightTools核心模块相结合，并且添加了新的菜单和命令。因为两个模块是相互结合的，一旦你熟悉了LightTools核心模块，那么在你了解了LightTools照明模块的一些特性后，将很快能够使用LightTools照明模块。如果你是使用LightTools的新手，那么我们推荐你在学习LightTools照明模块之前先熟悉LightTools核心模块，以此来熟悉LightTools的基本特性和操作。 LightTools照明模块使用非序列性光线追迹，这点和2D及3D设计视图是一致的，但是和Imaging Path模块不一样，Imaging Path模块只使用序列性光线追迹。 二(照明系统基础 大部分照明系统拥有以下这些特性，所有以下这些特性都可以在LightTools 中被模拟。 , 系统有一个或更多的照明光源，通常成一定角度并且不 均匀地分布在三维空间中。 , 我们需要在系统的若干位置分析照度。 , 我们需要分析远场的发光强度。 , 我么需要创建不同的曲面属性，包括菲涅尔损失和散射 特性。 , 我们需要进行非序列性光线追迹，对于照明计算可能更 适宜使用蒙特卡洛类型随机光线追迹。 1) 光源 任何一种照明系统至少要有一个光源，或者有几个光源。 LightTools照明模块允许你指定无限多个光源。这些光源可以是点光源、三维面光源或者三维立体光源。 面光源可以有一个统一的或者用户定义的空间分布，并且可以有统一的、朗伯的(Lambertian)、或者用户定义的角度分布。可以为光源的每个面单独指定这些分布。 立体光源可以有一个统一的或者自定义的空间分布，并且能够有一个统一的或者自定义的角度的空间分布。 使用LightTools照明模块建立光源模型的细节请参考Light Soruces部分。 2) 接收器 所有的照明系统至少有一个面上的照度很重要(它可能是远场位置的面)，并且可能有相应的若干个这样的接收器。 用OpenMP进行共享内存编程实验报告11123508 盛骁文 实验一：程序5-1 一个使用OpenMP的”hello world”程序 源代码： #include 实验心得：有多个线程运行程序，线程会竞争访问标准输出，因此不保证输出会按线程编号的顺序出现，输出可能是任何其他的线程编号的排列。 实验二：程序5-2 第一个OpenMP梯形积分法程序 源代码： #include 第一章介绍 翻译：郑一狼 照明作为光学领域中的一个重要部分，对于很多公司和它们的产品来说正变得越来越重要。可是，直到现在对于照明系统设计和分析来说还没有可供广泛选择的专业软件，能够应用于照明系统的软件也很难使用。正因为如此，目前照明系统的设计通常是建立系统的模型然后测试此模型。 Li gh tT oo ls的照明模块是为了满足照明行业的需要而编写的。它通过计算机建模对照明系统进行精确的定量分析，从而帮助你更加快速有效的开发照明产品。 一.什么是L i gh t To o l s照明模块？ Li gh tT oo ls照明模块是L i gh tT oo ls核心模块的可选的扩展模块。它使用非序列性光线追迹并且基于元件进行建模，帮助你模拟完整的光学系统，包括系统的光源、光学元件和机械结构。 Li gh tT oo ls照明模块完全与Li gh t To ols核心模块相结合，并且添加了新的菜单和命令。因为两个模块是相互结合的，一旦你熟悉了Li gh tT oo l s核心模块，那么在你了解了Li gh t To ol s照明模块的一些特性后，将很快能够使用L ig ht To ol s照明模块。如果你是使用L i g h t T o o l s的新手，那么我们推荐你在学习L i gh tT oo l s照明模块之前先熟悉Li g ht To ol s核心模块，以此来熟悉Li gh tT oo l s的基本特性和操作。 Li gh tT oo ls照明模块使用非序列性光线追迹，这点和2D及3D设计视图是一致的，但是和I ma gi ng Pa th模块不一样，I m ag in g P a th模块只使用序列性光线追迹。 二．照明系统基础 大部分照明系统拥有以下这些特性，所有以下这些特性都可以在Li gh tT oo l s中被模拟。 ●系统有一个或更多的照明光源，通常成一定角度并且不 均匀地分布在三维空间中。 ●我们需要在系统的若干位置分析照度。 ●我们需要分析远场的发光强度。 ●我么需要创建不同的曲面属性，包括菲涅尔损失和散射 特性。 ●我们需要进行非序列性光线追迹，对于照明计算可能更 适宜使用蒙特卡洛类型随机光线追迹。 1)光源 任何一种照明系统至少要有一个光源，或者有几个光源。L i gh tT oo ls照明模块允许你指定无限多个光源。这些光源可以lighttools背光源设计实例
OpenMP并行实验报告
[说明]lighttools中文说明
并行程序设计导论实验报告11123508盛骁文
lighttools中文说明
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