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    [技术]FRED应用:准直透镜模拟与优化 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-03-01
    1. 摘要 15COwc*k  
    dU,/!|.K  
    本文您将会学到如下内容: \MU4"sXw  
    透镜基本参数输入; 4J  s>yP  
    优化变量与评价函数设定; ag6S"IXh  
     优化; S<TfvQ\,"@  
     照度分析; 3; A1[E6K  
    ?~!h N,h  
    2. 操作流程 X^ovP'c2  
    g!$ "CX%8  
    1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 L>B0%TP^  
    p: o*=  
    .#X0P=  
    f5N~K>  
    2) 创建透镜 2.6,c$2tB  
    U+KbvkX wj  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens B~^\jRd "  
    gU`QW_{  
    &+\wYa,  
    *G9;d0  
    3) 输入透镜参数 ^/c|s!U^  
    @:Ns`+ W*  
    两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; er53?z7zP.  
    zVIzrz0  
    ?F-,4Ox{/  
    ]C!u~A\jq  
    Ac|`5'/Tx  
    将第二面的圆锥系数改为-1 eu# ||  
    _?{2{^v  
    4) 创建LED光源 VAq:q8(K  
    dgO2fI  
    nP}/#Wy  
    光源类型为Random plane ; !54%}x)3  
    光线数为10000; sIy  LW  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; O @w=  
    形状选为椭圆; uuq?0t2Z  
    XLtuck  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. <Sz9: hg-  
    半径选择60度 G^+0</Q  
    类型选择 Lambertian L9x,G!  
    形状选择 Elliptical `q F:rQ  
    iB\d `NUf  
    波长选择默认默认波长 l!oU9  
    Power默认为1 watts =%a.C(0&G  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm w'UP#vT5&  
    9Vp$A$7M  
    "DUL} "5T  
    LED光源设定办法 ddw!FH2W (  
    Q[}mH: w  
    +'[iyHBJ  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) *bR _ C"-  
    a1?Y7(alPU  
    ;$W|FpR2  
    波长设定,颜色选为绿色 sUg7  
    a+ ]@$8+  
    9{+B l NZ  
    功率设定(在Power units选择Watts) d@C93VYp  
    RNm/&F1C$  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane /ZAEvdO*P  
    Orz Dr  
    \wTW hr0  
    创建平面探测器(plane) ~V(WD;Mk  
    r=s7be  
    zg)]:  
    xNT[((  
    6) 创建分析面 Lw3Z^G  
    &Uzg&eB  
    :g][99  
    q'PA2a:  
    光线滤光器设置 _m;Y'  
    qg+ 8i9Y!  
    7) 执行光线追迹 N8:vn0ww  
    `?~pk)<C].  
    SC'fT!  
    U*)pUJ{&t  
    !)ee{CwNc  
    94H 6`  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 g&v2=&aj  
    92XzbbLp  
    yY8q{\G  
    8) 优化设定  E{h   
    z~Gi/Ln  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 Fz-Bd*uS  
    !MoGdI-<r[  
    \  VJ3  
    ]5B5J  
    )| 3?7?X  
    定义变量
    2}t2k>  
    |_Z(}% <o  
    i{xgygp6f  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) |6$6Za]:  
    CsXIq.9  
    W$  M4#  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) h8Kri}z;M  
    , LX]  
    9) 优化 _z~|*7@  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 tyNT1F{  
    a*! wiTGf  
    ^lf{IM-Y  
    BG/M3  
    ;i>|5tEy  
    优化结束后会弹出如下报告 ,{=#  
    b<NI6z8\  
    yY[N\*P  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 =rGjOb3+  
    ]^p6db zWe  
    10) 光线追迹与结果分析 YR^J7b\  
    {+!m]-s  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    +.:- :  
    .sgP3Ah  
    RdRF~~R%  
    L slI!.(  
    优化后透镜的面型如下: *v_+a:  
    透镜渲染效果
    ".Luc 7  
    h%9#~gJ})  
     
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