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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 ]~Rho_mq#  
    jZu[n)u'C  
    本文您将会学到如下内容: |U:k,YH  
    透镜基本参数输入; NH[kNi'  
    优化变量与评价函数设定; [`ebM,W  
     优化; Z+*9#!?J  
     照度分析; $njUXSQ;  
    u0JB\)(-/h  
    2. 操作流程 :y'Ah#  
    W>${zVu  
    1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 iFd+2S%  
    /K+r? ]kf  
    Gt\lFQ  
    =2`[&  
    2) 创建透镜 1h^:[[!c  
    4X!/hI=jq  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens 4GkWRu1  
    ]&o$b]  
    )1]ZtU  
    3U<cWl@  
    3) 输入透镜参数 d2*fLEsF  
    P}Gj %4/G  
    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; MUaq7B_>  
    []\+k31D  
    W =D4r  
    T-'OwCB1q  
    y`L>wq,KU  
    将第二面的圆锥系数改为-1 >BV^H.SO|1  
    .N,bIQnj  
    4) 创建LED光源 R4[N:~Z$|  
    (o 5s"b  
    &agWaf1%a  
    光源类型为Random plane ; ST|x23|O]  
    光线数为10000; `fA@hK   
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; d?y4GkK  
    形状选为椭圆; ?k+xSV  
    >Rl"  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. Jz\%%C  
    半径选择60度 qSM|hHDo)  
    类型选择 Lambertian {AhthR%(1  
    形状选择 Elliptical ;!>rnxB?4  
    @bi}W`  
    波长选择默认默认波长 TtJH7  
    Power默认为1 watts 6O7'!@@  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm EGGWrl}1  
    9"N~yKa`"K  
    Z&G+bdA>,  
    LED光源设定办法 l3{-z4mw  
    "SNn^p59k  
    '50OgF'  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) ;o 6lf_  
    WO7z  
    0%32=k7O[  
    波长设定,颜色选为绿色 Mc? Qx  
    L 8c0lx}Nn  
    e|g5=2(Pr&  
    功率设定(在Power units选择Watts) ]V[q(-Jk  
    R6 y#S&]x  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane sSr&:BOsi  
    C1V|0h u  
    2+RUTOv/d  
    创建平面探测器(plane) kYM~d07 V  
    `jDTzhO~  
    ~G)S   
    YC*"Thuu  
    6) 创建分析面 o5u3Fjz3  
    >Ifr [  
    6gkV*|U,e  
    `:ArT}F  
    光线滤光器设置 kS%Ydy#:'  
    TCMCK_SQL  
    7) 执行光线追迹 >>QY'1Eu  
    Vouvr<43o  
    HNb/-e ,"  
    ~Sdb_EZ  
    <3oWEm  
    aKJwofD  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 R]JT&p|w.1  
    vRznw&^E  
    pg6cF  
    8) 优化设定 mWv3!i;G<s  
    g6y B6vk  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 ?L x24*5%  
    kF3k7,.8&  
    e- ~N"  
    dydc}n  
    ~]nRV *^  
    定义变量
    ,D5cjaX<  
    `b?R#:G  
    *~2,/D  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) Tg7an&#  
    ajve~8/&  
    q'+)t7!  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) i9rN9Mq?O  
    j SHk{T!J  
    9) 优化 ['b}QW@Fx  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 {Je[ZQ$  
    dSLU>E3g  
    LY+@o<>  
    *}Xf!"I#]N  
    u :}%xD6  
    优化结束后会弹出如下报告 Zj_b>O-V  
    Eu0akqZ  
    ?K1/ <PE+  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 .[YuRLGz  
    H h4WMZJG  
    10) 光线追迹与结果分析 ]z;P9B3@&  
    87=&^.~`  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    <:_wbVn-  
    cv8L-Z>x.=  
    UJ%R   
    2L!u1  
    优化后透镜的面型如下: .28<tEf  
    透镜渲染效果
    ;:iY)}  
    6=kEyJT'  
     
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