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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 .S6u{B  
    z]V%&f  
    本文您将会学到如下内容: C]f`  
    透镜基本参数输入; \Um &  
    优化变量与评价函数设定; wRCv?D`vV  
     优化; ,UA-Pq3 }  
     照度分析; uJ:SN;  
    (oG-h"^/  
    2. 操作流程 0{k*SCN#  
    713)D4y}  
    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。 `*ml/% \  
    >>I~v)a>w  
    m`lxQik  
    ([Da*Tk*  
    2) 创建透镜 =JM !`[  
    T/YvCbo  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens (q+EP(Q  
    UPr8Q^wm  
    '"4S3Fysm  
    -6yFE- X/  
    3) 输入透镜参数 :h!&.FB  
     cq,8^o&  
    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; us2RW<Oxv  
    :WM[[LOaC  
    R;3Tyn+  
    .0ExHcr  
    x/]]~@:  
    将第二面的圆锥系数改为-1 iO2%$Jw9\  
    \|< 5zL  
    4) 创建LED光源  0%OV3`  
    8^U+P%  
    j{: >"6  
    光源类型为Random plane ; 5.o{A#/NTl  
    光线数为10000; "i1r9TLc  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; 0<4Sw j3s7  
    形状选为椭圆; SBog7An9SI  
    |.;LI= CT  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. 2[e^mm&.   
    半径选择60度 k,M %"FLQ  
    类型选择 Lambertian lRr={ >s  
    形状选择 Elliptical uNS ]n}  
    Vv<Tjr  
    波长选择默认默认波长 \Bg?QhA_D  
    Power默认为1 watts 0f]LOg  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm D@ R>gqb  
    S mjg[  
    $Eh8s(  
    LED光源设定办法 tiHP? N U  
     ET:B"  
    .V'=z|   
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) |v?*}6:a  
    "JBTsQDj!  
    tc4"huG  
    波长设定,颜色选为绿色 xZpGSlA  
    W%.ou\GN^t  
    Btu=MUS  
    功率设定(在Power units选择Watts) vi-mn)L6#  
    'V-_3WWxU  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane ?RI&7699+  
    SWZA`JVK  
    5Z@~d'D  
    创建平面探测器(plane) Ei& Z  
    $Afw]F$  
    0A. PfqYi  
    r|!r!V8j  
    6) 创建分析面 &:MfLD J  
    6;^ e  
    [WxRwE  
    `E4OgO  
    光线滤光器设置 jh3X G  
    UC{Tmf  
    7) 执行光线追迹 sM0o,l(5  
    i rRe}  
    MV.$Ay  
    sKU?"|G81G  
    v?S~ =$.  
    LG6k KG  
    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。 ;p U=>  
    'CkN  
    60`4 _Uy]_  
    8) 优化设定 ;?`l1:C5)  
    <Z6tRf;B  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 { 95u^S=  
    fL7u419=  
    ?*ni5\y5o  
    -jJw wOm  
    vs|_l!n3  
    定义变量
    5/{";k)L+  
     #Lq{_Y  
    x22:@Ot6  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) YKZk/m&H  
    ])YGeY(V0+  
    O alBr?^  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) <y30t[.E6  
    Zagj1 OV|  
    9) 优化 Q'mLwD3>  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 6QC=:_M;  
    ^Nu0+S  
    !Ui"<0[,  
    ZO!  
    Q:#Kt@W  
    优化结束后会弹出如下报告 &D[pX|!  
    !^ /Mn  
    yXdJ5Me(T  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 49("$!  
    cx(W{O"Jb  
    10) 光线追迹与结果分析 Q4&|^RLLG  
    O^AF+c\n  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    qXQ/M]  
    1p[Z`m*9  
    /K WR08ftp  
    U =G^w L  
    优化后透镜的面型如下: .PhH|jrCW^  
    透镜渲染效果
    Qf}^x9'  
    A,2dK}\>  
     
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