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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 =;H'~  
     vt N5{C  
    本文您将会学到如下内容: mSfhl(<L  
    透镜基本参数输入; VO Qt{v{1|  
    优化变量与评价函数设定; &EPEpN R  
     优化; Ic K=E ]p  
     照度分析; h+UscdU l  
    :RsPGj6   
    2. 操作流程 fF("c6:w(  
    .F2nF8  
    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。 kA4ei  
    FW DuH`-5  
    )^N8L<   
    /09=Tyy/\  
    2) 创建透镜 bJm0  
    L{f>;[FR  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens Wts{tb  
    Wu( 8 G  
    yU"G|Ex  
    lrhAO"/1  
    3) 输入透镜参数 j>xVy]v=|  
    )6&\WNL-x  
    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; gKN_~{{OD  
    Ye2];(M  
    P|4E1O  
    RRqMwy>%  
    2\{uq v  
    将第二面的圆锥系数改为-1 2g6_qsqi  
    eC?/l*gF 3  
    4) 创建LED光源 1gm/{w6O  
    ,6O9#1A&i  
    zm+4Rl(  
    光源类型为Random plane ; @$d\5Q(G  
    光线数为10000; Rr4CcM  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; 15 o.j!S  
    形状选为椭圆; \>Rwg=Lh  
    9+I/y,aC  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. S}^s 5ztm  
    半径选择60度 ~'J =!Xy  
    类型选择 Lambertian I`W-RWZ  
    形状选择 Elliptical x7Rq|NQ  
    Kxc$wN<  
    波长选择默认默认波长 BhW]Oq&  
    Power默认为1 watts x}<G!*3  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm 1qj%a%R  
    P}9Y8$Y>U  
    Cw[Od"B\?U  
    LED光源设定办法 J(0=~Z[  
    pq?[wp"  
    _8li4;F  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) LnTe_Q7_  
    cm@oun  
    *OOa)P{^D  
    波长设定,颜色选为绿色 x_y>j)  
    S~rVRC"<xo  
    ( ssH=a  
    功率设定(在Power units选择Watts) @@/'b '  
    \kV7NA  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane ?PE1aB+{:  
    ONN{4&7@<  
    3TiXYH  
    创建平面探测器(plane) &lh_-@Xz  
    9hR:y.  
     TXD^Do5^  
    pm W6~%}*  
    6) 创建分析面 udEb/7ZL  
    }8V;s-1  
    2gL[\/s  
    *T>#zR{  
    光线滤光器设置 {`K]sa7`  
    Gp ^ owr  
    7) 执行光线追迹  _WDBG  
    iTugvb  
    Ag>>B9  
    &Qq/Xi,bZ  
    Ife,h s  
    [Yx-l;78  
    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。 =>:% n  
    U)`3[fo  
    s;_#7x#  
    8) 优化设定 7<R6T9g  
    y13CR2t6  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 t)oES>W1  
    a(x.{}uG,  
    _yxe2[TD  
    n^JUZ8  
    0l(E!d8&'  
    定义变量
    ]*g ss'N  
    ^i`3cCFB<  
    nz&b5Xb2  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) [I++>4  
    "]SJbuzh  
    !X\sQNp  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) SrQ4y`?  
    3Y1TQ;i,wQ  
    9) 优化 f0cYvL ]  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 hpqHllL  
    c ?p0#3%L#  
    uFrJ:l+  
    u,Q_WR-wJ  
    s]F?=yEp  
    优化结束后会弹出如下报告 =0 C l  
    9LqMQv"xW  
    OUlxeo/  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 d6t)gG*5  
    F;d%@E_Bc  
    10) 光线追迹与结果分析 fw:7Q7 qo  
    HC9vc,Fp  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    F,L82N6\U  
    1*!c X  
    zH=/.31Q  
    <i{m.p R>  
    优化后透镜的面型如下: _q$0lqq~u  
    透镜渲染效果
    Qb6QXjN Q  
    E,*JPK-A x  
     
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