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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 3BJ0S.TF  
    7hcYD!DS  
    本文您将会学到如下内容: *I.f1lz%*  
    透镜基本参数输入; s WvBv  
    优化变量与评价函数设定; '3fu  
     优化; BoWg0*5xb  
     照度分析; ;7V%#-  
    `5.'_3  
    2. 操作流程 `i*E~'  
    '@KEi%-^>  
    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。 %)W2H^  
    OX!tsARC@  
    u'DRN,h+  
    sY Qk  
    2) 创建透镜 YnAm{YyI  
    nh>vixe  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens wKxtre(v  
    <{cQM$ #  
    Om\vMd@!  
    Rtl"Ub@HV  
    3) 输入透镜参数 zu{P#~21  
    k$R-#f;  
    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; ~Ea} /Au  
    xs bE TP?  
    a~}OZ&PG  
    E,U+o $  
    AJ`h9 %B  
    将第二面的圆锥系数改为-1  "Og7rl  
    ,/F~ Y&1I  
    4) 创建LED光源 ?M9=yA  
    )23H1  
    [D4SW#  
    光源类型为Random plane ; <uw9DU7G  
    光线数为10000; m8hk:4Ae  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; ?mxMk6w  
    形状选为椭圆; 6Y?|w3f   
    k"zv~`i'  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. q ^N7 I@Y  
    半径选择60度 >W+%8e  
    类型选择 Lambertian qi D@'Va\  
    形状选择 Elliptical m nX2a  
    @,7GaK\  
    波长选择默认默认波长 L+i=VGm0  
    Power默认为1 watts H=vUYz  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm +.FEq*V  
    L48_96  
    rcG"o\g@+  
    LED光源设定办法 +_oJ}KI  
    FHg 9OI67  
    }!.(n=idZ  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) 08\, <9  
    vw/J8'  
    aSQ#k;T[  
    波长设定,颜色选为绿色 G}raA%  
     |TH\`U  
     SRDp*  
    功率设定(在Power units选择Watts) 21l;\W  
    -zeG1gr3  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane .|fH y  
    3~ {:`[0Q  
    !F'YDjTot  
    创建平面探测器(plane) J<h $ wM  
    E4/Dr}4  
    Ioa$51&  
     >Abdd  
    6) 创建分析面 8wFJ4v3  
    2uW; xfeY  
    :OT0yA=U  
    aeM+ d`f  
    光线滤光器设置 n 0L^e  
    Cnh \%OW  
    7) 执行光线追迹 ;h  
    _A9AEi'.  
    &n:.k}/P  
    >KhOz[Zg  
    `1fY)d^ZS  
    GGs}i1m  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 Kis"L(C  
    5Yq@;e  
    I,vJbvvl!  
    8) 优化设定 `b7t4d*  
    W[e$>yK  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 {_p_%;  
    ( ^Nz9{  
    7~.9=I'A  
    ;iL#7NG-R  
    S;#'M![8  
    定义变量
    +VOK%8,p  
    -k e's  
    BpP y&  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) LFRlzz;  
    R$[vm6T?  
    $B5aje}i  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) J}K$(;:  
    Txb#C[`  
    9) 优化 _F|Ek;y%  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 wjB:5~n50k  
    M-Y_ Wb3  
    e=m42vIB-  
    =W!/Z%^*8  
    ope^~+c~\  
    优化结束后会弹出如下报告 Z o(rTCZX  
    JOeeU8C  
    /!XVHkX[  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 =^,m` _1  
    d S V8q ,D  
    10) 光线追迹与结果分析 +Q"4Migbe@  
    5MJS ~(  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    z[qDkL  
    Yufc{M00  
    59;KQ  
    "b3"TPfK  
    优化后透镜的面型如下: }y gD3:vN7  
    透镜渲染效果
    DT&@^$?  
    8P&:_T!  
     
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