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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 jJ2{g> P0P  
    3G^A^]h  
    本文您将会学到如下内容: >lek@euqw  
    透镜基本参数输入; jG}nOI  
    优化变量与评价函数设定; oz|+{b}%  
     优化; 9q&~!>lt  
     照度分析; Gb"kl.j  
    S?D]P'<  
    2. 操作流程 V!TGFo}  
    "^ dMCS@  
    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。 #\_FSr fX  
    W4(  
    R@>^t4#_Q0  
    gd7! +6  
    2) 创建透镜 6-5{7E}/b  
    b%C7 kL-  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens qkC{IBN92  
    [L|vBr  
    XC}2GHO<  
    j9/iBK\Y  
    3) 输入透镜参数 z`u$C+Ov  
    wk^$DM/KJ)  
    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;  : ?Z9  
    wLE|J9t%Ea  
    !V4(- 8  
    m|]"e@SF2  
    ]a*26AbU+  
    将第二面的圆锥系数改为-1 ]]_c3LJ2`  
    q"f7$  
    4) 创建LED光源 jsKKg^ g  
    *8u<?~9F  
    6vU%Y_n=y]  
    光源类型为Random plane ; N!\1O,  
    光线数为10000; u,`V%J?vW  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; F<*zL:-Z  
    形状选为椭圆; 6aWnj*dF  
    bpDlFa  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. \"5p )(  
    半径选择60度 lm+s5}*%o  
    类型选择 Lambertian M3JV^{O/DV  
    形状选择 Elliptical ,d^HAg^j  
    )hVn/*mH  
    波长选择默认默认波长 onv0gb/J  
    Power默认为1 watts <0Gk:NB,  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm Q } 0_}W  
    i"4;{C{s  
    R"z}q (O:  
    LED光源设定办法 yU~w Zjw  
    H>-{.E1bG  
    E429<LQI/  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) #B_H/9f(  
    mK^E@uxN  
    }%y5<n*v\  
    波长设定,颜色选为绿色 {t]8#[lo  
    ?+{_x^  
    dtV7YPz4+  
    功率设定(在Power units选择Watts) ZF<$6"4N  
    :j32 :/u  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane I(/*pa?m{  
    3A! |M5  
    .rlLt5b%  
    创建平面探测器(plane) "837b/>/  
    e Zg>]<L  
    vnlHUQLO  
    eK\i={va  
    6) 创建分析面 %T}*DC$&S  
     |vBy=:  
    YlZ&4   
    dTwYDV}:  
    光线滤光器设置 4 *. O%  
    ]KUeSg|  
    7) 执行光线追迹 ))7CqN  
    `j 4>  
    ;2gO(  
    q5) K  
    L3*HgkQQ  
    -x!JTx[K  
    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。 {?}^HW9{  
    z)u\(W*\iA  
    xd+aO=)Td  
    8) 优化设定 Xhpcu1nA  
    B~YOU 3  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 n3\~H9  
    3/,}&SX  
    m mH xPd  
    $OzVo&P;  
    jK{qw  
    定义变量
    M>{*PHze0  
    4(`U]dNcs  
    n8z++ T&  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) M'pIAm1p  
    CFu^i|7o  
    \ #la8,+9  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) p?4,YV|#  
    NLt"yD3t  
    9) 优化 `~N jBtQ  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 Q&w"!N  
    ,}l|_GGj  
    @z`eqG,']  
    9&Z+K'$=  
    z0|-OCmL  
    优化结束后会弹出如下报告 "z-tL  
    O;0VKNn['  
    D&OskM60  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 y-~_W 6\  
    w,OPM}) il  
    10) 光线追迹与结果分析 Ou+bce  
    _SMi`ie#  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    4rpry@1  
    "1 UpoF'w  
    \:2z!\iP`  
    @c).&7  
    优化后透镜的面型如下: E *782>  
    透镜渲染效果
    CQ7NQ^3k  
    eWr6@  
     
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