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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: 2024-10-11
    1. 摘要 {k uC+~R  
    :>-&  
    本文您将会学到如下内容: z3p TdUt  
    透镜基本参数输入; p~yGp] yJ9  
    优化变量与评价函数设定; M@=VIrX,m  
     优化; Z8I0v$LjR  
     照度分析; O`f[9^fN  
    3S"kw  
    2. 操作流程 gxc8O).5vY  
    LMRq.wxbbB  
    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。 UM}MK  
    IFbN ]N0  
     $ucmE  
    |xFSGrC  
    2) 创建透镜 YP`/dX"4  
    ,uL}O]L  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens =JE5/  
    a8 .x=j<  
    *?~&O.R"  
    LMaY}m>  
    3) 输入透镜参数 L=&dJpyfT  
    ~\OZEEI  
    两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; 1T 8|>2m 3  
    \ZtF,`Z  
    '3]M1EP  
    9'0v]ar  
    Q#PkfjXS  
    将第二面的圆锥系数改为-1 zU2Mno  
    "b[w%KYyl  
    4) 创建LED光源 yk/BQ|G  
    ei!Yxw8d  
    ;3&HZq6Z (  
    光源类型为Random plane ; Ap!Y 3C  
    光线数为10000; j/, I)Za  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; r:5u(2  
    形状选为椭圆; Yu: !l>  
    y Dw#V`Y^M  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. 2h#_n'DV  
    半径选择60度 [!YSW'  
    类型选择 Lambertian (%)<jg1  
    形状选择 Elliptical LvW7>-  
    zRFvWOxC\  
    波长选择默认默认波长 ]5+<Rqdbg  
    Power默认为1 watts /3o@I5  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm zh Vkn]z~*  
    i\C~]K~O!  
    tr<0NV62>  
    LED光源设定办法 Eb89B%L62G  
    y\mK?eR  
    C!^[d  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) W+BHt{  
    yZY.B {  
    u5A$VRMN  
    波长设定,颜色选为绿色  K2D, *w  
    :|N(:W>=$Y  
    .Lp\Jyegs  
    功率设定(在Power units选择Watts) :,Mg1Zf  
    L+Q.y~  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane kmM- >v  
    7i88iT  
    gUrXaD#  
    创建平面探测器(plane) '\R/-.  
    1{?5/F \ +  
    WoWmmZ  
    J'@`+veE  
    6) 创建分析面 Qn`Fq,uvL  
    frUO+  
    F~x>\?iN  
    PLhlbzcf  
    光线滤光器设置 1(jDBP!8  
    >=d%t6 %(  
    7) 执行光线追迹 %Iv*u sXP  
    ?K= X[  
    s]2_d|Y  
    N.?)s.D(  
    =v7%IRP5  
    []hC*  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 -}9>#<v  
    rf YFS96  
    fl o9iifZ  
    8) 优化设定 oE&#Tl?Vt  
    ^'Qe.DW[  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 e<r}{=1w  
    %OAvhutS  
    eY8rm  
    3pjK`"Nmz\  
    y28 e=i  
    定义变量
    P:fcbfH+  
    yR[htD`  
    =k:yBswi  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) G$-[(eu -  
    v-!^a_3Ui  
    WO{E T  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) s}bv o  
    h9I vuv'  
    9) 优化 >WmT M0  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 UzT"Rb:e  
    4Bk9d\z  
    maVfLVx-  
    h+j{;evN  
    :Hq#co  
    优化结束后会弹出如下报告 ]B3f$;W  
    cc{^0JT  
    tWaM+W  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 ` *q>E  
    oP_}C[  
    10) 光线追迹与结果分析 XxLauJP K  
    NM4b]>   
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    B;c2gu  
    T1i}D"H %  
    +\U#:gmw  
    .dKFQH iYJ  
    优化后透镜的面型如下: Xhp={p;  
    透镜渲染效果
    ZiaHLpk  
    ;3Z6K5z*f  
     
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