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FRED应用:准直透镜模拟与优化
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infotek
2023-03-01 08:33
FRED应用:准直透镜模拟与优化
1. 摘要
QC>I<j&`!
AEkgm^t.{
本文您将会学到如下内容:
oQ!} @CaN|
透镜基本参数输入;
Y1AbG1n|
优化变量与评价函数设定;
vj0`[X
优化;
/:dVW"A|
照度分析;
#I9|>XE1
0O4'Ts ?
2. 操作流程
(_]{[dFr%
BXueOvO8
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。
q|2{W.P5qi
E*Vx^k$
l ,)l"6OV
jM J[6qj
2) 创建透镜
{npKdX
P,AS`=z
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens
FsZM_0>/s
L.(T"`-i
`< y[V
`(aU_r=
3) 输入透镜参数
GSV,
Sw#Ez-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;
Wf_aEW&n
YU76(S9 0#
IC[SJVH;
P>euUVMPz4
do*`-SDy
将第二面的圆锥系数改为-1
l>"gO9j
6N.mSnp
4) 创建LED光源
7|zt'.56[
M@!Gk
H*|Bukgt/M
光源类型为Random plane ;
nL^6{I~
光线数为10000;
'DsfKR^s
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ;
V]H<:UE
形状选为椭圆;
/(n)I
-j3 -H&
在光线方向上选择Random Direction into an angular range.
3D\.Sj%
半径选择60度
DWJ%r"aN
类型选择 Lambertian
T'XAcH
形状选择 Elliptical
$';'MoS
G+[>or}
波长选择默认默认波长
R ;5w*e}?5
Power默认为1 watts
*sJx0<!M}
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm
pRc(>P3;
Fh v)
.j88=t0
LED光源设定办法
spO?5#
j K[VEhs
8f^URN<x
LED光源的发光强度(极化角和方位角)
s>~&:GUwR
a0)+=*$
c'`7p/l.
波长设定,颜色选为绿色
(/"T=`3t
EUuMSDp
idO3/>R [
功率设定(在Power units选择Watts)
}WI24|`zM
oE)c8rE
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane
U\VwJ2 {i
*kyy''r
|w~zh6~
创建平面探测器(plane)
5@[%P=
yvDzxu
iXl1S[.l
Ur&: Rr
6) 创建分析面
"6KOql3
/u:Sn=SPd
^"buF\3L
HwST^\Ao
光线滤光器设置
pNiqb+^nz
dje3&a
7) 执行光线追迹
4zf#zJw
&u=FLp5
<Isr
kI[EG<N1k
MeplM$9
|=%$7b\C
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。
&OzJ^G\o
6@F Z,e
vN4X%^:(
8) 优化设定
p$9N}}/c
*;gi52tM
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化
-;~_]t^a
q"52-42
$(CHwG-
R*&3i$S
N@d4)
定义变量
i-ogeR?
hcf>J6ZLT
W}=2?vHV=
定义评价函数 (RMS Direction Spread)
Sr+1.77}
6kDU}]c:H]
,*lK4?v
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准)
>XZq=q]E!
iTK1I0
9) 优化
qob!!A14p
注意:在优化之前,建议先保存原始文件
_%L3?PpF"
3=K-+dhk|t
0>?mF]M
Sv>aZ
1Gqtd^*;
优化结束后会弹出如下报告
QB@*/Le
\Fe5<G'v
?t%5 /
在输出结果可以看到当前评价函数数值
bFJn-g n
LnyA 5T
10) 光线追迹与结果分析
d[Fsp7U}
)eG&"3kFe!
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
d8r+UP@#
8'quQCx*=
Uis P 8/k
_j2`#|oG
优化后透镜的面型如下:
SMy&K[hJ[
透镜渲染效果
l3MH+o
i)p__Is
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