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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 RzXxnx)]q  
lepgmQ|oY  
本文您将会学到如下内容: &AC-?R|Dp  
 透镜基本参数输入; %T!UEl`v  
 优化变量与评价函数设定; \3x,)~m  
 优化; ^oM*f{9  
 照度分析; 'H:lR1(,  
zf#V89!]C"  
2. 操作流程 wOINcEdx  
\S3C"P%w  
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。 \#  
LDO@$jg  
3. fIp5g  
R:zjEhH )  
2) 创建透镜 vuA';,:~  
OE W IP  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens (',G Ako  
&!a[rvtZ+  
zAS&L%^tV  
!ZHPR:k|  
3) 输入透镜参数 G ? H`9*y  
}B^KV#_{S  
两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; L3'o2@$  
a'rN&*P  
i e%ZX  
d2Bn`VI  
5,k&^CK}  
将第二面的圆锥系数改为-1 g.Z>9(>;Y  
E:L =>}  
4) 创建LED光源 -(@dMY  
/\(0@To  
Q];+?Pu.  
光源类型为Random plane ; aa8WRf  
光线数为10000; =&< s*-l[  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; .^fq$7Y}7  
形状选为椭圆; AS'a'x>8>,  
?&j[Rj0pH  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. G/bWn@  
半径选择60度 Lr V)}1&5  
类型选择 Lambertian [_#9PH33  
形状选择 Elliptical mM&H; W  
V.>'\b/#  
波长选择默认默认波长 ;N6L`|  
Power默认为1 watts s'J8E+&5  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm J+kxb"#d  
1ki##v[ W8  
QB7E:g&7  
LED光源设定办法 K3M<%  
g < M\zD  
:I1 )=8lO  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) H_3S#.  
Q+[gGe JUF  
;Z%ysLA  
波长设定,颜色选为绿色 ?TLMoqmXM{  
=(3Qbb1i  
#db8ur3?  
功率设定(在Power units选择Watts) dc|"34;^"  
mpIRe@#Z  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane ^8a,gA8.  
t:9}~%~  
-:h5Ky"  
创建平面探测器(plane) 2kp.Ljt@  
!=_:*U)-'  
=\eM -"r  
kS%FV;9>(  
6) 创建分析面 G!C2[:[g  
QS4sSua  
hbD@B.PD  
n{6XtIoYq  
光线滤光器设置 s*>s;S?{|  
*RD9 gIze  
7) 执行光线追迹 G^ZL,{  
<!v^Df  
,2qJXMg"=$  
y{0`+/\`  
|CexP^;!U  
5?&k? v@  
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。 bc}U &X<  
Xp[[ xV|  
/J aH  
8) 优化设定 tx;MH5s/V  
Cg?D<l4  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 |"8Az0[!  
WZ"NG|  
sU^2I v\%  
UeIu -[R  
KJo [!|.  
定义变量
9x0B9&  
@NWjYHM[`  
AyB-+oTf(  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) YAv-5  
16_HO%v->  
(YVl5}V  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) OmQSNU.our  
|\TOSaZ  
9) 优化 P%z\^\p"5  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 OkGg4X|9  
[u;]J*  
IsxPm9P2<  
{+r pMUs#  
BG_m}3j  
优化结束后会弹出如下报告 s-Q-1lKV,  
X aW@CW  
Q^$IlzG7i  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 @C62%fU{5  
UK*+EEv  
10) 光线追迹与结果分析 sesr`,m.,  
1k6f|Al -  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
gQ3Co./  
Po'yr]pr  
TS^(<+'  
&F1h3q)L  
优化后透镜的面型如下: 4- ^|e  
透镜渲染效果
kbJ/7  
pN6!IxN$  
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