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2023-03-01 08:33 |
FRED应用：准直透镜模拟与优化
1. 摘要 2wnk~URj
<b o^u w
本文您将会学到如下内容： i 7PS=]TK\
透镜基本参数输入； 4H;7GNu
优化变量与评价函数设定； U, 7
优化； /4OQx0Xmm
照度分析； B~k{f}
8(l0\R,%+z
2. 操作流程 jA;b2A]G
5._QI/d)'J
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。 n0gjcD HQ
QI U%!9Y
 ,/GFD[SQ
h.]^ o*DJ
2) 创建透镜 );AtFP0Y
$xdo=4;|
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens t#_6GL
EPLHw
 +X+R8
wBg?-ji3<
3) 输入透镜参数 N0}[&rE 8
h lc!}{$%8
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； X_nbNql
iG"v
 !KJ X$?
xi.?@Lff
 K3h];F! ^
将第二面的圆锥系数改为-1 M E]7e^
3!@& 7@p
4) 创建LED光源 PPrv VGP
Z L0k
 L g X2KU"
光源类型为Random plane ; %%n&z6w -
光线数为10000；
|oSt%l Q1
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； *oIIcE4g7
形状选为椭圆； )'g4Ty
+ h/OQ]`/m
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. U?|A3;,xh
半径选择60度 #Dgu V
类型选择 Lambertian (z y|> u
形状选择 Elliptical Gw-{`<CxE
i !sVQ(:
波长选择默认默认波长 F?MVQ!K*
Power默认为1 watts {wt9/IlG1
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm i$3#/*Y7_L
fj( WH L
 *gGw/jA/
LED光源设定办法 )v+&l9D
/8 `9SS
 Sh-B!
LED光源的发光强度（极化角和方位角） 0QquxYYw,
qFDy)4H)
 rk&oKd_&i
波长设定,颜色选为绿色 $^i r3f+
w^HI
lA
 o](O RS$~
功率设定（在Power units选择Watts） :4X,5X7tW=
^mI`P}5Y
5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane Bqa_l|
K^GvU 0\
 d/3&3>/
创建平面探测器(plane) j+/EG^*/
%Gu=Dkz
 t VX|e2Y
cMy?&
6) 创建分析面 l,A\]QDvl
b+ZaZ\-y
|
 3)&rj 7
 }l]r-
光线滤光器设置 s%> u[-9U
n
Zx^ej \
7) 执行光线追迹 Ud>hDOJ3
e 1bV&
 O f-gG~
p{r{}iYI
 (lYC2i_b#
sZqi)lo-s
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。 A"+t[0$.
G8^b9xoA+.
:t+Lu H g
8) 优化设定 r[j@@[)"
/ dX,]OFm
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 hiR+cPSF
+`m0i1uI3
 B]7QOf"
;4oKF7]
 ke +\Z>BWN
定义变量 zCwb>v
- M[BC~!0;
 j=>WWlZ
定义评价函数 （RMS Direction Spread） W"xRf0\V
ROfke.N\'
 2PSv3?".
优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) ;]/cCi
f%YD+Dt_V
9) 优化 AucX4J<
注意：在优化之前，建议先保存原始文件 63i&e/pv
u`*$EP-%
 z5[Qh<M
FEA/}*2F
 3URrK[%x`
优化结束后会弹出如下报告 U.W Mu%
*O Kve
 0R,Y [).U
在输出结果可以看到当前评价函数数值 [vCZD8"Y8
kRz qgVr%
10) 光线追迹与结果分析 xoE,3Sn
z]i/hU
11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布  -f(< 2i jin?;v 
L w/ZKXDU2
优化后透镜的面型如下： !{oP'8Ax$
透镜渲染效果 _Q\u-VN*hv
n ZS*"O#L
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