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2023-03-01 08:33 |
FRED应用:准直透镜模拟与优化
1. 摘要 oO=o|w|T =l`OHTg 本文您将会学到如下内容: O]nT>;PXX 透镜基本参数输入; .gT4_ 优化变量与评价函数设定; N\R=cwk 优化; V_a)jJ 照度分析; m4/}Jx[ ^@.G,u 2. 操作流程 QB 77:E d5U; $q{o 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。 ^9ng) Jyu`-=It
^Omfe H=.K 2) 创建透镜 +Z+ExS<#z Y%IJ8P^Y 在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens \f"?Tv-C' %2yAvGa1
v*P[W_. o'qm82*
= 3) 输入透镜参数 .C5@QKU |NEd@ 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; F";FG 0 ="B
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zrx JN K}2Npo
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%3,xaVN 将第二面的圆锥系数改为-1 K+mU_+KRp wD=am 4) 创建LED光源 0$2={s4ze ahp1!=Z-=
\GHOg.P 光源类型为Random plane ; ;c)! @GoA 光线数为10000; j)6G7T|
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; *g$agyOfh 形状选为椭圆; @"8~Y|L93 ylkqhs& 在光线方向上选择Random Direction into an angular range. !`C%Fkq 半径选择60度 W uf/LKj 类型选择 Lambertian ,o)4p\nV 形状选择 Elliptical ;o >WXw 6z]`7`G 波长选择默认默认波长 KnFQ)sX^ Power默认为1 watts A`C-sD> 位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm ]BfR.,, qvTKfIl{
)l{A{f6O LED光源设定办法 qT0_L irmwc'n]
.Qk{5=l6P LED光源的发光强度(极化角和方位角) jZ/+~{< x@ 6\Ob
IQoH@l&Xk 波长设定,颜色选为绿色 "VQ|Ed J=P;W2L
s*+ZYPk 功率设定(在Power units选择Watts) Z^+a*^w~{ r./z,4A` 5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane .xnQd^qoac 7*g(@d
N&N 82OG 创建平面探测器(plane) Zx9.p Fc" .m!s". ?[
V7n >,k5 :o<N!*pT 6) 创建分析面 rr)9Y][l} 'ucGt
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mn9 光线滤光器设置 'XEK&Yi1 RSFJu\0}N 7) 执行光线追迹 Es~DHX 2|
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bCt_yR G ;jF9i 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。 9kUV1? j^rYFS
w:Q o6:45 8) 优化设定 \ bC}&Iz6 |9x%gUm 打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 `TAcZl=8 Q{8qm<0g
B'!PJj OAY8,C=M
:(+]b 定义变量 jJ*=Ghu- &1oaZY w
:"y0oCu7`W 定义评价函数 (RMS Direction Spread) xdCs5ko nxD'r
wd"TM 优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) `)LIVi"(D $}V7(wu 6@ 9) 优化 /!:L7@BZ 注意:在优化之前,建议先保存原始文件 ::0aY;D2 Ko]QCLL
9y;y7i{>? j,Pwket
z( *]'Y 优化结束后会弹出如下报告 t2Ip\>;9f 4Fh&V{`W
P_v0))n{ 在输出结果可以看到当前评价函数数值 w<v1N uSH>$;a 10) 光线追迹与结果分析 qjJ{+Rz2 2B5A!?~> 11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布 bx;yHIRb `:V}1ioX5  _r~!O$2 #aj|vox} 优化后透镜的面型如下: s bs[=LW4 透镜渲染效果 poTl|y @ 9e0C3+)CY
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