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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 wlS/(:02  
DI C*{aBf  
本文您将会学到如下内容: $7x2TiAL  
 透镜基本参数输入; -f+#j=FX  
 优化变量与评价函数设定; YT\`R  
 优化; R9XU7_3B  
 照度分析; 7J'%;sH  
^Q/*on;A,/  
2. 操作流程 XT7m3M  
KC/O EJ`  
1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 Ge^`f<f  
1I Xtu   
JZ5k3#@e  
HD j6E"  
2) 创建透镜 hnj\|6L  
Y_Yf'z1>[  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens @]3 \*&R}  
NxP(&M(  
5pQpzn =  
2Tp2{"sB>A  
3) 输入透镜参数 i|:!I)(lh  
Z #[?~P  
两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; \"lz,bT  
Lqgrt]L_"  
!=0h*=NOYt  
H:fKv7XL  
XKp&GE@Y  
将第二面的圆锥系数改为-1 \}Q=q$)  
f"6W ;b2L.  
4) 创建LED光源 ww2mL <B  
pMfb(D"  
u`MM K4 %  
光源类型为Random plane ; <jh4P!\&j  
光线数为10000; vsGKCrLwh  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; nY'V,v[F  
形状选为椭圆; =oAS(7o  
(7 I|lf e  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. F8pA)!AH  
半径选择60度 yw1 &I^7  
类型选择 Lambertian b:==:d:0s  
形状选择 Elliptical R)NSJ-A!2  
t.P@Ba^  
波长选择默认默认波长 lQ 8hY$  
Power默认为1 watts O8]e(i  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm `/O`%6,f1!  
Z?)g'n  
abo=v<mR  
LED光源设定办法 ;V,L_"/X  
oe<i\uX8z  
Xa[k=qFo  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) IeYYG^V<A  
WZQ2Mi<&1'  
bzr2Zj{4  
波长设定,颜色选为绿色 v[dU UR f  
{'b;lA]0  
t2[/eM.G  
功率设定(在Power units选择Watts) z33UER"  
q G%Y& P  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane 4H{t6t@-:  
PR8nJts W5  
{&5lZ<nu8A  
创建平面探测器(plane) gd;!1GNi]  
wGyVmC  
\jfK']P/H  
~I|| "$R  
6) 创建分析面 ucN' zq  
*yBVZD|?H  
mnm ZO}   
,L ig6Z`  
光线滤光器设置 u)oAQ<w  
L FWp}#%  
7) 执行光线追迹 J(]|)?x2  
8~Cmn%  
K(;qd Ir  
)Zq'r L<  
[qc1 V%g  
|]7c&`  
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。 0'o[ 2,  
8iIp[9~=  
D{(}&8a9  
8) 优化设定 #/oH #/?  
T}fo  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 :\^b6"}8  
A5nggg4  
Ark]>4x>  
Fm`*j/rq  
| 6{JINW  
定义变量
Fb{N>*l.  
`2f/4]fY  
$hm[x$$  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) 7_\G|Zd  
NBk0P*SI  
"xlR>M6e  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) Ul8HWk[6Iw  
5} %R  
9) 优化 9&sb,^4  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 z|pt)Xl  
xJ>5 ol  
i:s=  
wV )\M]@  
in>+D|q c  
优化结束后会弹出如下报告 )U~|QdZ  
<|r|s  
#Th)^Is  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 y8YsS4E^Q  
qA>#;UTp  
10) 光线追迹与结果分析 8dR `T}  
}+@!c%TCx~  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
/9br&s$B  
w"{DLN[Qw  
NtM>`5{?  
gvI!Ice#  
优化后透镜的面型如下: p7QZn.,=u  
透镜渲染效果
&g;!n&d zP  
qur2t8gnxq  
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