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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 Ce`{M&NSWX  
Pf@8C{I  
本文您将会学到如下内容: 6ng . =  
 透镜基本参数输入; <VgnrqF6:  
 优化变量与评价函数设定; K*CO%:,-  
 优化; jF-z?  
 照度分析; t ;y>q  
3G5i+9Nt.L  
2. 操作流程 (*"R"Y  
H!oP!rzEo  
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。 vco:6Ab$  
Fwho.R-.  
B6=8cf"i  
{!6!z,  
2) 创建透镜 = #ocp  
T7!a@  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens /r}t  
ZJ+q<n_4}  
D!)'c(b  
a.c2ScXG  
3) 输入透镜参数 SDdK5@1O4o  
gD&%$&q  
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; R.> /%o  
p,ZubR J"  
[/5>)HK} C  
{kW!|h&'  
J/RUKhs/  
将第二面的圆锥系数改为-1 #2x\d  
b6);bX>e  
4) 创建LED光源 $K;4=zN>t:  
f9OVylm  
m}F1sRkdQ  
光源类型为Random plane ; _|H]X+|  
光线数为10000; sV3/8W13  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; "o[\Aec:  
形状选为椭圆; ;~/  
^$rt|]  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. m,)Re8W-  
半径选择60度 B.{0,b W?  
类型选择 Lambertian  "FG6R'  
形状选择 Elliptical hQHV]xW  
T[ky7\  
波长选择默认默认波长 LH<--#K  
Power默认为1 watts 5#WZXhlc}  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm CEI#x~Oq  
B;?a. 81~  
L`];i8=I  
LED光源设定办法 \N/T^,  
bumS>:  
Xo]FOJ 5  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) MZ% P(5  
k]I<%  
PksHq77  
波长设定,颜色选为绿色 @8V8gV? zm  
bpKb<c  
.@1\26<  
功率设定(在Power units选择Watts) 8FbBv"LI,g  
Z$6W)~;,  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane kk^KaD4dA  
n;2W=N?y  
-+O8v;aC'  
创建平面探测器(plane) }ZR3  
{?eD7xL:-  
9)mJo(  
xr.fZMOh4  
6) 创建分析面 IjNE1b$  
Av+R~&h  
m#'u;GP]k  
~e'FPVDn  
光线滤光器设置 W)j/[  
LTFA2X&E=  
7) 执行光线追迹 ^\Jg {9a  
kj+AsQC ,  
)UN@|IX  
]]9eUw=  
se7_:0+w  
\s+ <w3  
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。 ^Z2%b>  
qmJFXnf  
Etn]e;z4  
8) 优化设定 RwY) O5  
QeU>%qKT  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 [Zgy,j\ \  
}2JSa8  
g[:5@fI#*  
KHdj#3<AR  
&ec_jxF  
定义变量
hb^e2@i;Oq  
>Li ~Og@  
!"p,9  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) X @r5^A[9  
l ^$$d8  
 21w<8:Vg  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) Gvj@?62  
?Yz.tg  
9) 优化 vC+mC4~/(  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 jS| (g##4  
ilpg()  
v)rN] b]  
7r*>?]y+  
Lf7iOW9U3  
优化结束后会弹出如下报告 :i?Z1x1`  
OJ] {FI  
WET $H,  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 gY;N>Yq,C  
<6- (a;T!7  
10) 光线追迹与结果分析 ~5]AXi'e~  
`4Nc(aUr  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
WDgp(Av!  
'KyT]OObS  
1NJ*EzJ~?  
nLT]'B]$ +  
优化后透镜的面型如下: 2NE/ZqREg  
透镜渲染效果
z36nyo  
8>O'_6Joj  
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